下面是小编为大家整理的谈谈未来有人与无人化系统协同作战模式,供大家参考。
第 1 页共 14 页 谈谈未来的有人与无人化系统的协同作战模式
目录
1. 序言............................................................................................................................................ 1 2. 有人/无人机如何协同作战，这三种协同形态将长期并存发展 ........................................... 1 3. 智能化对未来空中作战的重塑——有人无人协同空中作战制胜机理 ................................ 3 3.1. 智能化有人无人协同空中作战概念 .................................................................................................4 3.2. 智能化有人无人协同空中作战支撑技术........................................................................................6 3.3. 有人无人协同空中作战的制胜机理 .................................................................................................8 3.4. 小结 ................................................................................................................................................................9 4. 三种有人无人协同模式 .......................................................................................................... 10 4.1. 按照预先作战预案无人系统配属有人部队协同作战 ............................................................ 10 4.2. 按照作战目标交互协同有人指挥控制无人系统作战 ............................................................ 11 4.3. 按照整个作战意图有人与无人系统临时自主协同 ................................................................. 12
1. 序言 2021 年 4 月下旬，美海军组织一次包括无人机、无人艇、水下潜航器等 7种无人系统，有人驾驶舰艇多达 10 艘、有人战机 5 架参加的有人与无人系统大规模协同作战演练，拉开了有人与无人系统协同作战演练的帷幕。
毋容置疑，世界各国竞相发展各种无人系统的目的，是让其能自主执行作战任务，尽量减少人为干预，尤其是超出人为控制距离之外更希望其能自主攻击。但是，无人系统毕竟还是机器，其思维大脑不如人脑发达，若要其应对瞬息万变、情况复杂战场情况很难做出最优快速决策，且存在对卫星导航系统依赖性过强、对战场变化临机反应能力弱等问题，距离操控节点越远也不便于人为控制，所以有人与无人系统协同作战，基本采用以人脑指挥、人机交互为主。
2. 有人/无人机如何协同作战，这三种协同形态将长期并存发展 当前，有人机与无人机的协同主要通过无人机控制站，由上一级甚至几级
第 2 页共 14 页 指挥机构进行协调，而同处战斗一线的有人机与无人机之间尚无法实现“面对面”的直接信息交互，从而降低了情报信息交互的时效性，影响了协同配合的及时性，难以应对快节奏、强对抗的空中作战。在此背景下，应注重增强有人机与无人机之间的互操作性，达成更加直接的战场信息交互、作战支援与行动配合，以实现共同编组、整体作战。根据无人机性能和控制技术水平，从能力逐渐发展的角度，有人/无人机协同作战有以下三种形态: 1)后方控制的信息直传式协同。
1.1)即无人机所有行动由后方控制站控制，有人机直接从无人机获取传感器图像、数据，用于支持自身作战行动或转发其他作战力量使用。这种协同形态只需打通有人机与无人机之间的通信链路即可达成，是最容易实现，也是有人/无人机协同作战最基本的协同形态和最为广泛的运用方式。
