引 言
近幾年，無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)受到美國的高度重視，作戰(zhàn)效能在伊拉克戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭以及利比亞戰(zhàn)爭中得到充分體現(xiàn)，無人機技術成為美軍研發(fā)的重點，執(zhí)行情報、監(jiān)視與偵察任務，為巡航導彈提供精確的目標指示。美國海軍無人機和打擊武器項目執(zhí)行官威廉·香農(nóng)稱，美國海軍一直致力于無人機與“戰(zhàn)斧”巡航導彈聯(lián)合運用的相關研究，試圖運用無人機協(xié)助巡航導彈跟蹤敵方動態(tài)目標，縮短“戰(zhàn)斧”巡航導彈的飛行時間，以便使其具有更高的戰(zhàn)術性能。美國海軍最新裝備的“戰(zhàn)斧”巡航導彈如圖1所示，已經(jīng)具備在飛行中重新定位的功能，為無人機引導巡航導彈打擊動態(tài)目標提供可能，美國海軍每年進行 10~15次無人機與巡航導彈協(xié)同作戰(zhàn)試驗，以確保協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)正常工作，同時利用作戰(zhàn)試驗驗證作戰(zhàn)概念。
圖1 “戰(zhàn)斧”巡航導彈
隨著高新技術的不斷進步，各型信息化裝備在作戰(zhàn)中得到廣泛應用，海上作戰(zhàn)力量在重塑國家戰(zhàn)略格局、推動新軍事變革等方面，發(fā)揮著越來越重要的作用。海戰(zhàn)場戰(zhàn)場范圍大大拓展，?？諔?zhàn)場融為一體，充分發(fā)揮無人機抵近偵察、目標引導和巡航導彈自主控制、快速制勝的優(yōu)勢，依托戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡，集成陸?？兆鲬?zhàn)平臺，大幅提高海上作戰(zhàn)體系對抗能力。針對無人機和巡航導彈各自作戰(zhàn)優(yōu)勢，創(chuàng)新無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)模式，通過自主控制、飽和攻擊，實現(xiàn)從近海向遠海延伸，對深化海上軍事斗爭準備，推進海上作戰(zhàn)力量轉型具有重要意義。
1 無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)需求
無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)是一種新型作戰(zhàn)模式，是無人機和巡航導彈在加載初始作戰(zhàn)任務后，基于戰(zhàn)場環(huán)境的變化進行自主判斷，依靠預設的規(guī)則約束，在不需要人為干預或盡可能少的人為干預情況下，協(xié)同完成預定的作戰(zhàn)任務。無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)是在戰(zhàn)場信息高效共享和實時決策的基礎上，保障“傳感器”與“射手”和“射手”與“射手”之間的高度協(xié)同，改變了信息鏈和武器鏈的融合方式，實現(xiàn)多元武器平臺一體化自主協(xié)同作戰(zhàn)，有效發(fā)揮海上作戰(zhàn)優(yōu)勢。
1.1 實現(xiàn)精準打擊的需要
網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的核心是通過戰(zhàn)場網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)在傳感器與打擊平臺之間的實時高效流轉，在廣域海戰(zhàn)場內對無人機群進行前沿部署、抵近偵察、及時跟蹤、高效監(jiān)視，有效獲取事先無法偵察的敵方動態(tài)目標特征，利用戰(zhàn)場網(wǎng)絡將這些目標特征信息實時傳輸給巡航導彈，進行目標引導和坐標校正。由于巡航導彈的射程距離遠，單純依賴衛(wèi)星導航，存在易遭受敵方干擾、難以保密等問題，從而影響對敵方動態(tài)目標的精準打擊。海戰(zhàn)場環(huán)境缺乏精確明顯的目標定位特征，對敵方動態(tài)目標難以實現(xiàn)實時感知、精確定位，利用長航時無人機實時跟蹤監(jiān)視敵方動態(tài)目標變化，依據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢和戰(zhàn)場環(huán)境的變化，靈活修改巡航導彈飛行路徑，引導巡航導彈從最易直接命中目標要害部位的方向對敵方動態(tài)目標實施精準打擊。
