引 言

  近幾年，無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)受到美國的高度重視，作戰(zhàn)效能在伊拉克戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭以及利比亞戰(zhàn)爭中得到充分體現(xiàn)，無人機技術(shù)成為美軍研發(fā)的重點，執(zhí)行情報、監(jiān)視與偵察任務(wù)，為巡航導(dǎo)彈提供精確的目標(biāo)指示。美國海軍無人機和打擊武器項目執(zhí)行官威廉·香農(nóng)稱，美國海軍一直致力于無人機與“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈聯(lián)合運用的相關(guān)研究，試圖運用無人機協(xié)助巡航導(dǎo)彈跟蹤敵方動態(tài)目標(biāo)，縮短“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈的飛行時間，以便使其具有更高的戰(zhàn)術(shù)性能。美國海軍最新裝備的“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈如圖1所示，已經(jīng)具備在飛行中重新定位的功能，為無人機引導(dǎo)巡航導(dǎo)彈打擊動態(tài)目標(biāo)提供可能，美國海軍每年進行 10~15次無人機與巡航導(dǎo)彈協(xié)同作戰(zhàn)試驗，以確保協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)正常工作，同時利用作戰(zhàn)試驗驗證作戰(zhàn)概念。

圖1 “戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈

  隨著高新技術(shù)的不斷進步，各型信息化裝備在作戰(zhàn)中得到廣泛應(yīng)用，海上作戰(zhàn)力量在重塑國家戰(zhàn)略格局、推動新軍事變革等方面，發(fā)揮著越來越重要的作用。海戰(zhàn)場戰(zhàn)場范圍大大拓展，海空戰(zhàn)場融為一體，充分發(fā)揮無人機抵近偵察、目標(biāo)引導(dǎo)和巡航導(dǎo)彈自主控制、快速制勝的優(yōu)勢，依托戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)，集成陸?？兆鲬?zhàn)平臺，大幅提高海上作戰(zhàn)體系對抗能力。針對無人機和巡航導(dǎo)彈各自作戰(zhàn)優(yōu)勢，創(chuàng)新無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)模式，通過自主控制、飽和攻擊，實現(xiàn)從近海向遠(yuǎn)海延伸，對深化海上軍事斗爭準(zhǔn)備，推進海上作戰(zhàn)力量轉(zhuǎn)型具有重要意義。

  1 無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)需求

  無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)是一種新型作戰(zhàn)模式，是無人機和巡航導(dǎo)彈在加載初始作戰(zhàn)任務(wù)后，基于戰(zhàn)場環(huán)境的變化進行自主判斷，依靠預(yù)設(shè)的規(guī)則約束，在不需要人為干預(yù)或盡可能少的人為干預(yù)情況下，協(xié)同完成預(yù)定的作戰(zhàn)任務(wù)。無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)是在戰(zhàn)場信息高效共享和實時決策的基礎(chǔ)上，保障“傳感器”與“射手”和“射手”與“射手”之間的高度協(xié)同，改變了信息鏈和武器鏈的融合方式，實現(xiàn)多元武器平臺一體化自主協(xié)同作戰(zhàn)，有效發(fā)揮海上作戰(zhàn)優(yōu)勢。

  1.1 實現(xiàn)精準(zhǔn)打擊的需要

  網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的核心是通過戰(zhàn)場網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)在傳感器與打擊平臺之間的實時高效流轉(zhuǎn)，在廣域海戰(zhàn)場內(nèi)對無人機群進行前沿部署、抵近偵察、及時跟蹤、高效監(jiān)視，有效獲取事先無法偵察的敵方動態(tài)目標(biāo)特征，利用戰(zhàn)場網(wǎng)絡(luò)將這些目標(biāo)特征信息實時傳輸給巡航導(dǎo)彈，進行目標(biāo)引導(dǎo)和坐標(biāo)校正。由于巡航導(dǎo)彈的射程距離遠(yuǎn)，單純依賴衛(wèi)星導(dǎo)航，存在易遭受敵方干擾、難以保密等問題，從而影響對敵方動態(tài)目標(biāo)的精準(zhǔn)打擊。海戰(zhàn)場環(huán)境缺乏精確明顯的目標(biāo)定位特征，對敵方動態(tài)目標(biāo)難以實現(xiàn)實時感知、精確定位，利用長航時無人機實時跟蹤監(jiān)視敵方動態(tài)目標(biāo)變化，依據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢和戰(zhàn)場環(huán)境的變化，靈活修改巡航導(dǎo)彈飛行路徑，引導(dǎo)巡航導(dǎo)彈從最易直接命中目標(biāo)要害部位的方向?qū)撤絼討B(tài)目標(biāo)實施精準(zhǔn)打擊。

