蜂群無人機(無人機蜂群)

蜂群無人機

無人機蜂群一般指本詞條

蜂群無人機,也稱作無人機蜂群,是一組小型無人駕駛飛行器(UAV),它們被設計成可以朝著一個共同目標協同工作。可以執行偵察、打擊和干擾等各項任務。與需要人類直接控制的傳統無人機不同,蜂群無人機依靠人工智慧(AI)和複雜的算法獨立運行。蜂群中的每架無人機都能與其他無人機通信,實時共享信息並適應新情況,就像一群鳥在沒有明顯領導者的情況下集體改變方向一樣。由於它們數量龐大、機動靈活,具有快速部署和集中作戰的能力,因此被認為具有顛覆性的戰略價值。

蜂群無人機的概念始於20世紀60年代法國生物學家皮埃爾·保羅的研究發現。20世紀90年代末,美軍率先提出無人機蜂群作戰概念,並開展了一系列概念完善和技術積累工作。2015年9月,美空軍在《空軍未來作戰概念》頂層戰略檔案中提出了無人機蜂群配合高超聲速空地飛彈作戰的想定。2016年5月,美空軍發布了首份專門針對小型無人機系統的《2016-2036年小型無人機系統飛行規劃》,進一步明確了無人機蜂群及其作戰概念。2016年8月,美國防部發布《2017-2042財年無人系統綜合路線圖》,首次將人工智慧和機器學習列為影響無人系統發展的一個支撐因素,表示其將在推動蜂群行動等方面具有巨大潛力。隨著美軍全面開展無人機蜂群的關鍵技術攻關,英國、俄羅斯、中國等紛紛對無人機蜂群展開攻關。

無人機蜂群作戰以獨特的戰場優勢重新定義了戰爭形態,但也存在容易遭受干擾的缺點,各國就此研發出了探測跟蹤、軟殺傷和硬毀傷等反制技術手段。

基本介紹

  • 中文名:蜂群無人機
  • 別名:無人機蜂群
  • 運行方式:通過人工智慧和算法獨立運行 
  • 技術來源:仿生學 
發展歷史,概念辨析,主要分類,任務分類法,特徵分類法,投放分類法,質量分類法,數量分類法,特點優勢,優勢綜述,成本優勢,任務優勢,突防優勢,工作流程,蜂群準備,蜂群釋放,蜂群出動,蜂群偵察,技術解讀,基本介紹,工作原理,關鍵技術,技術指標,技術難點,發展方向,套用場景,對地作戰,對海作戰,對空作戰,城市巷戰,心理戰,智慧型蜂群,其他場景,反制措施,技術反制,戰術反制,各國研發,美國,中國,俄羅斯,英國,法國,印度,瑞典,戰爭套用,倫理與挑戰,

