空面武器智能化發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用

陳煒軍，鄒 慶，涂衛(wèi)軍

(空軍裝備部駐南昌地區(qū)軍事代表室，江西 南昌 330095)

0 引言

空面武器是指由各種空中平臺(tái)(固定翼飛機(jī)、直升機(jī)及無(wú)人機(jī))發(fā)射，用于攻擊地面、地下、水面目標(biāo)的制導(dǎo)武器總稱?？彰嫖淦髯鳛榫_制導(dǎo)武器的典型代表，具有高精度打擊、大規(guī)模使用、目標(biāo)適應(yīng)范圍廣、作戰(zhàn)使用靈活等特點(diǎn)，在戰(zhàn)爭(zhēng)中執(zhí)行對(duì)各種戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)實(shí)施縱深突防精確打擊、近距戰(zhàn)場(chǎng)火力支援、區(qū)域壓制、戰(zhàn)場(chǎng)空中遮斷、空襲、定點(diǎn)清除等作戰(zhàn)任務(wù)，是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)遂行精確打擊任務(wù)主要的火力投送手段，是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)精確打擊體系的核心武器，是左右戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的決定性力量。

隨著人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、快速成型等革命性新技術(shù)成果應(yīng)用于軍事，未來(lái)具有人工智能特征的武器將廣泛運(yùn)用于戰(zhàn)場(chǎng)，戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)抗由信息化加速向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、無(wú)人化、數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)變。未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)將是以信息化為主導(dǎo)，手段智能化、兵力一體化、行動(dòng)精確化的體系化大規(guī)模對(duì)抗，戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境更加復(fù)雜。面向未來(lái)智能化作戰(zhàn)，現(xiàn)有空面武器作戰(zhàn)能力很難適應(yīng)未來(lái)激烈的對(duì)抗需求，迫切需要發(fā)展復(fù)雜對(duì)抗環(huán)境下智能自主作戰(zhàn)技術(shù)，提高空面武器智能化水平，增強(qiáng)空面武器智能化作戰(zhàn)能力，以全面應(yīng)對(duì)智能化戰(zhàn)爭(zhēng)的挑戰(zhàn)。

1 空面導(dǎo)彈實(shí)戰(zhàn)化對(duì)抗分析

近些年，在深入開展復(fù)雜環(huán)境下空面導(dǎo)彈作戰(zhàn)演練時(shí)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有空面導(dǎo)彈雖然在近似實(shí)戰(zhàn)條件下能夠發(fā)揮預(yù)期性能，但也暴露出導(dǎo)彈的環(huán)境適應(yīng)性差、抗干擾能力弱、突防效率低和自主識(shí)別概率低等問(wèn)題?，F(xiàn)有空面武器面向未來(lái)作戰(zhàn)，智能化、自主化能力弱，主要表現(xiàn)有以下幾點(diǎn)：

1)現(xiàn)有空面導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性較差，不能全天候使用和全目標(biāo)覆蓋，無(wú)法滿足戰(zhàn)爭(zhēng)中戰(zhàn)場(chǎng)快速變化和即時(shí)打擊目標(biāo)的需求。

空地導(dǎo)彈以光電制導(dǎo)為主。光電導(dǎo)引頭探測(cè)性能受氣象條件影響很大，不具備全天候使用性能，嚴(yán)重制約了空地導(dǎo)彈的戰(zhàn)時(shí)可用性。目前，主要對(duì)地攻擊武器在實(shí)際使用中已出現(xiàn)導(dǎo)彈因受復(fù)雜氣象影響在演習(xí)中未能發(fā)現(xiàn)、鎖定、命中目標(biāo)的情況。此外，由于地面目標(biāo)特征的多樣性，傳統(tǒng)的基于灰度特征的目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤算法對(duì)于運(yùn)動(dòng)、光照變化和動(dòng)態(tài)逼近過(guò)程中的目標(biāo)特征變化，仍然存在檢測(cè)和跟蹤不穩(wěn)定的現(xiàn)象，影響導(dǎo)彈命中精度。