  1.2 保障協(xié)同攻擊的需要

  海戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜，無人機和巡航導(dǎo)彈協(xié)同作戰(zhàn)無法避開突防抗擾問題。海戰(zhàn)場前沿部署的無人機群組成一個信息源網(wǎng)絡(luò)，為巡航導(dǎo)彈集群提供精準(zhǔn)的目標(biāo)指示信息，無人機群中一架或多架無人機遭受打擊，不影響其他無人機正常工作，增強巡航導(dǎo)彈集群在復(fù)雜電磁環(huán)境下的突防能力。由于無人機電磁輻射相對較小，通信流量小、頻率較低、保密性好，不易被敵方發(fā)現(xiàn)和截獲，能夠有效引導(dǎo)巡航導(dǎo)彈進行靜默攻擊，同時，先行遮蔽和干擾敵防空節(jié)點，致盲或延長敵空襲預(yù)警時間，提升巡航導(dǎo)彈突防能力。無人機引導(dǎo)巡航導(dǎo)彈集群編隊飛行，能夠降低敵方對巡航導(dǎo)彈集群之間通信鏈路的干擾，使巡航導(dǎo)彈按照預(yù)定的路線飛行，而巡航導(dǎo)彈對敵關(guān)鍵節(jié)點的精確打擊，可以有效壓制敵方防御體系，大大提高巡航導(dǎo)彈的突防能力。

  1.3 發(fā)揮飽和攻擊的需要

  無人機和巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)，可使兩種武器優(yōu)勢互補、分工協(xié)作，最大限度發(fā)揮體系作戰(zhàn)效能。無人機具有造價低廉、可大量部署等優(yōu)勢以及其自殺式攻擊作戰(zhàn)方式，使敵方海上力量防不勝防，而巡航導(dǎo)彈具有高機動性、高毀傷性、精準(zhǔn)打擊特性，有效彌補了無人機在該方面的不足。無人機群可以實時抵近跟蹤監(jiān)視敵方海上動態(tài)目標(biāo)變化，為巡航導(dǎo)彈集群及時修改目標(biāo)坐標(biāo)、進行不間斷打擊提供信息支持，同時，無人機群可以及時進行敵方目標(biāo)毀傷評估，為指揮員判斷火力打擊效果評估提供重要依據(jù)。未來海上作戰(zhàn)，面對敵方全方位、多層次的防御體系，要實現(xiàn)對敵方關(guān)鍵目標(biāo)的精確打擊，利用無人機與巡航導(dǎo)彈集群自主協(xié)同作戰(zhàn)，能夠充分發(fā)揮無人機自主靈活和巡航導(dǎo)彈生存能力強等作戰(zhàn)優(yōu)勢，實現(xiàn)武器平臺的優(yōu)勢互補，極大提高巡航導(dǎo)彈飽和攻擊的作戰(zhàn)效能。

  2 無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)模式

  無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)可以帶來作戰(zhàn)樣式的革命，是典型的基于網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的一體化作戰(zhàn)。結(jié)合無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)需求，可以分為計劃導(dǎo)、任務(wù)優(yōu)化、集群突防、隨機攻擊四種自主協(xié)同作戰(zhàn)模式。

