顛覆未來戰(zhàn)爭：空中有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)二三談

□賈軼杰 朱凝華 張舵

近年來，隨著武器裝備的快速發(fā)展，美、俄等軍事強國開展了一系列面向未來戰(zhàn)爭的作戰(zhàn)理論研究，取得了關(guān)鍵技術(shù)突破，以“認(rèn)知、動態(tài)與分布”為特點的體系化協(xié)同作戰(zhàn)樣式正逐步成型，有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)就是其中的典型。

構(gòu)建有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)體系，實現(xiàn)共同的任務(wù)目標(biāo)，正在成為未來空中力量躍升的關(guān)鍵技術(shù)之一。利用人的決策優(yōu)勢更好發(fā)揮空中無人平臺的特點，實現(xiàn)整體作戰(zhàn)效能最大化，成為今后一段時間內(nèi)較為現(xiàn)實可行的作戰(zhàn)方式。由智能網(wǎng)絡(luò)連接的智能、互聯(lián)和模塊化的空中無人平臺將作為有人系統(tǒng)的力量倍增器，讓飛行員遠(yuǎn)離傷害，也隨時處于飛行員的控制之中。目前世界各軍事強國正積極驗證空中有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)的發(fā)展模式。

空中有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)在幾場高技術(shù)局部戰(zhàn)爭中得到應(yīng)用，且表現(xiàn)出色，正在成為世界各國武器裝備發(fā)展的重點和熱點。2001年的阿富汗戰(zhàn)爭中，美軍使用空中有人/無人作戰(zhàn)平臺協(xié)調(diào)配合的方式擊斃了“基地”組織二號人物穆罕默德，開啟了有人/無人平臺協(xié)同打擊的先河。此次行動中“捕食者”無人機首先發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并跟蹤，同時將影像傳回中央指控中心，確定目標(biāo)后指控中心派遣三架空軍F-15戰(zhàn)機投放GBU-15炸彈，最后由“捕食者”無人機向目標(biāo)發(fā)射兩枚“地獄火”導(dǎo)彈，成功完成這次斬首行動。2020年，土耳其發(fā)起的“春天之盾”軍事行動中，首次以無人機作為空中打擊力量的主體，在預(yù)警機和戰(zhàn)斗機的掩護(hù)下，重創(chuàng)敘利亞地面部隊，取得重大戰(zhàn)果。

認(rèn)識空中有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)

空中有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)主要通過數(shù)據(jù)傳輸和通信技術(shù)將有人平臺作為指揮機，無人平臺作為攻擊機進(jìn)行密切協(xié)同。通過地面指揮控制中心實現(xiàn)戰(zhàn)場數(shù)據(jù)信息共享、資源統(tǒng)一調(diào)度以及作戰(zhàn)任務(wù)的綜合管理，由無人平臺完成目標(biāo)探測、識別、攻擊和評估，將探測和評估結(jié)果反饋給有人平臺進(jìn)行互聯(lián)互通，由有人平臺完成信息整合、戰(zhàn)場態(tài)勢感知，最終共同完成信息獲取、戰(zhàn)術(shù)決策、指揮引導(dǎo)、火力打擊和電子對抗等作戰(zhàn)任務(wù)。

美國在空中有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)領(lǐng)域較早開展研究，20世紀(jì)末就開展了機載有人/無人系統(tǒng)技術(shù)（AMUST）、無人機視頻智能共享系統(tǒng)VUIT-2、獵人遠(yuǎn)距離殺手編隊（HSKT）等項目。近年來，美國又開展了無人機控制最佳角色分配管理控制系統(tǒng)（SCORCH）、戰(zhàn)術(shù)管理系統(tǒng)（TBM）、體系集成技術(shù)與試驗（SoSITE）、“忠誠僚機”和拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)（CODE）等項目，將技術(shù)研究逐漸向成果轉(zhuǎn)化，將來能夠運用到未來戰(zhàn)場。

