黄武，樊琼剑，魏田野
空军航空大学，吉林 长春 130022）
摘 要：无人机集群作战正以其数量规模大、成本低廉、作战效能高等优势，将引领无人作战模式的未来发展方向。针对无人机集群作战优势，剖析了国内外无人机集群作战技术现状及其存在的问题，提出了适合我军无人机集群作战技术发展的基本思路，将为我军无人作战力量建设发展提供借鉴和启示。
关键词：无人机；集群作战；飞行控制；智能决策；动态组网
中图分类号：E81 文献标识码：A 文章编号：
叙利亚反对派利用无人机集群袭击俄军基地和胡塞武装利用无人机和导弹协同作战袭击沙特石油设施两个战例“预示着无人机集群作战时代的到来”。当前，世界各国已经高度关注无人机集群作战运用，可以预见，在未来战场上，无人机集群作战将引领新的潮流[1]，研究无人机集群作战技术的现状问题和关键技术，有助于提炼出适合我国无人机集群作战技术发展的基本思路，为我国的无人机集群作战技术发展提供理论支撑。
1 无人机集群作战的优势
根据“兰彻斯特平方率”可知，在小规模战斗中，作战单元数量是比单元作战能力更重要的战争胜负决定因素，无人机集群作战正是基于这一原理，通过短时间内在局部形成数量压倒性优势，从而实现对敌优势战机更大的胜率。相比于功能复杂全面的某一单机作战平台，无人机集群作战具有轻便、灵活、造价低廉等优点，可以大量在基层战术单位快速部署，其优势主要体现在以下方面：
1.1 成本低廉，效费比高
无人机集群系统通常通过不同平台的高低混搭来实现，集群中使用大量分散的低成本系统形成功能互补。针对不同的任务目标，可通过调整搭配的各型无人机的数量快速适应，免去了开发专用复杂系统设备的成本。在军事领域中，相比于传统武器系统，无人机集群的寿命周期费用低。例如一枚“鱼叉”导弹120万美元的成本可以购买80架“郊狼”无人机，且不需要长时间服役的维修保养费用[2]。
1.2 易于发射，机动性好
用于集群作战的无人机发射简单，方式多样，对发射场地要求比有人机和大型无人机低，不像军用有人机需要超过千米滑跑距离。由于个体较小，可以短时间内发射较大数量的无人机，形成区域饱和性攻击，让敌方防空系统来不及反应，即使集群中一部分无人机被防空系统击毁，剩余无人机也能完成作战任务。
1.3 隐身性好，成功率高
用于集群作战的无人机外形尺寸更小，易于采取多种措施降低雷达反射截面积、红外辐射特性和噪音，有些甚至不需要有动力装置，采取近乎无声滑翔的方式抵达目标区域，不容易被发现，可被探测性小，生存力强，易于执行各种作战任务。在对抗过程中，当集群中的部分设备故障后，其他无人机可以迅速重新规划任务，填补空缺，从而完成预定的全部目标或大部分目标。避免了传统大型复杂专用系统的低冗余缺陷，能够极大提高行动的成功率。
1.4 分布作战，集群智能
无人机集群将单个完备作战平台所具备的各项功能如侦察监视、电子干扰、打击与评估等能力“化整为零”，分散到大量低成本、功能单一的作战平台中，通过大量异构、异型的个体来实现原本复杂的系统功能，系统的倍增效益将使无人机集群具备远超单一平台的作战能力。集群中大量的终端平台可实现分布式投票以解决问题，将集群中的决策进行汇总和投票，可以显著提高结果的正确性，避免随机误差[3]。
2 国内外无人机集群作战技术发展现状剖析
2.1 国外研究现状
随着无人机技术的飞速发展，各航空强国纷纷提出低成本、可消耗无人作战飞机项目已是大势所趋，其中尤以美国首当其冲[4]。美军当前比较典型的无人机集群项目有“小精灵”项目[5]、低成本无人机集群技术项目、CICADA项目和“山鹑”（Perdix）微型无人机高速发射演示项目[6]，其共同点是从飞机、军舰或车辆等平台上，在短时间内发射数量庞大的微小型无人机，以达成对敌方的压制性优势，并通过减少机身成本和有效载荷成本，以及比传统飞行平台低得多的任务和维护成本，获取低成本的作战优势。这些无人机均具有体积小、重量轻、成本低、制造简便等特点，不同之处在于，“小精灵”项目的无人机可以回收并反复使用20次，而“郊狼”、CICADA和“山鹑”无人机均为一次性使用。
据报道，“小精灵”项目具有在24小时内对回收无人机完成检修测试并重新发射的能力，未来，美军计划将回收—重发射周期缩短到母机一个架次之内进行，即在空中完成回收—再发射的全流程工作。
除美军外，其他各主要军事大国也相继将目光投向无人机集群作战领域，比如俄罗斯开发的基于神经网络控制的“蜂群”技术、英国的“蚊子”技术演示项目、芬兰提出的“压制防空无人机蜂群”（SEAD Swarm）项目和印度的ALFA-S（Air-Arunched Flexible Asset-Swarm）项目等。
2.2 国内研究现状