攻擊海面目標(biāo)以雷達(dá)制導(dǎo)為主。受雷達(dá)制導(dǎo)原理制約，雷達(dá)導(dǎo)引頭無(wú)法精準(zhǔn)識(shí)別目標(biāo)和目標(biāo)要害點(diǎn)，對(duì)于岸島背景和軍民混雜情況下的艦船目標(biāo)、運(yùn)動(dòng)的海上編隊(duì)目標(biāo)存在目標(biāo)識(shí)別、選擇困難。同時(shí)，海面亮帶、“魚鱗”光等背景干擾會(huì)造成光電導(dǎo)引頭檢測(cè)和跟蹤困難，影響光電制導(dǎo)武器對(duì)海面目標(biāo)的使用。

2)現(xiàn)有空面導(dǎo)彈對(duì)抗能力較弱，突防能力低，無(wú)法滿足未來(lái)激烈的體系化對(duì)抗作戰(zhàn)需求。

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中攻防對(duì)抗愈加激烈，高價(jià)值目標(biāo)和重要戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)的防護(hù)手段越來(lái)越完備，干擾設(shè)備性能越來(lái)越先進(jìn)，導(dǎo)致現(xiàn)有空面導(dǎo)彈實(shí)際作戰(zhàn)效能嚴(yán)重降低。單模導(dǎo)引頭只能在一個(gè)維度下進(jìn)行目標(biāo)信息的探測(cè)，很容易受到針對(duì)性措施的干擾。實(shí)彈對(duì)抗演習(xí)中成像導(dǎo)引頭對(duì)于煙霧干擾基本無(wú)能為力。此外，針對(duì)指揮通信系統(tǒng)、導(dǎo)彈衛(wèi)星接收系統(tǒng)和數(shù)據(jù)鏈的干擾，以及空地、地空反導(dǎo)導(dǎo)彈反擊，都對(duì)空面導(dǎo)彈作戰(zhàn)造成極大影響。

3)現(xiàn)有空面導(dǎo)彈自主攻擊能力較弱，使用保障要素多，智能化水平不高，不適應(yīng)未來(lái)智能化作戰(zhàn)的需求。

未來(lái)作戰(zhàn)體系復(fù)雜，戰(zhàn)場(chǎng)攻防對(duì)抗愈發(fā)激烈，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息數(shù)據(jù)呈現(xiàn)海量化增長(zhǎng)趨勢(shì)，并且快速變化，人工決策難度大，時(shí)間長(zhǎng)，人工處理決策愈加困難。而受當(dāng)前軍事人工智能體系研究和建設(shè)、智能化技術(shù)水平等的限制，現(xiàn)有空面武器智能化主要體現(xiàn)在自動(dòng)目標(biāo)捕獲和自衛(wèi)抗干擾方面，處于發(fā)射后不管的自動(dòng)化層次。真正的智能武器和技術(shù)多處于概念研究階段，距離實(shí)戰(zhàn)化應(yīng)用尚存在較大差距。

2 空面武器智能自主作戰(zhàn)技術(shù)應(yīng)用前景分析

空面武器實(shí)戰(zhàn)化演練中暴露出來(lái)對(duì)抗能力弱的問(wèn)題，依靠傳統(tǒng)技術(shù)很難有大的改善。面對(duì)未來(lái)“環(huán)境高復(fù)雜、博弈強(qiáng)對(duì)抗、響應(yīng)高實(shí)時(shí)、信息不完整、邊界不確定”的智能化戰(zhàn)爭(zhēng)的挑戰(zhàn)，空面武器現(xiàn)階段還不具備適應(yīng)、打贏智能化戰(zhàn)爭(zhēng)的能力。因此，必須采用人工智能和傳統(tǒng)技術(shù)途徑相結(jié)合的手段，大力發(fā)展全源自主導(dǎo)航、基于弱監(jiān)督深度學(xué)習(xí)的自主目標(biāo)識(shí)別、基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的智能對(duì)抗和基于規(guī)則推理的智能自主決策等智能自主作戰(zhàn)技術(shù)，提高空面武器智能化作戰(zhàn)的能力，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境中“知己知彼”，強(qiáng)對(duì)抗中“百戰(zhàn)不殆”。

2.1 全源自主導(dǎo)航技術(shù)