發展歷史

20世紀60年代,法國生物學家皮埃爾·保羅曾發現,在大自然中,許多簡單個體組成的集群,例如昆蟲,往往具有群體智慧型表現,並存在高度結構化的組織,能夠完成遠遠超出單一個體能力的複雜任務。無人機蜂群作戰的概念便來源於此。隨著人工智慧、通信組網和低成本製造等技術的不斷進步,人們開始有能力模仿生物間的集體協同行為,並逐漸形成了無人機蜂群的概念。
1989年,加利福尼亞大學本尼教授在人工智慧的研究中,首次提出“集群智慧型”概念,即指自然界的生物群體(如蟻群、鳥群、蜂群、魚群等),通過無中心的局部互動、反應式規則和行為,湧現複雜的群體自組織能力。
20世紀90年代末,美軍率先提出無人機蜂群作戰概念,並開展了一系列概念完善和技術積累工作。
2000年,美國國防部發布第一版《無人機發展路線圖》。
2012年,美國海軍研究局率先發布《無人機蜂群攻擊》報告。
2015年3月,美國海軍研究局完成了長0.91米、翼展1.47米、重5.9公斤的“郊狼”無人機的單機測試。9月,美國空軍在《空軍未來作戰概念》頂層戰略檔案中提出了無人機蜂群配合高超聲速空地飛彈作戰的想定:2035年,美軍提出利用高超音速飛彈攻擊敵高能雷射防禦系統,並首先由4架運輸機投放200架高亞音速小型無人機蜂群,抵近實施偵察和干擾。由於探測和火力通道被無人機蜂群飽和,敵雷射防禦系統未能及時發現高超聲速空地飛彈,使其很容易被摧毀。同年,美國海軍實現50架固定翼無人機集群飛行的紀錄。這些無人機按照主從模式飛行,利用無線自組織網路進行信息互動和共享。與以往每架飛機需要一個操作員不同,該項目通過集群地面控制站實現了同時對50架無人機的控制,將控制權逐漸轉移至飛行器,使無人機實現自主飛行和決策,以減輕操控人員的壓力。
蜂群無人機(無人機蜂群)
“郊狼”無人機
2016年5月,美軍完成了30秒內發射30架“郊狼”無人機的試驗,驗證了由“郊狼”組成的“蜂群”的編隊飛行、隊形變換和協同機動能力;同月,美空軍發布了首份專門針對小型無人機系統的《2016-2036年小型無人機系統飛行規劃》,進一步明確了無人機蜂群及其作戰概念:無人機蜂群由若干配備多種任務載荷的低成本小型無人機組成;它們參照蜜蜂等生物的集體行動模式,在操控人員的指揮或監督下,通過自主組網遂行統一作戰任務;構成蜂群的無人機可以是相同的(同構),也可以是不同的(異構);組群方式可以是主從型的,也可以是無中心的。該規劃是“蜂群作戰”理念的概念基礎。該規劃中特別提出了“蜂群(Swarming)”、“編組(Teaming)”、“忠誠僚機(Loyal Wingman)”三種集群作戰概念,並對每種作戰概念進行了闡述,後逐步發展並豐富為“蜂群作戰”理念。8月,美國防部發布《2017-2042財年無人系統綜合路線圖》,首次將人工智慧和機器學習列為影響無人系統發展的一個支撐因素,表示其將在推動蜂群行動等方面具有巨大潛力。
隨著美軍對蜂群無人機的研發推進,世界上,多個國家紛紛跟進。2016年9月,英國國防部發起獎金達300萬英鎊的無人機蜂群競賽,參賽的蜂群完成了信息中繼、通信干擾、跟蹤瞄準人員或車輛、區域繪圖等任務。11月,中國第一個固定翼無人機集群飛行試驗以67架飛機的數量打破了美國的紀錄。
2017年1月,美軍使用三架戰鬥機在空中釋放了103架“山鶉”微型偵察無人機,可連續飛行半小時之久,能自主執行情報蒐集和監控任務。6月,中國再次刷新無人機集群飛行的規模,中國電子科技集團公司成功完成119架固定翼無人機集群飛行試驗。同年,俄無線電電子技術集團透露,未來戰鬥機可採用1架機或2架機與20-30架蜂群無人機協同作戰樣式,執行空空作戰、對地打擊、空中偵察等任務。韓國陸軍也稱正以朝鮮的彈道飛彈陣地和核試驗設施為目標,大力發展無人機蜂群技術,首先用於偵察,後續用於打擊。
2018年5月,中國電科創造了200架固定翼無人機蜂群發射與協同作戰的世界紀錄。11月,第十二屆珠海航展上,北方工業集團“蜂群無人機系統”展台展出了國產攻擊型多軸無人機蜂群作戰的試驗視頻。
蜂群無人機(無人機蜂群)
等待發射的無人機
2019年1月,美國空軍研究實驗室(AFRL),英國國防科學技術實驗室(DSTL),萊特兄弟研究所和戴頓大學研究所表示正計畫舉辦一場競賽,探索如何利用自主無人機蜂群執行搜尋救援任務。競賽圍繞繪製野火地圖展開,促使參賽團隊探索全新、高效和靈活任務規劃以開發無人機蜂群的搜尋和救援能力。2月,在英國皇家聯合服務研究所的國防智囊團演講中,英國國防大臣加文威廉姆森表示,該國計畫部署具有網路能力的蜂群無人機中隊,用於“迷惑”敵人和“擊潰”敵方防空系統。3月,英國國防部國防和安保加速器(DASA)機構在“很多無人機使作戰輕鬆”項目中授予藍熊系統研究公司250萬英鎊,研究無人機蜂群技術,最終將進行真實的飛行演示驗證。英軍構想,無人機蜂群通過與F-35和颱風戰鬥機一起作戰,這將允許飛行員進行更精確和更具毀傷力的作戰,同時也會更加高效和安全。4月,一篇題為《蜂群:備戰未來空戰》的文章登上美國《空軍》雜誌封面,美空軍負責採辦、技術和後勤的助理部長威爾羅珀表態稱,這就是未來戰爭的樣子。同年,由美國空軍和克瑞托斯防務公司聯合研發的XQ-58A“女武神”戰鬥無人機試飛成功,標誌著“忠誠僚機”開始從概念走向實戰。
蜂群無人機(無人機蜂群)
美國《空軍》雜誌4月號封面
2020年,中國電科集團電科院開展了陸空協同固定翼無人機“蜂群”系統的相關試驗試飛工作,驗證了陸上發射和空中投放固定翼無人機“蜂群”開展對地察打、精確打擊等各項任務能力。8月,美國海軍宣布開發可遂行攻防任務的高達100萬架規模的“超級蜂群”。10月,中國電科集團電子科學研究院公布了一段陸空協同固定翼無人機“蜂群”作戰系統的演示視頻,此次披露的陸空協同固定翼無人機“蜂群”系統是中國首個實用化的無人機“蜂群”,展示了車載快速部署、密集發射、空中懸停投放、機動投放、精確編隊、陣型變換、對地察打、精確打擊等全流程任務能力。
蜂群無人機(無人機蜂群)
中國首個實用化的無人機“蜂群”
2021年1月,美軍成功演示無人機蜂群突破伯克級驅逐艦的“宙斯盾”防空系統,標誌著無人機蜂群戰術初步成熟。2月,阿布達比國際防務展上,南非派拉蒙集團公布了其新型“大鴉”(N-Raven)蜂群無人機系統。7月,中國電科集團電科院的無人蜂群大規模組網體制在外場得到初步驗證。
2022年12月,中國電科智慧型院發布了“大規模無人機蜂群任務全流程試驗”視頻。在22秒的視頻中,“蜂群1號陸戰車”高速駛過,不斷有固定翼無人機從其中彈射起飛,隨後的指揮中心界面顯示,大群無人機根據指令迅速組成各種隊形,沿著不同的飛行路逕行進。這一系列的展示,體現了中國在蜂群無人機技術上的成熟。
2023年2月,第16屆阿布達比國際防務展覽會在阿聯首都阿布達比舉行,中國電科集團的“選擇”蜂群無人機系統在展會中亮相。5月,“智領群蜂2023”國際無人蜂群技術大會在北航舉行。
蜂群無人機(無人機蜂群)
“選擇”蜂群無人機系統
2024年11月,在第十五屆中國航展上,中國多款蜂群無人機系統亮相,包括察打一體無人機“九天”、中國電科推出的“阿特拉斯”蜂群作戰系統等。

