空面武器智能化发展趋势与应用

陈炜军，邹 庆，涂卫军

(空军装备部驻南昌地区军事代表室，江西 南昌 330095)

0 引言

空面武器是指由各种空中平台(固定翼飞机、直升机及无人机)发射，用于攻击地面、地下、水面目标的制导武器总称。空面武器作为精确制导武器的典型代表，具有高精度打击、大规模使用、目标适应范围广、作战使用灵活等特点，在战争中执行对各种战略战术目标实施纵深突防精确打击、近距战场火力支援、区域压制、战场空中遮断、空袭、定点清除等作战任务，是现代战争遂行精确打击任务主要的火力投送手段，是现代战争精确打击体系的核心武器，是左右战争胜负的决定性力量。

随着人工智能、云计算、大数据、快速成型等革命性新技术成果应用于军事，未来具有人工智能特征的武器将广泛运用于战场，战争对抗由信息化加速向智能化、网络化、无人化、数据化转变。未来战场将是以信息化为主导，手段智能化、兵力一体化、行动精确化的体系化大规模对抗，战场环境更加复杂。面向未来智能化作战，现有空面武器作战能力很难适应未来激烈的对抗需求，迫切需要发展复杂对抗环境下智能自主作战技术，提高空面武器智能化水平，增强空面武器智能化作战能力，以全面应对智能化战争的挑战。

1 空面导弹实战化对抗分析

近些年，在深入开展复杂环境下空面导弹作战演练时发现，现有空面导弹虽然在近似实战条件下能够发挥预期性能，但也暴露出导弹的环境适应性差、抗干扰能力弱、突防效率低和自主识别概率低等问题。现有空面武器面向未来作战，智能化、自主化能力弱，主要表现有以下几点：

1)现有空面导弹环境适应性较差，不能全天候使用和全目标覆盖，无法满足战争中战场快速变化和即时打击目标的需求。

空地导弹以光电制导为主。光电导引头探测性能受气象条件影响很大，不具备全天候使用性能，严重制约了空地导弹的战时可用性。目前，主要对地攻击武器在实际使用中已出现导弹因受复杂气象影响在演习中未能发现、锁定、命中目标的情况。此外，由于地面目标特征的多样性，传统的基于灰度特征的目标检测、跟踪算法对于运动、光照变化和动态逼近过程中的目标特征变化，仍然存在检测和跟踪不稳定的现象，影响导弹命中精度。

攻击海面目标以雷达制导为主。受雷达制导原理制约，雷达导引头无法精准识别目标和目标要害点，对于岸岛背景和军民混杂情况下的舰船目标、运动的海上编队目标存在目标识别、选择困难。同时，海面亮带、“鱼鳞”光等背景干扰会造成光电导引头检测和跟踪困难，影响光电制导武器对海面目标的使用。

2)现有空面导弹对抗能力较弱，突防能力低，无法满足未来激烈的体系化对抗作战需求。

现代战争中攻防对抗愈加激烈，高价值目标和重要战略战术目标的防护手段越来越完备，干扰设备性能越来越先进，导致现有空面导弹实际作战效能严重降低。单模导引头只能在一个维度下进行目标信息的探测，很容易受到针对性措施的干扰。实弹对抗演习中成像导引头对于烟雾干扰基本无能为力。此外，针对指挥通信系统、导弹卫星接收系统和数据链的干扰，以及空地、地空反导导弹反击，都对空面导弹作战造成极大影响。

3)现有空面导弹自主攻击能力较弱，使用保障要素多，智能化水平不高，不适应未来智能化作战的需求。

未来作战体系复杂，战场攻防对抗愈发激烈，战场态势信息数据呈现海量化增长趋势，并且快速变化，人工决策难度大，时间长，人工处理决策愈加困难。而受当前军事人工智能体系研究和建设、智能化技术水平等的限制，现有空面武器智能化主要体现在自动目标捕获和自卫抗干扰方面，处于发射后不管的自动化层次。真正的智能武器和技术多处于概念研究阶段，距离实战化应用尚存在较大差距。

