無人機系統(tǒng)集群(資料)

今年5月，美國空軍正式提出《2016—2036年小型無人機系統(tǒng)飛行規(guī)劃》，希望構(gòu)建橫跨航空、太空、網(wǎng)空三大作戰(zhàn)疆域的小型無人機系統(tǒng)，并在 2036年實現(xiàn)無人機系統(tǒng)集群作戰(zhàn)。航天科工三院無人機技術(shù)研究所總體室工程師賈永楠表示，在其他國家構(gòu)建大型隱身察打一體無人機的同時，美國反其道而行 之構(gòu)建小型無人機系統(tǒng)，將能以較低成本在多樣作戰(zhàn)環(huán)境下提供更多作戰(zhàn)能力。

“當(dāng)看到成百上千的鳥群騰空而起，你是否會想，何方神圣導(dǎo)演了這 奇妙景象？”賈永楠告訴科技日報記者，這樣的群體行為在群居動物中很常見，比如蜂群、鳥群、魚群等，人們稱之為集群現(xiàn)象。群體中的個體僅依靠局部感知和簡 單規(guī)則，自主決定其運動狀態(tài)，再由簡單的局部規(guī)則涌現(xiàn)出協(xié)同的整體行為。

“這種有目的性的集群行為，是科學(xué)界公認(rèn)的高級運動能力。”賈永楠說，“這些生物本身行為極其簡單，而由簡單個體組成的群體卻能表現(xiàn)出復(fù)雜的行為和高超的智慧。”

受 動物大規(guī)模集群現(xiàn)象啟發(fā)，美國空軍期待讓大規(guī)模、低成本的小型無人機系統(tǒng)通過機間通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)集群偵察、打擊、干擾等功能，以應(yīng)用于未來反恐維穩(wěn)、遠(yuǎn)程 突防、戰(zhàn)機護航等作戰(zhàn)任務(wù)。小型無人機系統(tǒng)還可以用于消耗對方的高價值攻擊武器，如地空導(dǎo)彈等，以其規(guī)模優(yōu)勢給對方造成慘重的損失。

賈永楠 介紹，無人機集群作戰(zhàn)，是由大量小型無人機通過通信網(wǎng)絡(luò)交互共同完成合作，具有資源配置機動靈活、作戰(zhàn)成本低等特點，可滿足未來強對抗環(huán)境中的作戰(zhàn)需求。 其特點一是可以接受多次襲擊、重新配置，繼續(xù)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)；二是作戰(zhàn)方案成本低，可以大大節(jié)省資金，不必?fù)?dān)心高價值作戰(zhàn)目標(biāo)被擊落。

以蜂群為例，她簡單說明了幾種典型作戰(zhàn)模式。

“蜜蜂一旦遭到外敵入侵，會傾巢出動，依靠數(shù)量優(yōu)勢、飛行靈活的特點群起攻擊敵人。”賈永楠說，小型無人機未來也可能實施“蜂群作戰(zhàn)”，用所攜的攻擊性武器圍攻目標(biāo)。

蜂群中有蜂王、工蜂等角色，工蜂時刻圍繞在蜂王周圍，像侍者一樣照應(yīng)它的需求。在未來戰(zhàn)場上，如果把有人機比作“蜂王”，無人機就是“工蜂”，它們將根據(jù)有人機的作戰(zhàn)需求，提供必要的偵察、打擊、誘騙等功能。

蜂 群在尋找食物時，分為偵察蜂、引領(lǐng)蜂和跟隨蜂。偵察蜂是搜索蜂巢附近的新食物源；引領(lǐng)蜂掌握著某個食物源的信息，并且將這些信息以一定概率與其他蜜蜂分 享；跟隨蜂則通過與引領(lǐng)蜂分享信息去找到食物。圍繞“食物源”這一搜索目標(biāo)，小型無人機系統(tǒng)也可以分成多個功能子群，協(xié)同配合，共同完成任務(wù)。

“目 前小型無人機系統(tǒng)仍處于建模與模擬階段，許多關(guān)鍵技術(shù)尚待攻克，要實現(xiàn)無人機集群相信還有一段漫長的路要走。”賈永楠說，比如小型無人機的航程航時往往較 短，在設(shè)計時需要考慮如何攜帶、投射和回收的問題；在群體智慧形成的過程中，信息交換是極為重要的一環(huán)，因此小型無人機之間也需要設(shè)計合適的數(shù)據(jù)鏈路，保 證信息的高效傳遞。此外，面向復(fù)雜作戰(zhàn)任務(wù)，如何規(guī)劃多架無人機攜帶不同載荷配合作戰(zhàn)，也有待探討。

但她認(rèn)為，未來20年，小型無人機系統(tǒng)必將成為空軍情報、監(jiān)視和偵察的基石。在現(xiàn)有基礎(chǔ)技術(shù)與美國差距不大的前提下，我國如何在無人機集群領(lǐng)域搶得先機，如何借鑒無人機集群作戰(zhàn)思想，進一步提升我軍的系統(tǒng)作戰(zhàn)能力，這些問題值得深入思考。