此外，歐洲開展的未來作戰(zhàn)空中系統(tǒng)（FCAS）項目，強調(diào)無人機集群和有人機的協(xié)同，提供對抗環(huán)境下所需的增強戰(zhàn)斗力。2020年，空客公司針對FCAS項目提出有人/無人編隊與遠(yuǎn)程航母概念。英國QinetiQ公司致力于開發(fā)編隊執(zhí)行任務(wù)的有人機對其協(xié)同無人機的實時控制技術(shù)；2014年，法國展示了“Rafale”有人戰(zhàn)斗機和“Neuron”無人機進(jìn)行編隊飛行的視頻，顯示了通過兩種機型的協(xié)同和實時信息交互，二者可在編隊狀態(tài)下穩(wěn)定飛行上百公里，體現(xiàn)出該技術(shù)的可行性和穩(wěn)定性；波音公司在澳大利亞的研發(fā)項目“空中力量編隊系統(tǒng)”（ATS）具備AI人工智能自主飛行能力，可作為“忠實僚機”與F/A-18E/F、F-15EX等戰(zhàn)斗機保持安全距離伴飛。

波音“F-15EX”戰(zhàn)斗機與四架“ATS”編隊飛行

空中有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)發(fā)展趨勢

由于無人平臺的智能化水平在短期內(nèi)不可能達(dá)到飛行員操控有人平臺的程度，在未來相當(dāng)長一段時間內(nèi)，無人平臺難以取代有人平臺獨立完成復(fù)雜的作戰(zhàn)任務(wù)。無人/有人平臺的關(guān)系必將是優(yōu)勢互補和分工協(xié)作，這樣才能最大化地發(fā)揮各自的效能。

有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)有以下發(fā)展趨勢：

一是任務(wù)執(zhí)行向更加多樣化發(fā)展。目前有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)中，無人平臺主要承擔(dān)偵察監(jiān)視、目標(biāo)指示等作戰(zhàn)支援任務(wù)，有人平臺更多地承擔(dān)對敵打擊任務(wù)。

未來作戰(zhàn)空中系統(tǒng)（FCAS）有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)樣式模擬圖

在未來發(fā)展中，有人/無人平臺可以執(zhí)行多樣化的作戰(zhàn)任務(wù)，有人平臺數(shù)量逐漸減少，無人平臺數(shù)量逐漸增多，功能更加分化。在這種模式下，有人平臺將更多充當(dāng)后方指揮者，而較少參與前方戰(zhàn)場的打擊任務(wù)，無人平臺充當(dāng)前方的執(zhí)行者，較多承擔(dān)前方戰(zhàn)場多樣化的偵察、打擊、干擾、火力引導(dǎo)等作戰(zhàn)任務(wù)，通過協(xié)同作戰(zhàn)共同完成任務(wù)。

二是無人機向高能、智能、體系化發(fā)展。無人平臺人機分離，能夠超越人的生理心理限制，高能化成為未來高端無人機發(fā)展的重要方向。高能化主要體現(xiàn)在無人平臺的超高速、超耐久、高隱身以及微小型平臺的高能力等；武器系統(tǒng)的高動能、高聚能和高釋能等；傳感器的高分辨率和高集成度等特點。

智能化主要體現(xiàn)在無人平臺具備更高的認(rèn)知智能、群體智能以及人機混合智能等。認(rèn)知智能使無人平臺具備態(tài)勢理解、意圖推斷等能力；群體智能使無人平臺具備自組織、自演化等能力；人機混合智能使無人平臺由人機主從協(xié)同向人機對等協(xié)同轉(zhuǎn)變。

體系化主要體現(xiàn)在作戰(zhàn)應(yīng)用由單體使用向有人/無人協(xié)同、多域集群使用方向發(fā)展，平臺和體系結(jié)構(gòu)由專用化、單一化向通用化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。

三是有人/無人平臺協(xié)同模式向協(xié)作模式進(jìn)化。對抗環(huán)境下有人/無人平臺協(xié)同有三種基本模式：無人機配合有人機（主從式）、有人機協(xié)助無人機（協(xié)助式）、無人機與有人機雙向互動（混合式）。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，無人平臺將具備學(xué)習(xí)能力，其行為和控制將逐漸自主化，指揮員對無人平臺的控制將會由操作級逐步向任務(wù)級、編隊級方向延伸，充分減輕飛行員進(jìn)行底層控制的工作負(fù)荷。有人/無人平臺協(xié)同模式將向有人/無人平臺協(xié)作方向發(fā)展，通過合理的功能配合，實現(xiàn)優(yōu)勢集成。當(dāng)無人平臺智能化發(fā)展到更高階段，將能夠?qū)崿F(xiàn)一名指揮員控制整個無人作戰(zhàn)平臺體系進(jìn)行全域打擊。

空中有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)