概念辨析

根據美軍《2016-2036年小型無人機系統飛行規劃》對無人機蜂群的闡述,無人機蜂群具備以下特點:1、無人機蜂群由若干配備多種任務載荷的低成本小型無人機組成;2、它們參照蜜蜂等生物的集體行動模式,在操控人員的指揮或監督下,通過自主組網遂行統一作戰任務;3、構成蜂群的無人機可以是相同的(同構),也可以是不同的(異構);4、組群方式可以是主從型的,也可以是無中心的。
根據上述定義,在商業娛樂領域較為成熟的可以擺出各種形狀的無人機集群,並不屬於無人機蜂群,因為它們中的每一架都是程式控制飛行,無人機之間並無通信聯絡。另外,無人機蜂群同忠誠僚機在人-機協同方面也存在差異。根據美軍《2016-2036年小型無人機系統飛行規劃》描述,在忠誠僚機概念中,有人機飛行員負責管理每架忠誠僚機的作戰行動,僚機與僚機之間協同較少。而在無人機蜂群概念中,特別注重無人機之間的自主協同,有人機飛行員只對蜂群整體進行作戰管理。在這種情況下,可以大致把無人機蜂群整體看成1架忠誠僚機。

主要分類

任務分類法

按照無人機蜂群的使命任務,可分為干擾型無人機蜂群、誘餌型無人機蜂群、偵察型無人機蜂群、打擊型無人機蜂群等作戰形態。攜帶干擾載荷的無人機蜂群可對敵防空系統產生巨大震懾,迫使敵防空資源飽和崩潰;攜帶誘餌載荷的無人機蜂群可成梯隊對防空陣地進行欺騙干擾;攜帶不同類型偵察載荷的無人機蜂群可以進行廣域全方位的戰場敵情偵察感知;攜帶毀傷載荷的無人機蜂群可以對敵目標進行精確打擊或飽和攻擊,還可以輔助有人裝備,顯著增強我方作戰力量,完成複雜作戰任務。