在粗目指、強(qiáng)對(duì)抗的拒止環(huán)境中，衛(wèi)星接收系統(tǒng)被干擾，數(shù)據(jù)鏈路不可靠的情況下，空面武器依靠全源自主導(dǎo)航技術(shù)，在不依賴外界衛(wèi)星導(dǎo)航體系信息的情況下，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的高精度導(dǎo)航，快速、準(zhǔn)確地到達(dá)預(yù)定作戰(zhàn)區(qū)域。全源自主導(dǎo)航技術(shù)集成慣性、視覺(jué)、地圖匹配、激光測(cè)距儀、雷達(dá)及地磁等多類傳感器，實(shí)現(xiàn)一種即插即用的快速高精度定位系統(tǒng)。該技術(shù)針對(duì)電磁干擾、電磁輻射、復(fù)雜多態(tài)的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，從戰(zhàn)場(chǎng)特點(diǎn)出發(fā)，研究實(shí)戰(zhàn)中不同類型環(huán)境與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可自適應(yīng)切換的非線性濾波組合導(dǎo)航系統(tǒng)，克服以往濾波定位方法無(wú)法應(yīng)對(duì)環(huán)境與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變的問(wèn)題，提高自主導(dǎo)航面對(duì)不同環(huán)境時(shí)的定位穩(wěn)健性與精度，提升導(dǎo)彈的戰(zhàn)場(chǎng)適應(yīng)性與全天候工作能力。

2.2 基于弱監(jiān)督深度學(xué)習(xí)的自主目標(biāo)識(shí)別技術(shù)

在面臨惡劣天氣影響、復(fù)雜背景干擾和多種手段誘騙的情況下，空面武器傳統(tǒng)的人工識(shí)別目標(biāo)模式存在適應(yīng)差、自主性低、抗干擾能力弱等不足，這就要求空面武器必須具備自主目標(biāo)識(shí)別能力。空面武器通過(guò)事先或在線獲取的目標(biāo)及區(qū)域信息，對(duì)多種探測(cè)器信息融合處理，在弱監(jiān)督深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上提取目標(biāo)特征，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)真假目標(biāo)、敵我目標(biāo)、軍民目標(biāo)的有效探測(cè)、識(shí)別，自主決策捕獲目標(biāo)并自動(dòng)引導(dǎo)導(dǎo)彈攻擊目標(biāo)要害部位，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜背景下的目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別。

2.3 基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的智能對(duì)抗技術(shù)

空面導(dǎo)彈的導(dǎo)航、制導(dǎo)與通信面臨光電假目標(biāo)/偽裝、主動(dòng)電磁壓制與誘騙等干擾，傳統(tǒng)的抗干擾策略很難靈活地適應(yīng)復(fù)雜實(shí)戰(zhàn)環(huán)境下瞬息萬(wàn)變的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)。通過(guò)強(qiáng)化對(duì)各類自然光電、雜波及敵方主動(dòng)釋放的光電、通信、電子戰(zhàn)、雷達(dá)等信號(hào)干擾的學(xué)習(xí)，可實(shí)現(xiàn)空面導(dǎo)彈導(dǎo)引頭信息感知、衛(wèi)星干擾識(shí)別到干擾對(duì)抗的智能學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)干擾對(duì)抗全流程的智能化。面對(duì)不斷變化的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，空面導(dǎo)彈根據(jù)敵方威脅等級(jí)動(dòng)態(tài)做出最優(yōu)的電子對(duì)抗及抗干擾組合策略，主動(dòng)塑造有利于我方高效率工作的頻譜環(huán)境，降低敵方威脅，提升導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能。

2.4 基于規(guī)則推理的智能自主決策技術(shù)

面對(duì)動(dòng)態(tài)變化的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，依靠人的決策時(shí)效性差且通信鏈路易被干擾。武器依靠基于規(guī)則推理的智能自主決策技術(shù)，對(duì)行動(dòng)規(guī)則、裁決規(guī)則的條件屬性和決策屬性經(jīng)過(guò)提煉、賦值形成改進(jìn)知識(shí)，在滿足態(tài)勢(shì)約束的條件下形成執(zhí)行的戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作的決策。武器從發(fā)射開始，自主確定搜索路線，自主決策對(duì)抗策略，自主識(shí)別、監(jiān)視和攻擊目標(biāo)，在作戰(zhàn)的各階段能夠及時(shí)制定并執(zhí)行最佳的作戰(zhàn)方案，從而取得最優(yōu)的作戰(zhàn)效果，同時(shí)降低了對(duì)ISR平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)通信和衛(wèi)星的依賴，避免了敵方對(duì)我方的反制措施。