空中有人/無人平臺協(xié)同與有人平臺協(xié)同在態(tài)勢理解、指揮控制、協(xié)同策略、突發(fā)響應(yīng)等方面有顯著差別。最大不同是有人平臺協(xié)同是高智能體（飛行員）之間的協(xié)同，有人/無人平臺協(xié)同是高智能體（飛行員）與低智能體（無人機）之間的協(xié)同，其本質(zhì)是人的智慧與人工智能之間的協(xié)同。對抗環(huán)境下有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)主要有如下5種。

法國“Rafale”有人戰(zhàn)斗機和“Neuron”無人機協(xié)同作戰(zhàn)

有人/無人平臺任務(wù)分配問題中，使命任務(wù)種類繁多、分布廣泛、動態(tài)耦合，使得分布式聯(lián)合作戰(zhàn)條件下戰(zhàn)場約束復(fù)雜，任務(wù)分配困難。針對使命空間中的作戰(zhàn)任務(wù)集，以協(xié)同作戰(zhàn)體系的指揮決策、武器裝備資源配置等能力為約束，以資源代價最小為優(yōu)化目標(biāo)，在能力-需求相匹配、高概率完成任務(wù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建協(xié)同組合，提高有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)的任務(wù)執(zhí)行能力?；谥R分層遞階高效分配任務(wù)，是目前有人/無人平臺任務(wù)分配研究需要解決的關(guān)鍵難題。

協(xié)同控制體系是實現(xiàn)對抗環(huán)境下有人/無人平臺高效協(xié)同作戰(zhàn)的基礎(chǔ)。飛行員、有人平臺輔助決策系統(tǒng)和無人平臺自主系統(tǒng)都具有一定自主性，建立“人在回路”的自主協(xié)同控制體系，滿足低人機比、開放式、互操作等要求，發(fā)揮有人/無人平臺能力互補的優(yōu)勢，適應(yīng)飛行員、有人平臺、無人平臺的協(xié)同感知、判斷、決策、執(zhí)行的要求。基于多智能體理論，建立基于多智能體的分層自主協(xié)同控制體系架構(gòu)，主要包括無人平臺自主協(xié)同控制系統(tǒng)和有人平臺人-機混合主動監(jiān)督控制系統(tǒng)，使無人平臺、有人平臺之間通過自主協(xié)同控制實現(xiàn)協(xié)調(diào)一致行動（機-機協(xié)同）。飛行員和人-機混合主動監(jiān)督控制系統(tǒng)通過人機交互實現(xiàn)對無人平臺、有人平臺的監(jiān)督控制（人-機協(xié)同），發(fā)揮飛行員、有人平臺和無人平臺能力互補的優(yōu)勢。

態(tài)勢感知與理解一致是有人/無人平臺在對抗環(huán)境下協(xié)同作戰(zhàn)的前提。自主系統(tǒng)感知精度高、范圍廣、單體差異小，但是理解能力低、環(huán)境適應(yīng)性弱；飛行員感知能力強，環(huán)境適應(yīng)性好，但精度低、范圍小、個體差異大。將人的感知與無人平臺自主系統(tǒng)的精確度和一致性結(jié)合起來，將極大提高人機協(xié)作的態(tài)勢感知能力。人機協(xié)作的感知目前可分為4個階段，包括完全由人判讀、計算機輔助的人判讀、人幫助確認(rèn)的機器判讀和人預(yù)先給出特征描述的機器自主判讀。目前的研究主要集中在前兩個階段，正在發(fā)展第三個階段，例如美國大力開發(fā)的人-機交互計算機視覺處理技術(shù)，也稱為“人本計算”，即用人的處理能力解決計算機所不能解決的問題，利用該技術(shù)不但可以減少人的辨識負(fù)擔(dān)，并且可減少人為丟失目標(biāo)等事件。

有人/無人平臺承擔(dān)協(xié)同攻擊任務(wù)時，有人平臺根據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢對下轄無人平臺搭載的火力進(jìn)行合理運用，無人平臺按照有人平臺的火力分配方案對目標(biāo)發(fā)起攻擊。研究有人/無人平臺協(xié)同火力運用問題，是為了發(fā)揮有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)的整體協(xié)調(diào)優(yōu)勢，實現(xiàn)對敵方最優(yōu)的打擊效果和己方最小的損耗。通過建立整體協(xié)同打擊效能函數(shù)，研究協(xié)同火力運用方案和協(xié)同打擊效能之間的關(guān)系，獲取整體打擊效能最優(yōu)的協(xié)同火力運用方案，實現(xiàn)有人/無人平臺協(xié)同火力運用效果最大化。

