智能无人战车在未来作战中的应用研究*

2019-05-06朱成贤毛勇徐晓

现代防御技术 2019年2期

朱成贤，毛勇，徐晓

(江南机电设计研究所，贵州贵阳 550009)

0 引言

随着人工智能技术在军事领域上的不断发展，无人作战系统在现代战争中不断的得到广泛使用，从海湾战争、科索沃战争到阿富汗战争、伊拉克战争，再到当前的叙利亚战争，无人机、无人地面车辆等无人平台在信息化战争中成为战场不可或缺的重要角色，未来战场上将活跃着大量的智能化无人兵器，使战争模式发生巨大改观，人工智能和无人自动化装备将成为未来高科技战争制胜的关键[1-3]。目前，针对智能无人战车的研制是国内外研究的重点，不断涌现出了大量无人作战装备，其中相当一部分也经历了战争的考验，体现了其战场中的价值[4-6]。

本文从无人战车应用情况开展研究，在作战方式向非接触、非对称、零伤亡变革的背景下，分析了未来无人战车的作战应用，提出了智能无人战车的发展构想，为后续无人武器装备的研制提供参考。

1 无人战车研究情况

1.1 作战型无人战车

无人战车的研制是服务于战争和最终达到遏制战争的目的，在国际局部战争的复杂环境下，作战型无人战车得以施展和应用，以俄罗斯为代表的“天王星-9”无人战车(如图1所示)表现最为突出，在叙利亚战争中俄军派出了“天王星-9”无人战车配合士兵开展了军事行动。该车搭载的武器包括30 mm口径自动火炮，7.62 mm机枪，反坦克导弹以及激光照射警告系统和发现、识别及跟踪目标的设备。在一次作战中该车抵近武装分子据点100～120 m，该无人战车用机枪和反坦克导弹进行攻击，战斗进行20 min，击毙70余名武装分子，而参战的叙利亚政府军无人阵亡，显示出无人战车的巨大优势。俄罗斯的“平台M”,MRK-27-BT等几款轻型无人战车(如图2所示)也同样有着不错的表现，也同样搭配着轻重两型武器，火力支援和作战能力较强；从这几款无人战车的平台驱动类型来看，都是履带式驱动，这与无人战车的恶劣作战环境有着密切的关系。

图1 “天王星-9”无人战车Fig.1 “Uranus-9” unmanned vehicle

此外，美国在无人战车研究方面则是起步最早的，目前也是技术最先进、研究范围最宽、投资最大且成果显著的国家，美军使用的无人战车(如图3所示)方面也有多款投入战场，轻型的以“剑”式无人战车为代表，配备有制式5.56 mm的机枪和榴弹发射器，命中精度极高，并且还安装了4台摄像机以及夜视镜等设备，使得全天候侦察与作战能力大幅增强[7]。该无人战车作战中能轻易通过楼梯、岩石堆和铁丝网，在雪地及河水中也能行驶自如，由于其体积较小，在阿富汗战争中用于清剿隐蔽在房屋里的武装分子，极大地降低部队在城市作战中的伤亡率。其较重型的“角斗士”无人战车具有较强的防护能力，在城市巷战中伴随士兵作战，起到“挡箭牌”的作用[8]。美军的无人战车多为近距离清剿武装分子为主，这与美军远程使用精确制导武器打击的作战方式有关，其装备研制紧贴实战应用。

图2 “平台M”，MRK-27-BT无人战车Fig.2 “Platform-M”, MRK-27-BT unmanned vehicle

图3 美军使用的无人战车Fig.3 Unmanned vehicles used by the U.S. military

1.2 辅助型无人战车

辅助型无人战车多用作执行战场扫雷、破障和排爆等任务，在近几年的局部战争中应用较多，被大家所熟知的以俄罗斯和美国的为代表(如图4所示)，俄罗斯的“天王星-6”扫雷无人车被应用到叙利亚战争，其扫雷效率相当于20个工兵极大的提高了扫雷效率，杜绝了扫雷人员伤亡；美国的“魔爪”排爆无人车在科索沃、伊拉克和阿富汗战争中使用较为广泛，在道路和城区排除爆炸物上起到了巨大作用，避免了人员置身危险环境[9]。

图4 辅助型无人战车Fig.4 Auxiliary unmanned vehicles

2 作战应用分析

从国外无人战车作战使用情况可见，经过近年来多场局部战争的实践，基于无人战车的协同作战模式越来越成熟，无人装备已逐渐渗透到战争的各个环节，作战效能日益凸显，以无人装备为基础的无人作战正成为改变未来信息化战争形态的一种全新作战样式[10-12]，在这一背景下，智能无人战车作为未来新形势战争不可或缺的一部分，其作战应用也将是未来战争的重要环节，本文从无人战车在战争中的4种作战应用形式加以论述，并对智能武器可能出现的负面影响进行了分析，探究未来地面无人作战装备的发展方向和智能武器的可控性。