2 空面武器智能自主作战技术应用前景分析

空面武器实战化演练中暴露出来对抗能力弱的问题，依靠传统技术很难有大的改善。面对未来“环境高复杂、博弈强对抗、响应高实时、信息不完整、边界不确定”的智能化战争的挑战，空面武器现阶段还不具备适应、打赢智能化战争的能力。因此，必须采用人工智能和传统技术途径相结合的手段，大力发展全源自主导航、基于弱监督深度学习的自主目标识别、基于强化学习的智能对抗和基于规则推理的智能自主决策等智能自主作战技术，提高空面武器智能化作战的能力，实现复杂环境中“知己知彼”，强对抗中“百战不殆”。

2.1 全源自主导航技术

在粗目指、强对抗的拒止环境中，卫星接收系统被干扰，数据链路不可靠的情况下，空面武器依靠全源自主导航技术，在不依赖外界卫星导航体系信息的情况下，实现复杂环境下的高精度导航，快速、准确地到达预定作战区域。全源自主导航技术集成惯性、视觉、地图匹配、激光测距仪、雷达及地磁等多类传感器，实现一种即插即用的快速高精度定位系统。该技术针对电磁干扰、电磁辐射、复杂多态的战场环境，从战场特点出发，研究实战中不同类型环境与运动状态可自适应切换的非线性滤波组合导航系统，克服以往滤波定位方法无法应对环境与运动状态的改变的问题，提高自主导航面对不同环境时的定位稳健性与精度，提升导弹的战场适应性与全天候工作能力。

2.2 基于弱监督深度学习的自主目标识别技术

在面临恶劣天气影响、复杂背景干扰和多种手段诱骗的情况下，空面武器传统的人工识别目标模式存在适应差、自主性低、抗干扰能力弱等不足，这就要求空面武器必须具备自主目标识别能力。空面武器通过事先或在线获取的目标及区域信息，对多种探测器信息融合处理，在弱监督深度学习的基础上提取目标特征，自动实现对真假目标、敌我目标、军民目标的有效探测、识别，自主决策捕获目标并自动引导导弹攻击目标要害部位，实现复杂背景下的目标自动识别。

2.3 基于强化学习的智能对抗技术

空面导弹的导航、制导与通信面临光电假目标/伪装、主动电磁压制与诱骗等干扰，传统的抗干扰策略很难灵活地适应复杂实战环境下瞬息万变的战场态势。通过强化对各类自然光电、杂波及敌方主动释放的光电、通信、电子战、雷达等信号干扰的学习，可实现空面导弹导引头信息感知、卫星干扰识别到干扰对抗的智能学习与训练，从本质上实现干扰对抗全流程的智能化。面对不断变化的战场环境，空面导弹根据敌方威胁等级动态做出最优的电子对抗及抗干扰组合策略，主动塑造有利于我方高效率工作的频谱环境，降低敌方威胁，提升导弹作战效能。

2.4 基于规则推理的智能自主决策技术

面对动态变化的战场环境，依靠人的决策时效性差且通信链路易被干扰。武器依靠基于规则推理的智能自主决策技术，对行动规则、裁决规则的条件属性和决策属性经过提炼、赋值形成改进知识，在满足态势约束的条件下形成执行的战术动作的决策。武器从发射开始，自主确定搜索路线，自主决策对抗策略，自主识别、监视和攻击目标，在作战的各阶段能够及时制定并执行最佳的作战方案，从而取得最优的作战效果，同时降低了对ISR平台、网络通信和卫星的依赖，避免了敌方对我方的反制措施。

3 空面武器智能化发展的深入认知

新技术的应用必然提供新的作战能力，促进新的装备产生，引发作战样式变革。同样的，空面武器智能自主作战技术的应用，将对作战能力、作战样式和作战模式带来革命性变化。

1)空面武器智能自主作战技术的应用，将显著提升机载武器的打击精度、自主能力和抗干扰能力。借助新的传感器和自主识别算法以及共享网络，提高武器的打击精度；依靠自主导航技术、自主协同制导控制技术，提高武器自主飞行能力和突防能力；通过智能学习抗干扰技术和认知干扰对抗技术，动态做出最优的电子对抗及抗干扰组合策略，提升导弹抗干扰能力。