特徵分類法

按照無人機蜂群的本體特徵,可以分成旋翼式無人機蜂群、固定翼無人機蜂群、混合翼無人機蜂群和仿生撲翼無人機蜂群等。多旋翼無人機蜂群具有體型小、打擊精準以及行動突然的特點,造價相對低廉,可以定點懸停,攜帶不同的任務載荷,分工協作,組成誘、偵、擾、打多功能異構蜂群作戰體系,完成複雜作戰任務。旋翼無人機垂直升降對起飛場地要求低,但速度相對較慢,續航時間相對短,適用於城市作戰等場景。固定翼無人機在飛行原理上與飛機類似,具有續航時間長、飛行速度快、運載能力大的特點,適用於精確打擊和飽和攻擊等作戰場景。混合翼無人機採用固定翼與旋翼結合的混合翼布局形式,可兼具旋翼無人機的垂直起降功能和固定翼無人機的航時長、速度快、距離遠的優點。撲翼無人機(仿生鳥)由於外形、飛行方式等與自然生物非常類似,用於作戰場景時具有很強的欺騙性,在抵近偵察、突然襲擊等方面具有重要的套用前景。

投放分類法

按照無人機蜂群的搭載和釋放方式(蜂巢形式),可以分為機載空投型無人機蜂群(包括戰鬥機拋灑、直升機拋灑)、陸基運載/發射無人機蜂群、水中運載/發射無人機蜂群等。機載平台投放無人機蜂群後,載機可在無人機蜂群的掩護下執行突防、打擊等特定任務,載機平台可以進行有人/無人協同指揮控制和火力分配。為使得無人機蜂群能夠快速到達預定區域,可將無人機蜂群置於大型飛彈、火箭等運載平台內部,依靠運載平台本身的速度特性快速到達威脅區域,釋放無人機蜂群執行偵察、干擾和打擊等任務。

質量分類法

按照節點的質量(參考國外典型無人機蜂群作戰系統),可分為十克級、百克級、千克級、百千克級的無人機蜂群序列。依據不同的作戰任務使命,無人機蜂群所需的節點平台類型不一,節點質量差別很大。近戰隱蔽自主的CICADA無人機質量約為35g,組成的編隊可實現大區域監測覆蓋,由於價格便宜,CICADA無人機在釋放後不需要回收。“灰山鶉無人機質量290g,可以在低空偵察敵情,也可干擾敵人的防空系統,掩護我方戰機和飛彈。“郊狼無人機質量6kg,具備一定殺傷能力,可對地面人員、普通建築和裝甲目標實施攻擊。“小精靈無人機加滿油後質量超過700kg,通過機載平台發射並可重複回收使用。
蜂群無人機(無人機蜂群)
多型不同質量無人機

數量分類法

按照無人機蜂群系統的節點數量,可分為大規模無人機蜂群系統與中小規模無人機蜂群系統。中小規模無人機蜂群系統中的平台節點數量較少。大規模無人機蜂群系統中的平台節點數量通常在數十個,直至數百、上千個,節點數量的提升將顯著提升無人機蜂群作戰系統的複雜度,其指揮操作、控制、通信的難度將呈現出指數級別的上升。
蜂群無人機(無人機蜂群)
典型無人機蜂群的分類方式

