无人机集群作战之“道”

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  今年年初,在叙利亚战场上,叙反对派使用13架攻击型无人机,每架携载10枚重达400克的自制炸弹,对俄驻叙的两个军事基地发动了一次“无人机集群攻击”。据俄方反映,此次无人机集群作战的技术水平相当高,每架无人机都安装了无线电子设备,实现了预编程自主飞行和弹药投放。俄军方担心,未来俄基地将随时面临来自50∽100千米外的无人机集群发起的“新型游击战”。
  可以肯定的是,不管是得到何方神圣的指点和技术帮助,叙反对派此次“无人机集群作战”一定不是最尖端的。即便如此,它也已给俄军造成了一定的物质损失和心理威慑。可想而知,未来无人机集群作战的利剑将何等锋利!
  那么,无人机集群有哪些核心技术呢?一群无人机的群狼行动,又是如何实现的呢?

协同任务规划算法保证

“狼群”高效行动


  在现代及未来战争中,对目标进行精确打击往往可以取得显著的作战效果。但是,单架无人机由于载弹量有限,加之执行打击任务时往往会面对敌方密集防御火力的拦阻,因此较难达到预期效果。相反,如果使用无人机集群对目标执行饱和式精确打击,则可以使作战效果呈指数型增长。
  但是,使用无人机“狼群”执行饱和式精确打击任务,面临诸多技术瓶颈。比如,相较于单架无人机作战,无人机集群的协同要复杂得多——如何让无人机在天空中不会发生“撞车事故”?如何让“每一匹狼”都有猎物可寻,不至于朝着同一个目标蜂拥而去?如何让“狼群”在狩猎的时候进行相互配合?毕竟,无人机的操控者远在千里之外,对瞬息万变的战场局势很难像亲临战地的飞行员那样可实时感知,迅速应对。
  为此,科学家们用“协同任务规划算法”来解决这个问题。简单而言,“协同任务规划算法”是通过建立如动态规划模型、分步规划模型和分步优化模型等数学模型,利用模拟与计算的方法,实现无人机集群作战协同和初步任务规划。“协同任务规划算法”的应用,有效地解决了目前无人机集群作战中存在的诸多协同问题,使得无人机“狼群”实现了从散兵游勇到堂堂之阵的蜕变。
  在无人机集群作战中,“协同任务规划算法”就好比人类的大脑和神经在控制四肢。同时,它也犹如狼群中的秩序、军队里的纪律一般,让整个集群中每一个个体在系统的“秩序”和“纪律”中进退有据。狼群因秩序而屹立于世,军队因纪律而战无不胜,“协同任务规划算法”作为无人机集群的“秩序”和“纪律”,保证了集群在作战中的高效和战力。

分点式通讯组网技术搭建

“狼群”沟通的桥梁


  信息,对现代战争至关重要,往往会决定战争的走势,作战双方对信息的依赖程度越来越高。那么无人机集群又是如何构建通讯桥梁的呢?这决定着无人机集群能否按部就班地进行作战。
  过去,在战争中建立高效的信息交流是很困难的。战争之时,风云变幻,由于作战区域过于广阔,加上作战对手百般阻挠、干扰等原因,作战单元之间的信息往往难以有效传递。比如著名的滑铁卢战役,拿破仑最终一败涂地,其中一个非常重要的原因就是军队内部的信息交流出现了严重问题,以致于拿破仑的援军未能及时赶到战场,最终兵败滑铁卢。