国内对无人机集群的理论研究主要集中在大专院校和科研院所[7]，中国电子科技集团凭借领先的无人集群智能单元技术，一直是固定翼无人机集群飞行的世界纪录保持者，2018年5月实现了200架固定翼无人机集群飞行试验。该集团还发布了全球首个用于无人集群系统的智能单元。该产品具备飞行控制、任务规划、智能决策、动态组网四大功能，用AI为无人系统装上大脑。北京泊松技术、广州亿航智能技术和一飞智控（天津）科技等公司主要研究包括规模集群的控制算法、自主智能控制算法、动态无中心自组网技术、群体环境感知与碰撞规避、动态任务分配等，近年来多次进行无人机集群编队飞行表演，引起了军地各方对无人机集群技术的热烈反应。随着5G技术的普及，有望将5G技术运用到集群通信中，通讯技术将会更稳定、抗干扰性更好。
2.3 当前无人机集群作战技术存在的不足
从国内外无人机集群作战研究现状可以看出[5]，虽然各国对无人机集群作战均比较重视，军地间有很多研究项目在同时推进，但是目前这些项目还普遍处于理论研究和试验验证阶段，距离无人机集群技术真正用于作战还有很多难点需要攻克，比如：如何实现无人机集群作战任务的合理分配、完成无人机集群的智能优化控制、保障无人机集群成员间的高效信息互联互通，是无人机集群作战实现过程中极具挑战性的问题，也是世界各大军事科研机构广泛研究的重要课题[8]。
3 我国发展无人机集群作战能力的措施
面对无人机发展热潮，若想将我国的无人机生产力转化为我军无人机集群战斗力，应当从理论研究、人才培养、技术研发和实战训练等方面集中发力。
3.1 创新集群作战理论
要加强无人机军事作战理论的研究，为核心技术的发展和无人机实战化应用提供有力保障。根据我国无人机发展实际，结合俄美等军事强国蜂群战术的优势，研究属于自己的蜂群技术。面对无人机集群作战可能引发的军事变革，我军必须找准定位，定准方向，根据自身作战特色和优势，形成具有中国特色的无人机集群作战理论创新成果。
3.2 加强人才队伍建设
无人机人才培养必须要未雨绸缪，科学制定培养计划，按成长路线实施工程化推进，避免人才缺失和断层现象。严格落实战斗力标准，既要完善硬件建设，也要抓好制度“软件”；加强政策环境的持续优化，有效激发无人机技术人才的创新热情和工作积极性；建立系统性和针对性的无人机培养政策，做到政策对应人才，避免出现人才缺口和专业无对接的现象。
3.3 加快核心技术突破
发展无人机的关键在于核心技术的掌握，集群智能作为一种“Game-Changing”的颠覆性技术，一直被军事强国作为军用人工智能的核心，是未来无人机作战的突破口。要加快无人机颠覆性技术的研发力度，比如：长程续航、量子通讯、轻型材料研发、数字化传输速度的提升以及无人机和人工智能的融合等，为无人机更好更快发展注入更多生机活力。
3.4 进行实战训练检验
无人机集群要发挥真正的作战效能，必须应用于实战，用实战检验，在实战中强化战斗性能。建议加强无人机集群实战应用探索，将其广泛应用于军事模拟作战、实战化演练等战斗场景中；创新无人机作战方式，发展自主灵活、集群作战的全新模式，实现数据共享、飞行控制、态势感知和智能决策等作战功能，使之自主灵活应对战场突发情况，遂行集群式侦察、对抗和攻击任务。
4 结论
无人机集群系统是航空、信息、电子、控制等多领域长期发展催生的新质作战力量，具有典型的非对称优势，是各军事强国竞相发展的前沿装备。由于无人机集群涉及学科种类多、系统庞大、体系架构复杂，因此无人机集群作战技术的研究与发展十分必要，是军用无人机集群快速形成作战能力的基础。
参考文献：
[1] Michael F. Unmanned combat air vehicles：Opportunities for the guided weapons industry？[R]. Occasional Paper，Royal United Services Institute for Defence and Secuirty Studies，September 2008．
[2] 钮伟，黄佳沁，缪礼锋. 无人机蜂群对海作战概念与关键技术研究[J]. 指挥控制与仿真，2018，40（1）：20-27.
[3] 刘丽，汪涛.无人机集群协同电子攻击的作战优势及挑战[J].国防科技，2016，37（6）：126-134.
[4] 王虎. 美国空军研究实验室与第三次抵消战略[J]. 飞航导弹，2018（11）：1-5.
[5] 燕清锋，肖宇波，杨建明. 美军无人机蜂群作战探析[J].飞航导弹，2017（10）：49-53.
[6] 张洋. 美军空射无人机“蜂群”战术演示[J]．兵器知识，2017（3）：42-43.
[7] 陈晓晨. 看集群技术如何改变无人机--集群无人机的发展、应用及关键技术分析[J]. 航空模型，2018，（1）：86-89.
[8] 黄健，曲浩，丁兴志，王斌. 无人机集群作战及其关键技术[J]. 无人机，2018，4（21）：46-51.