多平臺協(xié)同行為自同步和自學(xué)習(xí)能力是實現(xiàn)對抗環(huán)境下高效協(xié)同作戰(zhàn)的保障。戰(zhàn)場的復(fù)雜多變對有人/無人多平臺協(xié)同行為的一致性和智能性提出更高的要求，例如信息異步和異質(zhì)、通信時延和拓?fù)渥兓?、策略集多維、量大、不完全等。因此，為有效應(yīng)對復(fù)雜對抗環(huán)境下的多變?nèi)蝿?wù)，有人/無人協(xié)同行為需實現(xiàn)多機自同步和自主學(xué)習(xí)進(jìn)化。

有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)亟待解決的問題

有人/無人平臺協(xié)同的出現(xiàn)無疑顛覆了傳統(tǒng)的作戰(zhàn)模式，如何在戰(zhàn)場上使用，擴大整體作戰(zhàn)效能，需要探索合理的方式，實施可靠的控制。

有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)是分布式協(xié)同作戰(zhàn)理念下的具體作戰(zhàn)應(yīng)用樣式，經(jīng)過理論推演、試驗驗證和實際驗證后，美軍才將其部署于海、陸、空等多個主戰(zhàn)場。從頂層設(shè)計來看并非一蹴而就，以美國為首的西方國家選取發(fā)展較為成熟的無人機，率先在空中戰(zhàn)場驗證了有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)模式的實際效果，在得到實戰(zhàn)驗證后，才開始大范圍將成功樣例拓展應(yīng)用至多個作戰(zhàn)域。

在有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)的規(guī)劃中，美國提出了《無人系統(tǒng)（一體化）路線圖》，包含海上、空中、地面無人協(xié)同未來25年的一體化發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，著重強調(diào)通用技術(shù)需求以及各類無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)能力生成。美國國防部和各軍種也分別發(fā)布了一系列無人系統(tǒng)研究報告?？梢?，國外在發(fā)展有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)方面進(jìn)行了長遠(yuǎn)的規(guī)劃，并對技術(shù)發(fā)展、模式探索進(jìn)行了階段性設(shè)定，能夠推動技術(shù)的一貫性和可積累性發(fā)展，最大程度上集中科研資源。

目前，有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)能力已經(jīng)為作戰(zhàn)人員提供有效幫助，提高了態(tài)勢感知、生存能力和殺傷力。從當(dāng)前部署的系統(tǒng)中吸取的經(jīng)驗教訓(xùn)以及持續(xù)的研究和開發(fā)，將為未來的作戰(zhàn)人員提供更多的支持，以更好地應(yīng)對未來的威脅。當(dāng)前的系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到一定程度的復(fù)雜性和多樣性，只有通過研究和開發(fā)人員在頂層設(shè)計和長遠(yuǎn)規(guī)劃的牽引下共同努力實現(xiàn)統(tǒng)一目標(biāo)，才能可持續(xù)地推進(jìn)。

當(dāng)前有人/無人平臺協(xié)同發(fā)展最緊迫的需求是條令的正式化。有人/無人協(xié)同技術(shù)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了戰(zhàn)術(shù)發(fā)展，以至于尚未建立正式的條令和規(guī)定用于有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)任務(wù)。對陸軍來說這是一種不常見的情況，因為通常開發(fā)新技術(shù)能力是為了克服既定的能力差距，從而能夠在部署之前很好地了解與該技術(shù)相關(guān)的戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)法和程序。有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)以一種獨特的方式發(fā)展，這種能力被認(rèn)為可以為作戰(zhàn)帶來好處，但并不是為了解決特定問題而開發(fā)的。如果該能力在沒有關(guān)于其相關(guān)戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)法和程序的明確指示的情況下被部署，只能將如何在戰(zhàn)術(shù)上實施該能力的決策權(quán)留給基層。因此研究適用于有人/無人平臺協(xié)同的作戰(zhàn)樣式，建立絕對安全的控制環(huán)境，才能發(fā)揮協(xié)同作戰(zhàn)優(yōu)勢，建立彈性、高效、可靠的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)，最大化地激發(fā)有人/無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)效能。