3 空面武器智能化發(fā)展的深入認(rèn)知

新技術(shù)的應(yīng)用必然提供新的作戰(zhàn)能力，促進(jìn)新的裝備產(chǎn)生，引發(fā)作戰(zhàn)樣式變革。同樣的，空面武器智能自主作戰(zhàn)技術(shù)的應(yīng)用，將對(duì)作戰(zhàn)能力、作戰(zhàn)樣式和作戰(zhàn)模式帶來(lái)革命性變化。

1)空面武器智能自主作戰(zhàn)技術(shù)的應(yīng)用，將顯著提升機(jī)載武器的打擊精度、自主能力和抗干擾能力。借助新的傳感器和自主識(shí)別算法以及共享網(wǎng)絡(luò)，提高武器的打擊精度；依靠自主導(dǎo)航技術(shù)、自主協(xié)同制導(dǎo)控制技術(shù)，提高武器自主飛行能力和突防能力；通過(guò)智能學(xué)習(xí)抗干擾技術(shù)和認(rèn)知干擾對(duì)抗技術(shù)，動(dòng)態(tài)做出最優(yōu)的電子對(duì)抗及抗干擾組合策略，提升導(dǎo)彈抗干擾能力。

2)空面武器智能自主作戰(zhàn)技術(shù)的應(yīng)用，將對(duì)導(dǎo)彈的作戰(zhàn)能力產(chǎn)生深刻變革。隨著導(dǎo)彈智能化水平的提高，空面武器不僅作為攻擊手段，還可作為載機(jī)平臺(tái)的“眼睛”和“忠誠(chéng)僚機(jī)”，跟隨載機(jī)進(jìn)入敵縱深區(qū)域執(zhí)行任務(wù)，利用自主感知和判斷能力，分類識(shí)別戰(zhàn)場(chǎng)威脅，提供整體作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)，自主協(xié)助載機(jī)突防，并作為忠誠(chéng)伙伴在關(guān)鍵時(shí)刻保護(hù)載機(jī)犧牲自己。

3)空面武器智能自主作戰(zhàn)技術(shù)的應(yīng)用，使空面導(dǎo)彈使用模式相對(duì)于人在回路或發(fā)射后不管模式，耦合更加緊密。一方面，作戰(zhàn)樣式將由線性向非線性轉(zhuǎn)變，智能化武器不再嚴(yán)格遵循搜索—識(shí)別—監(jiān)視—打擊的線性作戰(zhàn)樣式，可根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)實(shí)時(shí)調(diào)整武器作戰(zhàn)狀態(tài)；另一方面，作戰(zhàn)樣式將由串行向并行轉(zhuǎn)變，通過(guò)集群協(xié)作，武器間并行協(xié)同作戰(zhàn)，縮短目標(biāo)識(shí)別與定位時(shí)間。

4)空面武器智能自主作戰(zhàn)技術(shù)的應(yīng)用，將顛覆傳統(tǒng)的作戰(zhàn)模式?？彰嫖淦靼葱璺稚⑴渲媚芰δK，形成在空間上分散、在時(shí)間上聯(lián)合、在任務(wù)上協(xié)作的智能群體。群體自主協(xié)同搜索和識(shí)別目標(biāo)，自主感知和判斷戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，自主協(xié)同攻擊和評(píng)估攻擊效果，采用分布式協(xié)同作戰(zhàn)的模式，對(duì)敵執(zhí)行分布、智能、持久、大規(guī)模的打擊。

4 空面武器智能化發(fā)展的應(yīng)用思路

隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，空面武器的自主能力和協(xié)同能力也將不斷提高。綜合考慮未來(lái)任務(wù)復(fù)雜度、環(huán)境復(fù)雜度和人機(jī)關(guān)系復(fù)雜度等因素，空面武器的智能化發(fā)展將經(jīng)歷三個(gè)階段：個(gè)體自主，群體智能，體系智慧。