1.2)此协同形态，无人机可与有人侦察机协同，进行多源目标信息获取、处理，用于战略、战役筹划决策和联合作战行动实施；可与有人作战飞机协同，引导空中编队进行空战截击或实施对地、对海突击。在运用中，有人机可接收 1 架或同时接收多架无人机传感器获取的目标信息；无人机可向1 架或同时向多架有人机传输目标信息。
2)有限控制的载荷配合式协同。
2.1)即在后方控制站控制无人机飞行的前提下，有人机根据授权可以对无人机进行传感器任务动态分配和武器系统控制。有人机与无人机之间具备了一定的互操作能力，可以有限地满足有人机对无人机的协同需求。这种协同形态是在打通有人机与无人机之间通信链路的基础上，增加了有人机控制链路，实现了载荷与无人机平台的实时分离控制，以及载荷控制权向有人机的适时授予，是有人/无人机协同作战的过渡形态。
2.2)此协同形态，无人机可与有人侦察机协同，并根据有人侦察机需要，调整传感器的工作模式与探测方向，以获取更为精准的目标信息；可与有人作战飞机协同，在适当空域及恰当时机，对空中编队进行精确引导与打击效果评估，或作为有人机的“飞行弹药库”协同配合实施火力作战。在运用中，有人机可对 1 架或同时对多架无人机载荷进行控制，并接收无人机回传的目标信息；无人机可连续接收 1 架或分时接收多架有人机发送的载荷控制指令，并向有人机传输目标信息。
第 3 页共 14 页 3)全态控制的一体编组式协同。
3.1)即后方控制站控制无人机起飞后，适时将指挥控制权移交给有人机，或由有人机直接投放并控制无人机行动。有人机与无人机一体编组，能够根据作战任务和战场态势进行信息融合处理、任务规划与决策、指令分发和编队行动控制，遂行各种复杂战场环境下的强对抗性作战任务。这种协同形态需要无人机在飞行性能、武器载荷等方面与有人机相匹配，并具有一定自主行动能力，同时有人机实现了对编队的智能控制，是有人/无人机协同作战的高级形态和未来发展方向。
3.2)此协同形态，通常采取 1+X 或 X+X 编组模式，即 1 架或多架有人机与多架不同功能类型的无人机共同编队，具有较强的独立作战能力。运用中，有人/无人机协同作战编队在有人机指挥控制下，独立或协同其他作战力量遂行预警探测、防空反导和对地/对海打击等任务。作战过程中，后方控制站负责监视编队中无人机的行动，必要时介入控制。
以上三种协同形态是由协同作战技术决定的，是一个由低级到高级的渐进发展过程。但是，在认识上我们不能仅把最终的高级形态认为是有人/无人机协同作战，低级形态并不会因高级形态的形成而消失，三种协同形态将会长期并存发展，应该根据不同的作战任务、战场环境和作战对手灵活选择运用。
3. 智能化对未来空中作战的重塑——有人无人协同空中作战制胜机理 近年来，人工智能技术不断突破技术瓶颈，迎来了从“不能用、不好用”到“可以用”的质变，在众多领域都取得了前所未有的重大成果，如机器翻译、语音识别、图像识别等，正在引领新一轮产业革命。恩格斯曾鲜明指出，“技术上一旦进步到可以用于军事目的并且已经用于军事目的，它们便立即几乎强制性地、且往往是违背指挥官意志地引起作战方式上的改变甚至变革”。
受战争需求和军事斗争准备的强力牵引，军事领域智能化进程步伐加快，态势感知、信息处理、指挥控制、辅助决策、无人作战等发展如火如荼。空中作战态势复杂、节奏紧凑、对抗性强，对智能化的需求尤为迫切。通过采用人工智能和群体智能技术，无人机自主能力、协同能力可得到极大提升。2020
第 4 页共 14 页 年 8 月，DARPA 曾举办“阿尔法狗斗试验”(Alpha Dogfight)决赛，AI 算法在虚拟空战中以 5:0 的压倒性优势击败了驾驶虚拟 F-16 战斗机的飞行员。当然，我们也要清醒的认识到，在目前弱智能时代，即智能化系统的通用性、自主性还未完全突破，智能系统只能完成某一类特定任务，基于人工智能技术的无人机及其作战运用在短时间内难以全面取代有人机作战。
图 1 在 2020 年的“阿尔法狗斗试验”中，AI 算法战胜了飞行员 美空军于 2015 年启动“忠诚僚机”项目，可以看作是在无人机高度智能化、具备完全自主空中作战能力之前，基于现有人工智能和战场网络化水平，实施的过渡性质、依然需要“人在回路中”的作战概念。该项目通过有人机与无人机取长补短、高效协同与有效集成，实现态势感知多元，攻击方式多样以及“挨刀你来、好处我占”的低死伤效果。目前，该项目已经由第一阶段“飞行控制的技术突破”转向第二阶段“任务能力生成”。2020 年 12 月，美空军的 F‒22、F‒35 和克拉托斯公司研制的 XQ‒58A 无人机在亚利桑那州的尤马试验场进行了飞行试验。2021 年 11 月，美国克拉托斯公司表示其已完成 XQ‒58A 无人机向美空军的交付。