2.1 前沿突防作战

无人战车的前沿突防作战可分为前沿阵地作战和前沿城市作战，该种作战模式一般是在精确制导武器打击过后的作战，此时敌方主要火力点已被摧毁，但还残存少许敌方抵抗人员，在突防作战中敌方武装人员较为隐蔽，火力点位置难以确定，另外存在狙击手的袭扰，作战中人员难以快速突防，而且会有伤亡，这也是美军在阿富汗战争中经常遇到的情况。在这类作战应用中无人战车充当突防先锋，通过远程遥控或自主作战的形式对目标区域进行突破，无人战车应搭载红外热感应仪，视觉、声学传感器和告警设备等，用以确定敌方隐蔽人员、火力点和狙击手位置，进而实施打击。

这种作战模式需要作战人员与无人战车相互配合来完成，作战人员处于危险范围以外进行远程操控无人战车来完成作战动作，其中无人战车搜索和锁定目标可自主完成，但其最终开火权限由人员掌握。未来将在战场态势感知的关键技术上加以突破[13]，使其智能判断战场敌方作战单元威胁程度，向突防作战人员给出危险点分布、威胁等级和推荐最优作战策略等。这种为作战人员扫清障碍、提供智能作战决策的突防作战将是无人战车未来绝大一部分作战应用情况。

2.2 敌后隐蔽伪装作战

这种作战情况敌后隐蔽伪装作战类似于特种部队的敌后作战，而参与的对象变成了无人战车，通过空投的方式将无人战车投放到敌方目标位置附近，进行机动隐蔽部署，并且无人战车以集群作战为主，其一是预先下达攻击目标命令的主动攻击模式，另一种是在预定地点部署后的隐蔽伪装、潜伏待机作战，待机保持探测状态，发现目标后可自主激活展开作战，2种作战模式均需要无人战车具备较高的智能化，具备战场态势感知、自主决策规划作战路径、自毁和伪装隐蔽能力。这种作战应用的主要作战目标包括敌方战略纵深关键目标(如机场、桥梁、发电站和通信基站等)、敌后方运输要道军事目标等，通过无人装备来代替特种作战人员来完成危险任务，并实现打击的突然性和高效性。

该型无人战车在自主性上需要更大的突破，作战人员仅参与任务目标的命令下达，无人战车在投放到位后，需要自主的在作战区域展开、隐蔽，判断目标并发动攻击。这类无人战车应攻克智能识别目标、判断复杂环境下危险源、自主定位布防和群体协同等关键技术，使其具有一定的思考判断能力，但在攻击策略上需要谨慎赋予其自主开火权，同时需具有紧急人为干预加以控制的能力。

2.3 侦察巡逻作战

在双方交战区域和边境地区，掌握敌情或军事部署尤为重要，使用无人机进行侦察巡逻作战容易暴露目标，而且受制于不能长航时全天候工作。而无人战车则具有待机工作时间长，并且搭载有武器可进行适时警示和还击的优点；此外机动部署能力强、具有一定的伪装隐蔽能力，战车侦察、作战时难以被发现，在伪装侦察和区域巡逻作战上优势较为明显，特别是对于地形复杂、环境恶劣等人员难以逾越的区域，智能无人战车将逐渐代替人员进行作战应用，人员则主要位于哨所或营地进行监视无人战车传回的信息，当侦察发现异常时可进行人工干预并下达指令进行异常区域的重点侦察，同时无人战车能够智能学习和感知异常状况并向后方人员传递预警信息，这可以较为轻松的使人员在全局范围掌握作战区域信息，这种无人战车的关键技术主要是机器的自主学习和感知，这也是未来人工智能技术发展的重点。

2.4 地、空无人协同作战

当前战场作战已侧重体系化作战，空、天、地协同立体作战(如图5所示)已是各国作战演练的重点，这些目前还是基于有人参与的飞机、地面装备、人员的协同作战，未来的战场人员将越来越多的处于后方参与指挥，不再介入高风险的战斗，战场对抗也集中在非接触式的远程精确打击武器、无人防御武器和无人装备之间的较量[14]。对于智能无人战车的作战也将纳入无人作战的体系中来，不再是孤立的自主作战，针对作战任务，战时将与空中无人侦察机、无人攻击机和太空中的卫星进行协同，实现侦察信息的交互、打击目标的信息交互数据共享，在多信息交互的基础上，实现作战打击效率的最大化，并且应对战场复杂电磁环境干扰、雷达干扰、GPS干扰等更加有效。地、空的协同作战将使智能无人战车在作战中发挥出更大的作用，作战应用更加灵活。另外，作战人员不再局限于单一兵种，而是多军种人员在后方大厅共同远程指挥无人作战装备进行作战，这种作战下的无人战车则更多的接收空中无人机或天基卫星转发的战场信息和作战指令，使无人战车在抗干扰、精确导航和作战实时性上均有了技术上的提升和突破。