1)自主化(個(gè)體自主)：積極利用現(xiàn)階段智能化技術(shù)在在圖像識(shí)別、專家系統(tǒng)等方向發(fā)展的階段性成果，提升空面武器自主定位、目標(biāo)識(shí)別、干擾對(duì)抗及自主決策的能力，使空面武器具備戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)能力、健康管理與容錯(cuò)能力、在線任務(wù)規(guī)劃能力、目標(biāo)識(shí)別與命中點(diǎn)選擇能力、一定的態(tài)勢(shì)感知和判斷能力，不斷降低對(duì)體系的依賴，實(shí)現(xiàn)在低信息精度或部分信息缺失情況下對(duì)目標(biāo)的攻擊。

圖1 空面武器智能化發(fā)展構(gòu)想

2)協(xié)同化(群體智能)：空面武器通過(guò)組網(wǎng)形成小型作戰(zhàn)體系，或能夠融入大的作戰(zhàn)體系，平臺(tái)與導(dǎo)彈都是體系中平等的一員，不再有相互依屬關(guān)系，呈現(xiàn)出分布、協(xié)同的新型武器系統(tǒng)構(gòu)型，利用體系的信息相對(duì)獨(dú)立地完成對(duì)目標(biāo)的攻擊。導(dǎo)彈能夠自主發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，自主識(shí)別目標(biāo)，自主攻擊目標(biāo)。

3)智慧化(體系智慧)：空面武器智能化水平發(fā)展到最后，將具備“智慧”能力，能夠明白作戰(zhàn)意圖，理解作戰(zhàn)命令，執(zhí)行任務(wù)指令；能夠自主尋找目標(biāo)，自主任務(wù)規(guī)劃，自主感知和判斷戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，自主協(xié)同，自主攻擊目標(biāo)和評(píng)估攻擊效果。

5 空面武器智能化發(fā)展的體系建議

空面武器智能化水平的提高必然會(huì)促使武器復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)能力、對(duì)抗能力和攻擊能力的增強(qiáng)，也將對(duì)作戰(zhàn)樣式和作戰(zhàn)模式帶來(lái)革命性變化。但武器智能化作為一個(gè)全新的領(lǐng)域，發(fā)展過(guò)程中難免會(huì)有曲折，實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用需加強(qiáng)基礎(chǔ)方向研究，自上而下變革配套體系，同時(shí)探索非對(duì)稱的對(duì)抗手段，力爭(zhēng)在智能化戰(zhàn)爭(zhēng)中占據(jù)主動(dòng)。

1)制定智能化評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。目前對(duì)導(dǎo)彈智能化的認(rèn)識(shí)大都集中到無(wú)人、自主、協(xié)同。但“無(wú)人不等于智能，智能不等于協(xié)同”，應(yīng)圍繞OODA(Observe-Orient-Decide-Act，觀察-判斷-決策-行動(dòng))環(huán)和智能化軍事需求，綜合考慮任務(wù)復(fù)雜度、環(huán)境復(fù)雜度和人-機(jī)接口復(fù)雜度等因素，制定智能化評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，建立面向?qū)崙?zhàn)環(huán)境的仿真框架、環(huán)境和模型，實(shí)現(xiàn)邊研邊用，在戰(zhàn)爭(zhēng)中學(xué)習(xí)戰(zhàn)爭(zhēng)，在戰(zhàn)爭(zhēng)中設(shè)計(jì)戰(zhàn)爭(zhēng)。

2)優(yōu)化現(xiàn)有裝備采購(gòu)體系。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)彈等武器裝備的發(fā)展模式將發(fā)生深刻變化，“預(yù)研-研制-定型-采購(gòu)，定型后不能動(dòng)”的模式將不符合智能化裝備的發(fā)展。智能化武器彈藥發(fā)展將呈現(xiàn)出“信息主導(dǎo)、以軟牽硬、快速更替、螺旋上升”的特點(diǎn)。隨著使用訓(xùn)練數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)的積累，武器裝備必將不斷優(yōu)化、改進(jìn)提升，將會(huì)越用越好、越用越強(qiáng)。

3)探索非對(duì)稱的對(duì)抗手段。除發(fā)展智能對(duì)抗智能外，還應(yīng)積極探索其他對(duì)抗手段。例如，算法是人工智能技術(shù)發(fā)展的核心，通過(guò)尋找算法缺陷，利用網(wǎng)絡(luò)注入干擾，破壞敵方裝備的智能算法；人工智能芯片作為硬件是人工智能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，通過(guò)注入病毒等手段，破壞敵方裝備中的芯片等等。