3.1. 智能化有人无人协同空中作战概念 空中协同作战一般是指一定规模数量和功能的多种有人机之间的协同，而随着无人机任务能力的提升和规模化运用，有人机与无人机之间协同进行空中作战已经成为未来空中作战的必然趋势。传统的有人机与无人机相协同的空中作战是按照预定规划的协同，即无人机以配合、支援有人机空中作战为目的，
第 5 页共 14 页 在地面站的控制下，按照预先规划的空域、航线和时间，执行预先侦察、箔条撒播、通信中继、定向电子干扰等战术任务。通过资源的充分配置和任务的合理分配实现减少人员投入、降低作战成本、提高作战效能的目的。
美空军 XQ‒58A、MQ-20 等无人机与有人机智能化协同作战的核心支撑是美空军正在开发的天空博格人(Skyborg)自主核心系统。天空博格人系统将赋予无人机更高的智能化水平和基于人工智能的辅助决策能力，使无人机具备自主化、智能化以及与有人机实施高水平自适应、可重构、可扩充的协同作战能力。
图 2 XQ‒ 58A 无人机 智能时代的有人无人协同空中作战，则是在信息化的空战场环境下，以高效协同为主要形式，具有相当智能化水平的无人机与有人机之间进行互补增效，进而实现实时感知战场态势、优化配置作战资源、智能分解作战任务、高效达成作战目标、动态精确评估效果的空中作战样式。应该认识到，在无人机智能化水平尚无法支撑完全自主空战的阶段，有人无人协同空中作战目前还处在“半自主”阶段，即以有人机为主干，无人机为配合，美空军“忠诚僚机”项目是该阶段的典型代表。
从目的上看，智能化有人无人协同作战，一方面继承了当前有人无人协同作战“无人”和“协同”的优势。“无人”优势即以低成本无人机替代或掩护
第 6 页共 14 页 高价值有人作战平台，降低战场损失和作战成本并且能够消耗对手作战资源，“协同”优势即通过合理配置作战资源和分配作战任务，增加作战体系能力冗余和结构弹性，通过提高任务效率提升作战效能；另一方面则是智能时代空中作战领域“技术决定战术”规律的体现，随着无人机智能化和自主作战能力的不断提升，有人机与无人机之间的协同将逐步弱化有人机的控制地位，进一步提升作战体系的战场生存能力和协同作战能力，通过群体智能实现空中作战能力的“跃升”。
随着智能技术的不断突破，有人无人协同作战并不会被无人机独立自主空战所完全取代，战争的根本属性是政治性，还是要有人的参与和主导。在大规模、强对抗、瞬息变化的战场环境下，面向不同作战任务生成适用的作战规则会受到伦理、道德等因素的制约。在高度智能化时代，有人无人协同作战将进入到“去中心化”和“全自主”阶段，即有人机与无人机都可以作为战场空间的关键节点，作战流程的“驱动者”可以在不同平台之间切换或分配，在全域多维空间实现有人机与无人机的优势互补和分工协作，进而实现空中作战体系效能的最优。
3.2. 智能化有人无人协同空中作战支撑技术 智能化有人无人协同空中作战的实质是在大数据、云计算、信息组网、机器学习等智能技术的支撑下，实现有人机与无人机的动态协同，生成空中新质作战力量体系，高效完成协同侦察感知，协同指挥控制，协同火力打击、压制和电磁干扰协同制空作战等任务。以人工智能技术为核心的一系列技术创新和突破将是智能化有人无人协同空中作战的基础和关键。
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图 3 MQ-20 无人机 战场态势智能感知和评估分析技术。通过感知战场时间、空间等态势信息，进而通过数据分析、挖掘和评估得到战场环境状态、对手企图以及对态势发展趋势的理解，为作战方案制定和任务分配提供依据。其中，多源异构信息融合技术和延迟丢包条件下的信息融合技术是空中战场态势生成和快速评估的关键技术。有人无人协同空中作战，传感器信息具有多源、异构特性。在强电磁对抗特征明显的空中战场，各平台之间难以做到实时、可靠连通，因此，不确定、大延迟、数据丢包条件下的信息融合尤为关键。
以数据链、航迹规划、分布式决策为代表的协同控制技术。数据链技术是实现各种数据实时传输、交换和共享的关键，是实现协同的前提和基础。空中战场环境的高动态性和强对抗性以及作战目标的高价值和高时间敏感性，使有人无人协同空中作战过程中各平台飞行航迹的动态规划的精度和效率要求越来越高。合理分配作战任务是协同作战的关键，在智能化有人无人协同空中作战过程中，分布式决策技术是在有人机与无人机之间进行任务分配的使能技术，目的在于既能够最大限度发挥无人机的自主作战能力，又要充分发挥有人机能动指挥控制的作用。
以人工智能、隐身、高超声速等为代表的颠覆性技术。从态势感知、情报处理到编队协同自主控制和分布式决策都需要人工智能技术的不断突破和支撑。隐身和高超声速是未来空中作战主干平台的主要技术特征，弱智能时代无人机作为空中协...