  美军在21世纪初提出的“网络中心战”,初步解决了有人作战中“信息交流”的问题。然而,无人机集群作战时,各种无人机之间的信息交流又该如何解决?此时,“分点式通讯组网技术”应运而生,有效地解决了无人机之间的信息交流问题。
  “分点式通讯组网技术”是指运用计算机网络拓扑结构连接各个无人机作战单元组,通过作战单元组的主机作为网络结点,实现无人机集群通讯组网。这就好比在空中的无人机搭建起了一张无形的大网。更神奇的是,在这张大网中,每架无人机并不是同指挥控制中心单线联系,而是每架无人机都是一个节点,或者说都是一个触角,它们彼此之间保持着信息共享。如果任何一架无人机发生故障,或者出现被击落等情况,都无碍于整个无人机集群的继续运转。
  这种“分点式通讯组网技术”,保证了无人机集群在作战中实现即时信息交流,使得无人机集群的作战能力得到质的飞跃。同时,“分点式通讯组网技术”还使得无人机集群拥有极高的态势感知能力,能够洞察周边的一切。“分点式通讯组网技术”成功地在无人机单元与指挥控制单元之间构建了一条“信息高速路”,大幅提高了无人作战体系应对复杂战场态势的能力。毕竟只有统筹全局才能取得胜利。
  信息包括了多种元素,不仅仅囊括自然环境的各种信息,也包括了人为影响的复杂因素。战场之上,任何一个微小元素的变化都可能影响战争的成败。赤壁之战,诸葛亮凭借风向的精准判断,火烧赤壁,大败曹军;中途岛之战,美军凭借破解日军通讯网络的情报优势,重创日军联合舰队;仁川登陆,麦克阿瑟凭借潮汐起落的正确估计,成功扭转了朝鲜战争初期的败局。“分点式通讯组网技术”作为无人机集群中的“信使”,不仅承担着无人机集群之间的信息交流,也担负着无人机与指挥中心之间的信息传递。因此,“分点式通讯组网技术”作为整个无人机“狼群”指挥控制的枢纽,直接影响着无人机集群作战的成败。

智能化自主控制技术使

每匹“狼”都是利剑


  相信大家都曾玩过一款经典游戏——“红色警戒”。大家在玩游戏的时候可能都会遇到这样一个问题:电脑总是能够同时控制和部署它的所有单位,但我们却只能对当前屏幕上呈现的单位进行操作,即使我们的鼠标点得飞快,也似乎永远跟不上我们思想的节奏。这时,如果我们的每个单位都可以拥有一个“大脑”,像战场上的士兵一样独立处置情况,那样我们的指挥效果就能更加显著了。
  同样,无人机集群在进行作战的时候也面临着这个问题。当我们能够轻易实现对无人机集群的群体指挥与控制,却没有足够的控制资源去处理单架无人机面临的情况时,单架无人机的作战潜力势必无法充分发挥。此时,如果我们可以让单架无人机具备独立处理战场情况的“大脑”,那么“狼群”中的每一匹“狼”就都会成为一把利剑去刺穿敌人的胸膛。也正是基于这种需求,“智能化自主控制技术”应运而生。
  “智能化自主控制技术”的目的,是利用人工智能技术,实现单架无人机的智能化自主控制,使其能对战场瞬息万变的环境即时反应与处理,提升在战场中的生存和作战能力。人工智能技术始于20世纪60年代,但是当时的技术水平还不足以支撑科学家们天马行空的想法,因此研发的进展极为缓慢。直到上世纪末至本世纪初,随着各类限制人工智能发展的瓶颈技术的突破,为无人机集群技术的发展打下了坚实的基础。
  “智能化自主控制技术”的应用,犹如给无人机集群中的每架无人机装上了一個“大脑”,让其具备了独立的思维。当无人机在战场中遇到复杂情况时可以独立处置,将每一架无人机的战争潜力发挥至极限。
  发生在叙利亚的袭击事件仅仅是无人机集群作战的一个开端。在叙利亚的俄基地遇袭事件发生后不久,远在地球另一端的委内瑞拉,又发生了总统演讲时遭无人机集群袭击的事件。由此可见,随着智能技术的不断进步、飞行控制技术的愈发成熟,无人机集群作为一款颠覆性作战武器,在未来战争中势必成为战场利器。
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