2)空面武器智能自主作战技术的应用，将对导弹的作战能力产生深刻变革。随着导弹智能化水平的提高，空面武器不仅作为攻击手段，还可作为载机平台的“眼睛”和“忠诚僚机”，跟随载机进入敌纵深区域执行任务，利用自主感知和判断能力，分类识别战场威胁，提供整体作战态势，自主协助载机突防，并作为忠诚伙伴在关键时刻保护载机牺牲自己。

3)空面武器智能自主作战技术的应用，使空面导弹使用模式相对于人在回路或发射后不管模式，耦合更加紧密。一方面，作战样式将由线性向非线性转变，智能化武器不再严格遵循搜索—识别—监视—打击的线性作战样式，可根据战场态势实时调整武器作战状态；另一方面，作战样式将由串行向并行转变，通过集群协作，武器间并行协同作战，缩短目标识别与定位时间。

4)空面武器智能自主作战技术的应用，将颠覆传统的作战模式。空面武器按需分散配置能力模块，形成在空间上分散、在时间上联合、在任务上协作的智能群体。群体自主协同搜索和识别目标，自主感知和判断战场态势，自主协同攻击和评估攻击效果，采用分布式协同作战的模式，对敌执行分布、智能、持久、大规模的打击。

4 空面武器智能化发展的应用思路

随着智能技术的不断发展和应用，空面武器的自主能力和协同能力也将不断提高。综合考虑未来任务复杂度、环境复杂度和人机关系复杂度等因素，空面武器的智能化发展将经历三个阶段：个体自主，群体智能，体系智慧。

1)自主化(个体自主)：积极利用现阶段智能化技术在在图像识别、专家系统等方向发展的阶段性成果，提升空面武器自主定位、目标识别、干扰对抗及自主决策的能力，使空面武器具备战场复杂环境适应能力、健康管理与容错能力、在线任务规划能力、目标识别与命中点选择能力、一定的态势感知和判断能力，不断降低对体系的依赖，实现在低信息精度或部分信息缺失情况下对目标的攻击。

图1 空面武器智能化发展构想

2)协同化(群体智能)：空面武器通过组网形成小型作战体系，或能够融入大的作战体系，平台与导弹都是体系中平等的一员，不再有相互依属关系，呈现出分布、协同的新型武器系统构型，利用体系的信息相对独立地完成对目标的攻击。导弹能够自主发现目标，自主识别目标，自主攻击目标。

3)智慧化(体系智慧)：空面武器智能化水平发展到最后，将具备“智慧”能力，能够明白作战意图，理解作战命令，执行任务指令；能够自主寻找目标，自主任务规划，自主感知和判断战场态势，自主协同，自主攻击目标和评估攻击效果。

5 空面武器智能化发展的体系建议

空面武器智能化水平的提高必然会促使武器复杂环境适应能力、对抗能力和攻击能力的增强，也将对作战样式和作战模式带来革命性变化。但武器智能化作为一个全新的领域，发展过程中难免会有曲折，实战应用需加强基础方向研究，自上而下变革配套体系，同时探索非对称的对抗手段，力争在智能化战争中占据主动。

1)制定智能化评定标准。目前对导弹智能化的认识大都集中到无人、自主、协同。但“无人不等于智能，智能不等于协同”，应围绕OODA(Observe-Orient-Decide-Act，观察-判断-决策-行动)环和智能化军事需求，综合考虑任务复杂度、环境复杂度和人-机接口复杂度等因素，制定智能化评定标准，建立面向实战环境的仿真框架、环境和模型，实现边研边用，在战争中学习战争，在战争中设计战争。

2)优化现有装备采购体系。随着智能化技术的发展，导弹等武器装备的发展模式将发生深刻变化，“预研-研制-定型-采购，定型后不能动”的模式将不符合智能化装备的发展。智能化武器弹药发展将呈现出“信息主导、以软牵硬、快速更替、螺旋上升”的特点。随着使用训练数据与经验的积累，武器装备必将不断优化、改进提升，将会越用越好、越用越强。

3)探索非对称的对抗手段。除发展智能对抗智能外，还应积极探索其他对抗手段。例如，算法是人工智能技术发展的核心，通过寻找算法缺陷，利用网络注入干扰，破坏敌方装备的智能算法；人工智能芯片作为硬件是人工智能实现的基础，通过注入病毒等手段，破坏敌方装备中的芯片等等。