  2.1 計劃引導(dǎo)自主協(xié)同作戰(zhàn)模式

  計劃引導(dǎo)是無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的初始化運用。事先對巡航導(dǎo)彈進行作戰(zhàn)任務(wù)分配，預(yù)先確定其打擊目標(biāo)，設(shè)計巡航導(dǎo)彈的發(fā)射時間和飛行路線，并由無人機對巡航導(dǎo)彈精確打擊進行目標(biāo)引導(dǎo)，但是隨著敵方目標(biāo)位置的動態(tài)變化，利用無人機實時監(jiān)視目標(biāo)位置的變化，將其位置變化情況實時傳遞給尚在飛行途中的巡航導(dǎo)彈，巡航導(dǎo)彈及時調(diào)整打擊方案，無人機按照新打擊方案修正巡航導(dǎo)彈飛行路線，引導(dǎo)巡航導(dǎo)彈實現(xiàn)對敵方目標(biāo)的精確打擊，有效提高對敵方目標(biāo)的打擊效果。計劃引導(dǎo)自主協(xié)同作戰(zhàn)模擬如圖2所示。

圖2 計劃引導(dǎo)自主協(xié)同作戰(zhàn)模式

  這種作戰(zhàn)模式利用無人機對巡航導(dǎo)彈進行目標(biāo)引導(dǎo)，解決巡航導(dǎo)彈巡航定位不準(zhǔn)確、飛行路線難以規(guī)劃等問題，綜合發(fā)揮巡航導(dǎo)彈航跡精確規(guī)劃、彈道計劃控制、低空突防能力強和無人機滯空時間長、實時監(jiān)視能力強的優(yōu)勢，形成?？找惑w立體攻勢。計劃引導(dǎo)自主協(xié)同作戰(zhàn)模式適于攻擊海上單個動態(tài)或固定目標(biāo)。

  2.2 任務(wù)優(yōu)化自主協(xié)同作戰(zhàn)模式

  任務(wù)優(yōu)化是無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的自動化運用。運用無人機群所攜帶的各類多源傳感器對敵方動態(tài)目標(biāo)集群進行實時跟蹤監(jiān)視，在初步確定敵方力量部署的基礎(chǔ)上，制定各巡航導(dǎo)彈的打擊目標(biāo)和打擊順序，同時，無人機群實時監(jiān)視敵方目標(biāo)集群態(tài)勢變化，并將其態(tài)勢變化實時傳輸給飛行中的巡航導(dǎo)彈集群，及時調(diào)整確定打擊案，重新優(yōu)化各巡航導(dǎo)彈的打擊目標(biāo)和打擊順序，無人機群按照最新打擊方案，引導(dǎo)巡航導(dǎo)彈集群快速完成各自打擊任務(wù)。任務(wù)優(yōu)化自主協(xié)同作戰(zhàn)模擬如圖3所示。

圖3 任務(wù)優(yōu)化自主協(xié)同作戰(zhàn)模式

  這種作戰(zhàn)模式以無人機群為中心，解決了對敵方動態(tài)目標(biāo)群的連續(xù)跟蹤，隨著作戰(zhàn)態(tài)勢的變化，自動調(diào)整精確打擊方案，引導(dǎo)巡航導(dǎo)彈集群完成火力打擊任務(wù)，確保巡航導(dǎo)彈集群能夠?qū)撤蕉鄠€海上目標(biāo)進行有效攻擊，實現(xiàn)了無人機與巡航導(dǎo)彈的無縫鏈接，提升巡航導(dǎo)彈集群對敵方動態(tài)目標(biāo)集群自主精確打擊能力。任務(wù)優(yōu)化自主協(xié)同作戰(zhàn)模式適于攻擊海上多個動態(tài)或固定目標(biāo)。

  2.3 集群突防自主協(xié)同作戰(zhàn)模式

  集群突防是無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的高效化運用。由于敵方海上高價值目標(biāo)的防御體系相對比較完善，單一無人機和巡航導(dǎo)彈難以實現(xiàn)對其進行抵近偵察和精確打擊，將具有目標(biāo)搜索功能的無人機群和火力打擊功能的巡航導(dǎo)彈集群結(jié)合起來，實施密集的“偵察-火力”協(xié)同突防，是對敵方高價值目標(biāo)進行有效打擊的關(guān)鍵。在確定敵方海上高價值目標(biāo)的基礎(chǔ)上，利用無人機群對敵方高價值目標(biāo)進行自殺式抵近偵察，并將獲取的各類偵察信息及時傳輸給巡航導(dǎo)彈集群，優(yōu)化巡航導(dǎo)彈集群的飛行路線，及時規(guī)避敵方防空反導(dǎo)系統(tǒng)的有效攔截，發(fā)揮無人機群的偵察優(yōu)勢和巡航導(dǎo)彈集群的攻擊優(yōu)勢，對敵方高價值目標(biāo)進行多元多向飽和攻擊。集群突防自主協(xié)同作戰(zhàn)模擬如圖4所示。這種作戰(zhàn)模式運用無人機群和巡航導(dǎo)彈集群的組合，形成大彈量、集群式、飽和攻擊態(tài)勢，使敵顧此失彼，削弱敵防御能力，從而達(dá)到己方作戰(zhàn)意圖。集群突防自主協(xié)同作戰(zhàn)模式適于攻擊海上單個高價值動態(tài)或固定目標(biāo)。