1.2 保障協(xié)同攻擊的需要
海戰(zhàn)場電磁環(huán)境復雜，無人機和巡航導彈協(xié)同作戰(zhàn)無法避開突防抗擾問題。海戰(zhàn)場前沿部署的無人機群組成一個信息源網(wǎng)絡，為巡航導彈集群提供精準的目標指示信息，無人機群中一架或多架無人機遭受打擊，不影響其他無人機正常工作，增強巡航導彈集群在復雜電磁環(huán)境下的突防能力。由于無人機電磁輻射相對較小，通信流量小、頻率較低、保密性好，不易被敵方發(fā)現(xiàn)和截獲，能夠有效引導巡航導彈進行靜默攻擊，同時，先行遮蔽和干擾敵防空節(jié)點，致盲或延長敵空襲預警時間，提升巡航導彈突防能力。無人機引導巡航導彈集群編隊飛行，能夠降低敵方對巡航導彈集群之間通信鏈路的干擾，使巡航導彈按照預定的路線飛行，而巡航導彈對敵關鍵節(jié)點的精確打擊，可以有效壓制敵方防御體系，大大提高巡航導彈的突防能力。
1.3 發(fā)揮飽和攻擊的需要
無人機和巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)，可使兩種武器優(yōu)勢互補、分工協(xié)作，最大限度發(fā)揮體系作戰(zhàn)效能。無人機具有造價低廉、可大量部署等優(yōu)勢以及其自殺式攻擊作戰(zhàn)方式，使敵方海上力量防不勝防，而巡航導彈具有高機動性、高毀傷性、精準打擊特性，有效彌補了無人機在該方面的不足。無人機群可以實時抵近跟蹤監(jiān)視敵方海上動態(tài)目標變化，為巡航導彈集群及時修改目標坐標、進行不間斷打擊提供信息支持，同時，無人機群可以及時進行敵方目標毀傷評估，為指揮員判斷火力打擊效果評估提供重要依據(jù)。未來海上作戰(zhàn)，面對敵方全方位、多層次的防御體系，要實現(xiàn)對敵方關鍵目標的精確打擊，利用無人機與巡航導彈集群自主協(xié)同作戰(zhàn)，能夠充分發(fā)揮無人機自主靈活和巡航導彈生存能力強等作戰(zhàn)優(yōu)勢，實現(xiàn)武器平臺的優(yōu)勢互補，極大提高巡航導彈飽和攻擊的作戰(zhàn)效能。
2 無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)模式
無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)可以帶來作戰(zhàn)樣式的革命，是典型的基于網(wǎng)絡信息系統(tǒng)的一體化作戰(zhàn)。結合無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)需求，可以分為計劃導、任務優(yōu)化、集群突防、隨機攻擊四種自主協(xié)同作戰(zhàn)模式。
2.1 計劃引導自主協(xié)同作戰(zhàn)模式
計劃引導是無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的初始化運用。事先對巡航導彈進行作戰(zhàn)任務分配，預先確定其打擊目標，設計巡航導彈的發(fā)射時間和飛行路線，并由無人機對巡航導彈精確打擊進行目標引導，但是隨著敵方目標位置的動態(tài)變化，利用無人機實時監(jiān)視目標位置的變化，將其位置變化情況實時傳遞給尚在飛行途中的巡航導彈，巡航導彈及時調整打擊方案，無人機按照新打擊方案修正巡航導彈飛行路線，引導巡航導彈實現(xiàn)對敵方目標的精確打擊，有效提高對敵方目標的打擊效果。計劃引導自主協(xié)同作戰(zhàn)模擬如圖2所示。
圖2 計劃引導自主協(xié)同作戰(zhàn)模式
這種作戰(zhàn)模式利用無人機對巡航導彈進行目標引導，解決巡航導彈巡航定位不準確、飛行路線難以規(guī)劃等問題，綜合發(fā)揮巡航導彈航跡精確規(guī)劃、彈道計劃控制、低空突防能力強和無人機滯空時間長、實時監(jiān)視能力強的優(yōu)勢，形成海空一體立體攻勢。計劃引導自主協(xié)同作戰(zhàn)模式適于攻擊海上單個動態(tài)或固定目標。
2.2 任務優(yōu)化自主協(xié)同作戰(zhàn)模式
任務優(yōu)化是無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的自動化運用。運用無人機群所攜帶的各類多源傳感器對敵方動態(tài)目標集群進行實時跟蹤監(jiān)視，在初步確定敵方力量部署的基礎上，制定各巡航導彈的打擊目標和打擊順序，同時，無人機群實時監(jiān)視敵方目標集群態(tài)勢變化，并將其態(tài)勢變化實時傳輸給飛行中的巡航導彈集群，及時調整確定打擊案，重新優(yōu)化各巡航導彈的打擊目標和打擊順序，無人機群按照最新打擊方案，引導巡航導彈集群快速完成各自打擊任務。任務優(yōu)化自主協(xié)同作戰(zhàn)模擬如圖3所示。