特點優勢

優勢綜述

蜂群無人機有可能改變現代軍事戰略。在進攻場景中,蜂群無人機可用於實施精確打擊。它們配備了微型炸藥,可以瞄準敵方陣地、車輛或基礎設施。無人機的數量之多可以讓傳統防禦系統應接不暇,傳統防禦系統或許可以擊落一兩架無人機,但卻難以應對數百架無人機的同時攻擊。在監視和偵察方面,蜂群無人機可部署在敵對環境中進行監視,收集有關敵人動向、地形或其他重要數據的實時情報。無人機群能夠快速覆蓋廣闊區域並協同作戰,確保收集到的數據既廣泛又準確。在電子戰方面,蜂群無人機通過干擾敵方雷達和通信系統,可以製造混亂,破壞對手協調防禦的能力。在人道主義背景下,軍用蜂群無人機可用於搜尋和救援任務,特別是在難以進入的地形。它們能夠快速覆蓋大片區域,是在災難場景中尋找失蹤人員或倖存者的理想選擇。
相比F-22、F-35等傳統高性能戰機,無人機蜂群集群規模大、單機成本低,因此具有許多優勢,例如:通過大範圍分布,具備較強態勢感知和壓制或摧毀敵防空系統能力;抗毀能力強,部分無人機損失後,蜂群仍可完成任務;單架無人機的成本遠低於傳統防空飛彈,可增加敵防禦成本;作戰靈活性強,可與多種飛機和武器協同(與少量高性能有人/無人平台組成體系作戰編隊),作為主戰裝備群執行任務等等。按照構想,除了對目標發起攻擊之外,未來無人機蜂群將在對地、對海、對空、城市巷戰等多種作戰場景中發揮多種重要作用。
無人機蜂群由多個低成本無人機節點單元組成,節點之間協同配合完成特定的作戰任務,作戰方式靈活,戰場適應性強。不同的作戰任務需求決定了平台類型、載荷形式、組網規模等無人機蜂群形態,無人機蜂群的各個節點既可以是同構型無人機,也可以是異構型無人機。無人機蜂群的人員低傷亡、非接觸、殺傷效果好、容錯性強和抗毀傷等特點強力支撐了其執行多樣化作戰任務能力,其通常以數量優勢對目標區域進行高密度偵察、干擾與飽和式打擊。
蜂群無人機(無人機蜂群)
無人機蜂群的典型工作樣式

成本優勢

單體高技術裝備系統集諸多先進技術於一身,性能優越,但往往成本較高。 無人機蜂群由於不追求單體卓越性能,其單一節點的開發成本遠低於單體複雜系統,無人機蜂群的節點平台成本通常在幾百美元至幾千美元,10 000架“蝗蟲”無人機的價格和1架F22相當,1架“全球鷹”無人機的單價超過了1億美元,而1架“小精靈”大型無人機的價格大約只有100萬美元左右。實戰表明,無人機蜂群的成本優勢使其可以與敵方進行火力交換,具有很高的效費比,實現以小博大、以量取勝的作戰意圖。

任務優勢

無人機蜂群可進行高密度、多樣化作戰任務執行。無人機蜂群個體之間可以協調工作,具有高度的自組織和自適應性,通常採用“無中心”分散式作戰方式,通過機動多變的構型,表現出聚集湧現性系統特徵,避免了系統對單一節點的過分依賴,節點之間協同工作,完成高密度、多樣化複雜作戰任務。例如,通過節點平台的信息共享與融合,可對威脅區域進行廣域偵察;搭載不同毀傷載荷的無人機蜂群(攜帶戰鬥部的無人機蜂群此時即變身為自殺式無人機,或稱之為巡飛攻擊彈藥),可對敵方目標實施精確打擊和飽和攻擊,如俄烏衝突中使用廣泛的“彈簧刀”-300和“彈簧刀”-600自殺式無人機。“彈簧刀”-300的作戰距離為10 km,續航時間為15 min,自殺式無人機/巡飛彈質量為2.5 kg。“彈簧刀”-300配裝彩色相機和紅外攝像機,用來識別、跟蹤感興趣目標,配裝全球定位系統(GPS)用來確定平台自身位置。 “彈簧刀”-300除了打擊地面目標外,還能夠攔截敵方無人機。 “彈簧刀”-600巡飛彈質量23 kg,作戰半徑40km,續航時間40 min,戰鬥部威力相當於“標槍”反坦克飛彈,可以打擊主戰坦克等裝甲目標。無人機小巧輕便,附帶損傷小,便於單兵便攜使用。當無人機蜂群的規模超出對方防禦系統攔截能力時,可完成對敵方感興趣多種類目標的高效毀傷。無人機蜂群協同工作可為偵察監視、飽和攻擊、電子對抗、精確打擊等作戰任務提供保障。

突防優勢

無人機蜂群多由小型、微型、微納型無人機組成,體積小、數量多,可採用多種手段靈活協同工作。可搭載雷達、光電、聲音等多種類感測器進行信息感知。國內外無人機實時感知環境的手段包括雷射雷達、超音波、紅外線、深度相機、雙目攝像頭等感測器,可在短時間內在作戰區域形成大量部署,達到高效突防效果,極大地提升突防成功率。

工作流程

蜂巢裝載多架無人機蜂群子機,根據作戰任務和目標區域,蜂巢在設定位置釋放無人機蜂群,無人機蜂群子機按照事先規劃好的航跡編隊飛行,多機協同組網形成蜂群,抵近突防,完成偵察、誘騙、打擊等多樣化任務,集群作戰效果可通過遠程測控鏈路回傳目標指示信息和打擊效果等信息。以蜂群偵察任務為例進行說明,典型的無人機蜂群工作流程可分為4個階段:蜂群準備、蜂群釋放、蜂群出動和蜂群偵察。