圖4 集群突防自主協(xié)同作戰(zhàn)模式

  2.4 隨機攻擊自主協(xié)同作戰(zhàn)模式

  隨機攻擊是無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的智能化運用。隨機攻擊是未來無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的最高形式，運用無人機群實時監(jiān)視敵方力量部署，而各巡航導(dǎo)彈并未分配具體的打擊目標(biāo)，而是在飛行途中根據(jù)敵方動態(tài)變化進行隨機分配。巡航導(dǎo)彈集群根據(jù)無人機獲取的敵方力量部署情況自主規(guī)劃航線航速，依據(jù)敵方動態(tài)目標(biāo)集群的位置變化，隨機分配打擊目標(biāo)，設(shè)計打擊角度，形成科學(xué)合理的打擊方案，無人機群按照打擊方案引導(dǎo)各巡航導(dǎo)彈實現(xiàn)對不同目標(biāo)的精確打擊，同時，隨著巡航導(dǎo)彈擊中敵方作戰(zhàn)目標(biāo)后，無人機群評估作戰(zhàn)效果，若沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，巡航導(dǎo)彈集群自動調(diào)整其他導(dǎo)彈的打擊方案，逐漸實現(xiàn)對敵方全目標(biāo)的最優(yōu)打擊，無人機群引導(dǎo)巡航導(dǎo)彈集群完成多元突防、多目標(biāo)打擊任務(wù)。隨機攻擊自主協(xié)同作戰(zhàn)模擬如圖5所示。

圖5 隨機攻擊自主協(xié)同作戰(zhàn)模式

  這種作戰(zhàn)模式能夠使無人機之間相互替代備份，在對敵方目標(biāo)實施探測、定位、打擊和毀傷評估中實現(xiàn)在線協(xié)同，利用多元多域融合傳感器平臺完成對敵方目標(biāo)監(jiān)視的全域覆蓋，在指揮控制平臺的支撐下，保障巡航導(dǎo)彈集群對敵方多個目標(biāo)的全時精準(zhǔn)打擊，具有秒殺攻擊威懾效應(yīng)，適于對海上多個動態(tài)或固定目標(biāo)進行隨機多元攻擊。隨機攻擊自主協(xié)同作戰(zhàn)模式是未來對海上多個動態(tài)目標(biāo)進行隨機打擊的理想模式，但由于無人機和巡航導(dǎo)彈技術(shù)的限制，尚未應(yīng)用到實際作戰(zhàn)行動中。

  3 無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)

  未來戰(zhàn)場環(huán)境將更為復(fù)雜，自主化智能化戰(zhàn)爭尚處于概念階段，無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)更是前沿技術(shù)的設(shè)想，尚無法全面應(yīng)用于實際作戰(zhàn)行動中。要解決無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)，需要解決許多現(xiàn)實的技術(shù)問題，以支持未來自主化、智能化精確打擊作戰(zhàn)的需求。

  3.1 敵我目標(biāo)識別技術(shù)