圖3 任務優(yōu)化自主協(xié)同作戰(zhàn)模式
這種作戰(zhàn)模式以無人機群為中心，解決了對敵方動態(tài)目標群的連續(xù)跟蹤，隨著作戰(zhàn)態(tài)勢的變化，自動調整精確打擊方案，引導巡航導彈集群完成火力打擊任務，確保巡航導彈集群能夠對敵方多個海上目標進行有效攻擊，實現(xiàn)了無人機與巡航導彈的無縫鏈接，提升巡航導彈集群對敵方動態(tài)目標集群自主精確打擊能力。任務優(yōu)化自主協(xié)同作戰(zhàn)模式適于攻擊海上多個動態(tài)或固定目標。
2.3 集群突防自主協(xié)同作戰(zhàn)模式
集群突防是無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的高效化運用。由于敵方海上高價值目標的防御體系相對比較完善，單一無人機和巡航導彈難以實現(xiàn)對其進行抵近偵察和精確打擊，將具有目標搜索功能的無人機群和火力打擊功能的巡航導彈集群結合起來，實施密集的“偵察-火力”協(xié)同突防，是對敵方高價值目標進行有效打擊的關鍵。在確定敵方海上高價值目標的基礎上，利用無人機群對敵方高價值目標進行自殺式抵近偵察，并將獲取的各類偵察信息及時傳輸給巡航導彈集群，優(yōu)化巡航導彈集群的飛行路線，及時規(guī)避敵方防空反導系統(tǒng)的有效攔截，發(fā)揮無人機群的偵察優(yōu)勢和巡航導彈集群的攻擊優(yōu)勢，對敵方高價值目標進行多元多向飽和攻擊。集群突防自主協(xié)同作戰(zhàn)模擬如圖4所示。這種作戰(zhàn)模式運用無人機群和巡航導彈集群的組合，形成大彈量、集群式、飽和攻擊態(tài)勢，使敵顧此失彼，削弱敵防御能力，從而達到己方作戰(zhàn)意圖。集群突防自主協(xié)同作戰(zhàn)模式適于攻擊海上單個高價值動態(tài)或固定目標。
圖4 集群突防自主協(xié)同作戰(zhàn)模式
2.4 隨機攻擊自主協(xié)同作戰(zhàn)模式
隨機攻擊是無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的智能化運用。隨機攻擊是未來無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的最高形式，運用無人機群實時監(jiān)視敵方力量部署，而各巡航導彈并未分配具體的打擊目標，而是在飛行途中根據(jù)敵方動態(tài)變化進行隨機分配。巡航導彈集群根據(jù)無人機獲取的敵方力量部署情況自主規(guī)劃航線航速，依據(jù)敵方動態(tài)目標集群的位置變化，隨機分配打擊目標，設計打擊角度，形成科學合理的打擊方案，無人機群按照打擊方案引導各巡航導彈實現(xiàn)對不同目標的精確打擊，同時，隨著巡航導彈擊中敵方作戰(zhàn)目標后，無人機群評估作戰(zhàn)效果，若沒有達到預期目標，巡航導彈集群自動調整其他導彈的打擊方案，逐漸實現(xiàn)對敵方全目標的最優(yōu)打擊，無人機群引導巡航導彈集群完成多元突防、多目標打擊任務。隨機攻擊自主協(xié)同作戰(zhàn)模擬如圖5所示。
圖5 隨機攻擊自主協(xié)同作戰(zhàn)模式
這種作戰(zhàn)模式能夠使無人機之間相互替代備份，在對敵方目標實施探測、定位、打擊和毀傷評估中實現(xiàn)在線協(xié)同，利用多元多域融合傳感器平臺完成對敵方目標監(jiān)視的全域覆蓋，在指揮控制平臺的支撐下，保障巡航導彈集群對敵方多個目標的全時精準打擊，具有秒殺攻擊威懾效應，適于對海上多個動態(tài)或固定目標進行隨機多元攻擊。隨機攻擊自主協(xié)同作戰(zhàn)模式是未來對海上多個動態(tài)目標進行隨機打擊的理想模式，但由于無人機和巡航導彈技術的限制，尚未應用到實際作戰(zhàn)行動中。
3 無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的關鍵技術
未來戰(zhàn)場環(huán)境將更為復雜，自主化智能化戰(zhàn)爭尚處于概念階段，無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)更是前沿技術的設想，尚無法全面應用于實際作戰(zhàn)行動中。要解決無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)，需要解決許多現(xiàn)實的技術問題，以支持未來自主化、智能化精確打擊作戰(zhàn)的需求。