蜂群準備

在執行集群作戰任務之前,確定無人機蜂群的組合配置方式,明確無人機蜂群的節點數量、類型、任務載荷種類及配置等;通過地面控制站完成對蜂巢和無人機蜂群子機的任務航線、任務編隊的初步預規劃,完成對無人機蜂群子機的任務預分配。

蜂群釋放

蜂巢飛行至設定的投放區域後,保持或根據實際環境動態制定蜂群子機投放策略,完成蜂群子機投放;地面控制站監控無人機蜂群子機的飛行狀態、通信狀態和載荷狀態等。

蜂群出動

無人機蜂群子機開始工作後,進行姿態和位置穩定控制;在組網通信下,無人機蜂群子機彼此互動狀態信息,觸發編隊控制邏輯,調整高度和航跡,蜂群編隊完成態勢感知、防撞檢測、隊形集結,突防抵近;在前往目標區域的過程中,根據任務區域情報信息、外界環境態勢、危險源分析,以及蜂群自身狀態變化,蜂群自主動態地任務分配、航路規劃和隊形生成。

蜂群偵察

蜂群子機可搭載多種不同類型的任務載荷,相互協作實現協同偵察。 可利用電子偵察載荷開始遠距離目標偵察和協同定位,利用合成孔徑雷達載荷對目標進行中距離目標偵察識別,利用光電偵察載荷對目標進行近距離偵察、識別和截獲,獲取目標實時精確情報信息,並通過組網鏈路、中繼鏈路、衛星鏈路等傳輸至地面控制站和指揮中心。

技術解讀

基本介紹

蜂群無人機是一組小型無人駕駛飛行器(UAV),它們被設計成可以朝著一個共同目標協同工作。與需要人類直接控制的傳統無人機不同,蜂群無人機依靠人工智慧(AI)和複雜的算法獨立運行。蜂群中的每架無人機都能與其他無人機通信,實時共享信息並適應新情況,就像一群鳥在沒有明顯領導者的情況下集體改變方向一樣。
與大型軍用無人機相比,蜂群中的單個無人機通常更小、更便宜,但它們的優勢在於數量。一個蜂群可以由數十甚至數百架無人機組成,通過數量優勢壓倒敵人的防禦,同時還具有高度的靈活性和適應性。

工作原理

蜂群無人機由尖端的人工智慧、機器學習和實時數據處理提供動力。蜂群中的每架無人機都配備有感測器和通信系統,可以與蜂群中的其他無人機交換數據。通過受集體行為模型啟發的算法,無人機可以自主決定飛行路徑、攻擊策略,甚至適應蜂群內的損失。
戰爭蜂群無人機系統的關鍵組成部分:

關鍵技術

無人機蜂群實現自組網的目的在於提高無人機蜂群的作戰效能。實際作戰中,單個無人機往往只能根據作戰使命任務來配裝特定的任務載荷,以完成特定的作戰任務,作戰效能較低。而無人機蜂群可配裝多類型任務載荷,利用自組網路協同工作,形成可同時回響多樣化任務的有機系統,大幅度提高蜂群的作戰效能。同時,自組網可實現系統的可控性。無人機蜂群的自組網由蜂群中的全部無人機節點聯網組成,地面任務管控系統可實現對每個網路節點的控制。除此之外,通過自組網可以提高無人機系統的抗干擾能力。自組網路下的無人機蜂群間系統不是簡單的鏈式結構,當其中一個節點出現故障時,整個系統也不會癱瘓。無人機蜂群組網的關鍵技術主要包含:1、網路分簇技術;2、拓撲最佳化技術。
複雜場景下的目標精準探測識別一直是制約武器效能發揮的瓶頸技術。通過基於目標位置與參數特徵的無人機蜂群多平台、多感測器深度融合關聯,可有效克服單體無人機平台偵察感知區域小,偵察動態目標難度大、適應性弱的缺陷,可實現大面積區域和動態目標的實時偵察,提高偵察感知的覆蓋率和實時性。無人機蜂群具有分散式探測能力、自癒合能力,與單體感知相比,無人機蜂群中的單體平台功能相對簡單,造價低廉,部分個體的犧牲不會對蜂群產生致命影響。 由於無人機蜂群的動態網路自癒合能力,使得蜂群可遂行單體飛行折損率高的危險區域的偵察感知。無人蜂群可適用於多種偵察任務。由於蜂群的探測器分布較分散而且蜂群整體具有智慧行為,在控制好蜂群的隊形變換的同時可以對點目標、線目標、面目標進行偵察,而且對於部分重點區域還可以進行全面覆蓋實時偵察,對於動態目標還可以進行多機聯合跟蹤偵察。無人機蜂群具有多源、異構、多維和動態等特點,其態勢感知一般包含數據、信息以及特徵等多個層面,實現探測感知信息的多源異構融合和精確目標識別。環境感知的任務是利用集群中雷達、光電等任務載荷收集環境信息,從數據中發現規律和挖掘目標,在目標環境中進行目標識別、引導偵察,提高無人機蜂群系統對目標環境態勢的認識與理解。另外,採用虛擬中心技術,將態勢信息通過組網共享給其他無人機,以增強蜂群任務實現的可靠性。
無人機蜂群協同感知主要包括3個層面:1、數據層面,可採用分散式卡爾曼濾波算法,將紅外、雷達等異構感測器數據融合,提升對目標的跟蹤精度。2、信息層面,無人機蜂群構型靈活,搭載感測器多樣,可獲得多源信息。3、特徵層面,目標的精確分類識別是無人機蜂群實現威脅目標精準探測的核心關鍵,是實現目標定位、精確制導等套用的重要前提。
無人機蜂群協同決策涵蓋的內容十分豐富,是集群系統協同作業/ 作戰的核心與關鍵。協同決策規劃一般包含以下兩方面:1、協同目標分配,為了解決多對多打擊過程中的衝突消解問題,需要進行無人機蜂群系統的協同目標分配。一般針對多目標的分配問題,構建攻擊代價與攻擊收益函式,建立分配過程中的位置約束、方向約束、能量約束,通過求解混合整數規劃問題,獲得M武器對N目標的分配結果。2、協同航跡規劃,航跡規劃是無人機蜂群運用的關鍵環節,由於無人機節點數量多,使得編隊飛行器的協同航跡規劃極具挑戰。無人機蜂群的航跡規劃要綜合考慮敵方探測跟蹤、電子干擾、偽裝欺騙與毀傷攔截等威脅,在全方位考慮最優突防策略及蜂群系統生存率的前提下,結合集群遊走、召喚及圍攻等行為,設計無人機編隊構型和飛行航跡。從集群起飛集結、巡航飛行到任務執行的全過程無人機蜂群的飛行航跡均屬航跡規劃的範疇。
多無人機協作過程中,協同控制系統需要具備高可靠性、強魯棒性、快速回響和快速重組等能力。集群的編隊控制方法主要包括基於行為的編隊控制方法、基於虛擬結構的編隊控制方法、基於領導者-跟隨者的編隊控制方法、基於一致性的編隊控制方法以及基於人工勢場法的編隊控制方法等。
基於行為的編隊控制方法,將編隊控制任務分解成起飛、避障、隊形保持等基本行為,並通過加權行為融合實現無人機蜂群的編隊控制。
基於虛擬結構的編隊控制方法,將無人機蜂群視作一個包含多個節點的整體虛擬結構,無人機與虛擬結構節點保持同步運動,完成編隊飛行。
基於領導者-跟隨者的編隊控制方法將無人機蜂群分為領航者和跟隨者兩種不同的角色類型,領航者沿著預定或者臨時設定的路徑運動,跟隨者根據相對於領航者的距離和方位等信息進行運動,協同工作實現編隊控制。
基於一致性的編隊控制方法通過圖來描述無人機蜂群節點間的關係,通過局部的協同作用使得無人機的狀態與編隊參考的向量偏差趨於一致。
基於人工勢場法的編隊控制通過構造目的地引力勢場與周邊障礙斥力勢場特性實現編隊。模糊人工勢場法套用於無人機蜂群協同控制中時,具有更高的執行效率。人工勢場法主要通過構建人工勢場函式來實現隊形控制,在人工勢場法中,當兩架無人機之間的距離較遠時,相互吸引會使得兩架無人機彼此靠近,當兩架無人機之間的距離較近時,相互排斥會使得兩架無人機彼此分離,即基於人工勢場法可實現無人機之間的防碰撞,當無人機之間的距離過近時,相互排斥會使得無人機節點彼此分離,避免碰撞。