  廣域的海戰(zhàn)場上大量分布著敵我雙方的飛機和艦艇，存在敵我雙方相互交織的戰(zhàn)場態(tài)勢，建立敵我識別系統(tǒng)是避免誤傷的基礎(chǔ)，因此，敵我識別技術(shù)成為制約無人機與巡航導(dǎo)彈協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)。敵我識別系統(tǒng)主要分為非協(xié)作式敵我識別系統(tǒng)和協(xié)作式敵我識別系統(tǒng)，對于非協(xié)作式敵我識別系統(tǒng)而言，從各種目標(biāo)信息中提取可靠的識別信息，以及識別模型是否準(zhǔn)確是系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因此信息融合和模式識別是非協(xié)作式識別系統(tǒng)的核心技術(shù)；對于協(xié)作式敵我識別系統(tǒng)而言，其核心技術(shù)是數(shù)據(jù)加密技術(shù)和通信收發(fā)硬件技術(shù)，目前基于無線電和微波的通信收發(fā)硬件技術(shù)已經(jīng)比較成熟，因此數(shù)據(jù)加密技術(shù)顯得格外重要。隨著敵我識別技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，要實現(xiàn)無人機和巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)，就必須能夠從復(fù)雜的目標(biāo)回波和變化的圖像中，區(qū)分不同類型的目標(biāo)并尋找最佳攻擊部位，除了預(yù)先制定周密的作戰(zhàn)計劃，還需要依靠大數(shù)據(jù)建立所有敵我目標(biāo)的特征參數(shù)，保障與己方目標(biāo)的交互識別，確保作戰(zhàn)安全可靠。

  3.2 集群編隊飛行技術(shù)

  單個無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的實戰(zhàn)意義不大，更多地呈現(xiàn)出象征意義，只有無人機群和巡航導(dǎo)彈集群進行有效的協(xié)同作戰(zhàn)，才能保障無人機群對敵方目標(biāo)進行全方位立體偵察，提高目標(biāo)指示信息的真實性，引導(dǎo)巡航導(dǎo)彈集群對敵方目標(biāo)進行精確打擊，提高巡航導(dǎo)彈的命中率和任務(wù)成功率。相對于單架無人機飛行，無人機群與巡航導(dǎo)彈集群協(xié)同作戰(zhàn)中既有無人機之間的通信，又有無人機與地面站之間的通信，還有無人機與巡航導(dǎo)彈之間信息連通，需要解決無人機編隊飛行控制技術(shù)、無人機之間的位置監(jiān)測與防撞技術(shù)以及無人機群信息交互技術(shù)等，還涉及巡航導(dǎo)彈集群航跡規(guī)劃技術(shù)、隊形初始編成技術(shù)和特殊情況下隊形重構(gòu)技術(shù)等方面的難題。為使無人機群和巡航導(dǎo)彈更好地發(fā)揮作戰(zhàn)效能，需要采用集群編隊飛行控制技術(shù)來實現(xiàn)無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)任務(wù)，利用無人機群提供的精確目標(biāo)指示，引導(dǎo)巡航導(dǎo)彈集群對敵方作戰(zhàn)目標(biāo)實施精確立體全方位的飽和攻擊。

  3.3 自主協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)

  無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的平臺越多，搭載的傳感器就越多，協(xié)同作戰(zhàn)的難度就越大，自主協(xié)同作戰(zhàn)是充分利用各作戰(zhàn)力量，掌握戰(zhàn)場主動權(quán)的關(guān)鍵。多傳感器組網(wǎng)技術(shù)是自主協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)的前提，也是無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的基礎(chǔ)技術(shù)，利用計算機、通信和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，將無人機群和巡航導(dǎo)彈集群聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)所有作戰(zhàn)平臺高度實時共享作戰(zhàn)信息，及時掌握戰(zhàn)場態(tài)勢，提高巡航導(dǎo)彈集群的靈敏度，提升無人機與巡航導(dǎo)彈的協(xié)同作戰(zhàn)能力，進而大大增強編隊的體系作戰(zhàn)能力；多傳感器信息融合技術(shù)是自主協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)的核心，也是無人機與巡航導(dǎo)彈自主協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)，在無人機與巡航導(dǎo)彈集群編隊中，搭載多種類型的傳感器，來自不同傳感器獲取的戰(zhàn)場信息具有重復(fù)性和互補性等特點，通過數(shù)據(jù)融合算法，得到更加完整的戰(zhàn)場態(tài)勢圖。利用多傳感器信息融合技術(shù)，克服了單個傳感器的限制，集成多傳感器的感知信息，有效支撐編隊體系作戰(zhàn)能力的發(fā)揮。