3.1 敵我目標識別技術
廣域的海戰(zhàn)場上大量分布著敵我雙方的飛機和艦艇，存在敵我雙方相互交織的戰(zhàn)場態(tài)勢，建立敵我識別系統(tǒng)是避免誤傷的基礎，因此，敵我識別技術成為制約無人機與巡航導彈協(xié)同作戰(zhàn)的關鍵技術。敵我識別系統(tǒng)主要分為非協(xié)作式敵我識別系統(tǒng)和協(xié)作式敵我識別系統(tǒng)，對于非協(xié)作式敵我識別系統(tǒng)而言，從各種目標信息中提取可靠的識別信息，以及識別模型是否準確是系統(tǒng)的基礎，因此信息融合和模式識別是非協(xié)作式識別系統(tǒng)的核心技術；對于協(xié)作式敵我識別系統(tǒng)而言，其核心技術是數(shù)據(jù)加密技術和通信收發(fā)硬件技術，目前基于無線電和微波的通信收發(fā)硬件技術已經(jīng)比較成熟，因此數(shù)據(jù)加密技術顯得格外重要。隨著敵我識別技術的發(fā)展應用，要實現(xiàn)無人機和巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)，就必須能夠從復雜的目標回波和變化的圖像中，區(qū)分不同類型的目標并尋找最佳攻擊部位，除了預先制定周密的作戰(zhàn)計劃，還需要依靠大數(shù)據(jù)建立所有敵我目標的特征參數(shù)，保障與己方目標的交互識別，確保作戰(zhàn)安全可靠。
3.2 集群編隊飛行技術
單個無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的實戰(zhàn)意義不大，更多地呈現(xiàn)出象征意義，只有無人機群和巡航導彈集群進行有效的協(xié)同作戰(zhàn)，才能保障無人機群對敵方目標進行全方位立體偵察，提高目標指示信息的真實性，引導巡航導彈集群對敵方目標進行精確打擊，提高巡航導彈的命中率和任務成功率。相對于單架無人機飛行，無人機群與巡航導彈集群協(xié)同作戰(zhàn)中既有無人機之間的通信，又有無人機與地面站之間的通信，還有無人機與巡航導彈之間信息連通，需要解決無人機編隊飛行控制技術、無人機之間的位置監(jiān)測與防撞技術以及無人機群信息交互技術等，還涉及巡航導彈集群航跡規(guī)劃技術、隊形初始編成技術和特殊情況下隊形重構技術等方面的難題。為使無人機群和巡航導彈更好地發(fā)揮作戰(zhàn)效能，需要采用集群編隊飛行控制技術來實現(xiàn)無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)任務，利用無人機群提供的精確目標指示，引導巡航導彈集群對敵方作戰(zhàn)目標實施精確立體全方位的飽和攻擊。
3.3 自主協(xié)同作戰(zhàn)技術
無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的平臺越多，搭載的傳感器就越多，協(xié)同作戰(zhàn)的難度就越大，自主協(xié)同作戰(zhàn)是充分利用各作戰(zhàn)力量，掌握戰(zhàn)場主動權的關鍵。多傳感器組網(wǎng)技術是自主協(xié)同作戰(zhàn)技術的前提，也是無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的基礎技術，利用計算機、通信和網(wǎng)絡等技術，將無人機群和巡航導彈集群聯(lián)成網(wǎng)絡，實現(xiàn)所有作戰(zhàn)平臺高度實時共享作戰(zhàn)信息，及時掌握戰(zhàn)場態(tài)勢，提高巡航導彈集群的靈敏度，提升無人機與巡航導彈的協(xié)同作戰(zhàn)能力，進而大大增強編隊的體系作戰(zhàn)能力；多傳感器信息融合技術是自主協(xié)同作戰(zhàn)技術的核心，也是無人機與巡航導彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的關鍵技術，在無人機與巡航導彈集群編隊中，搭載多種類型的傳感器，來自不同傳感器獲取的戰(zhàn)場信息具有重復性和互補性等特點，通過數(shù)據(jù)融合算法，得到更加完整的戰(zhàn)場態(tài)勢圖。利用多傳感器信息融合技術，克服了單個傳感器的限制，集成多傳感器的感知信息，有效支撐編隊體系作戰(zhàn)能力的發(fā)揮。
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