2.5 智能武器可控性

当前大多数的无人作战单元是在后方人员的操控下来完成作战动作，但随着未来作战应用方向的多样化，部分作战应用(如上文中的敌后隐蔽伪装作战)需要赋予智能武器极大的自主权限，包括自主攻击的权限，这种智能武器的自主权在某些场合是必要的，但系统在复杂环境下仍存在失控的风险，有时极可能造成冲突升级或危及己方安全[15]。在设计智能无人战车时，保留无人系统“一键停止”的功能尤为必要，人不可能完全脱离作战回路，无人装备的可控性也是伴随着无人作战武器的发展而越来越被重视的基本点。

3 未来无人防空战车构想

针对智能无人战车的作战应用，按照应对目标的不同可分为多类，以前沿突击为任务的无人战车主要搭载枪械、火箭筒、反坦克导弹；以干扰对抗为任务的无人战车主要搭载激光、微波武器、干扰设备等；以侦察清障为任务的无人战车主要搭载视觉设备、探测仪、机械臂等；以防空为任务的无人战车则要搭载防空炮、防空导弹等。本文着重以未来无人防空战车作为研究对象，探究无人防空战车的作战应用和系统构想。

图5 无人战车地、空协同作战Fig.5 Air-ground coordination battle of unmanned vehicles

3.1 无人防空战车的优势

随着大国间的军事差距将逐步的缩小，现在以至将来，战争将仍以局部战争为主，很难发生大国间军事的直接较量，大国冲突演变为其支持的小国间的对抗，在这些局部冲突中，战争一方的首轮打击将是非接触的、精确制导武器的空中打击，防空作战必不可少，正如无人战车在其他作战模式中的应用一样，在不久的将来，无人防空战车以它独有的优势取代目前有人操控的防空武器。其主要优势在于：

(1) 武器装备单独个体的作战效果有限，未来作战以集群作战为主，无人防空战车的区域联防、多层拦截、多车协同作战可做到信息实时交互，目标空情信息的数据共享，作战效能得到最大化的发挥。

(2) 无人防空战车适合全天候值守，无需人员参与，不会出现误操作、贻误战机等情况，而且装备补给、能源供给等都实现了数据化管理，作战、保障有序进行。

(3) 对于智能自主式的无人防空战车，其战场部署和展开布防的快速性、复杂战场态势感知能力、打击多目标分层火力分配和应对突现目标快速反应的作战能力等都是人员无法比拟的。

3.2 无人防空战车的系统设想

未来无人防空战车的作战涉及到无人战车的自主布防和自主作战，结合当前防空作战装备的实际作战使用情况，未来无人防空战车应具备的能力设想如下：

(1) 无人防空战车需具备自主导航定位能力，当前的防空武器是由人员参与进来根据作战调配前往布防地点开展战备部署和作战，只需要在布防点的定位，而在无人参与的情况下就需要战车具有自主的导航和定位能力，根据作战任务信息，确定布防区域，自主的向目标区域部署，并自主选择合适的布防点展开，实现布防过程和展开过程的无人化。

(2) 无人防空战车需具备自主决策能力，战场信息瞬息万变，末端突现目标也在增多，打击目标的时机很短暂，这就需要无人战车具备战场态势的感知和打击目标的快速决策，这方面也是有人参与的防空武器在快速反应上所欠缺的一点，将是未来无人防空战车必备的能力。

(3) 无人防空战车需具备多层次信息交互协同作战能力，对于国土防空来说，远程、中程、近程和末端的多层次防空尤为必要，无人防空战车有着快速的信息交融、协同作战和学习能力对快速的空情信息共享和火力协同配合具有较大的作用，并且能够实现集群式协同作战[16]。

(4) 无人防空战车的通用模块化，当前的防空武器发射车由于配弹的不同和发射方式的不同，造成其承载平台、发射支撑形式、武器的装填补给均有较大的差异，在配置人员的情况下，各司其职还能够保证各型防空武器的运作，但是在向无人化战车发展时，如此众多的承载、展开支撑和装填补给形式对无人快速作战的实现带来了极大的不利条件，其平台支撑的模块化、互换性和装填统一化对未来的无人战车一体化作战非常重要，如下图6所示，展示了当前防空作战装备的作战示意图和未来使用通用无人承载平台开展无人防空作战的示意图，未来无人防空装备将充分体现其通用化、模块化的设计思路。

图6 防空作战示意图Fig.6 Schematic diagram of air defense operations

本文无人防空战车的系统设想从无人防空战车作战所需要的能力入手，根据当前防空武器远、中、近和末端的防御区域分布，远程以垂直发射车拦截为主，中程以倾斜发射车拦截为主，近程和末端以弹炮结合战车为主的情况，未来各区域无人防空作战系统的构建，将逐渐发展为以通用无人平台为载体，上装防空武器接口模块化设计，以平台基础模块化互换，在不同区域间集成覆盖不同作战区域的武器平台，形成无人平台趋于统一的无人防空战车。