技術指標

無人機蜂群系統的技術指標和能力需求主要有:
1、任務類型:誘餌、干擾、偵察、制導、打擊、通信中繼等。
2、通信頻寬:無人機蜂群節點通信頻寬越大,支持的節點數量和信息傳輸容量越大,越能回響更複雜的作戰任務。
3、節點數量(規模):無人機蜂群節點數量越多,作戰運用方式越靈活多樣,執行任務種類越多,協同工作能力越強。足夠的節點數量還可以保障抗毀動態重組能力生成,不會因為部分節點的損毀導致系統喪失作戰任務執行能力。
4、作用距離或威力:無人機蜂群節點載荷的作用距離越遠或威力越大,無人機蜂群的任務執行成功率越高。
5、決策時間:決策時間體現了無人機蜂群系統的智慧型化程度和實戰化能力,決策時間越短,系統智慧型化程度越高,實戰化能力越強。

技術難點

無人機蜂群是一種集光電探測、通信組網、協同控制、任務規劃等多學科於一體的複雜作戰系統形態。 對於不同類型的無人機蜂群系統,其研發重點和難點既有相同之處又各具差異:
1、複雜不確定場景下無人集群自組織行為因果機理不清晰,智慧型體建模和互動規則難以設計,湧現行為難以調控,缺乏系統性群體智慧型激發匯聚演化機理,可解釋的群體智慧型行為生成訓練方法欠缺,這些因素成為制約蜂群系統在複雜任務中套用的關鍵瓶頸。
2、如何充分、協同地運用當前有限的蜂群系統領域知識和數據,在非理想通信、非精確感知等不確定性條件下突破大規模無人機蜂群的協同控制,實現自組織協同作戰體系,是群體智慧型系統走向實用化的關鍵問題。
3、缺乏面向實際任務的通用化軟硬體集成平台與測試驗證手段,亟待構建群體智慧型驗證的開放性標準測試環境,研製與開發具有開放式接口的軟硬體平台,對不同的任務、算法進行面向套用的快速集成、測試和驗證。
4、在強對抗、瞬息萬變的複雜動態環境下,如何實現兼顧精確性和快速性的動態決策和任務規劃,是無人機蜂群智慧型決策面臨的挑戰性難題。
5、實戰化複雜作戰任務條件下的調度與管理技術仍處於探索階段,而且可能會受到非技術因素如戰爭倫理、法律、開火權控制等因素影響。

發展方向

隨著各國對蜂群無人機的研發投入,各種類型的無人機蜂群正以前所未有的速度迅猛發展,進入了創新發展的新時期。多樣化的智慧型需求和發展趨勢給無人機蜂群技術的發展帶來了前所未有的機遇和挑戰,催生出一系列新興技術領域。無人機蜂群的技術體系主要包括單體飛行平台技術、集群協同技術以及總體設計技術等。
蜂群無人機(無人機蜂群)
無人機蜂群技術體系框架
較之於單體飛行平台,無人蜂群技術的體系框架較為複雜。 然而,隨著國內外學者和科研人員的努力攻關,部分關鍵技術已經得到解決,並通過了試驗驗證。 然而,仍有諸多制約無人機蜂群任務執行效能發揮的關鍵技術亟需突破,筆者結合自身的工作和研究經歷,總結了未來無人機蜂群的重點發展方向,將主要體現在:生物集群自組織智慧型決策技術、無人機蜂群監視偵察技術、無人機蜂群低成本渦噴發動機技術、無人機蜂群任務載荷技術和智慧型晶片技術等方面。
建立生物群體智慧型與無人機蜂群的映射關係,揭示無人機蜂群“群智湧現”機理,提高無人機蜂群在複雜作戰環境條件下的自主決策能力。 無人機單體平台通過與集群中其他無人機個體的相互互動進行歷史經驗學習和進化學習,獲得比單體更強的生存能力以及對環境的適應性。通過對生物群集中的空間聚集性、運動有序性、環境適應性進行深入研究,建立集群運動理論模型,分析個體行為與群體特性之間的關係,通過個體設計使得整個群體產生期望的行為,魯棒性強、自適應度高、可擴展性好。 通過生物群集行為研究,將其映射到無人機集群協調自主控制領域中,提高無人機蜂群複雜環境條件下的自主決策。 挖掘生物群集內部的作用機理和協調機制,賦予無人機蜂群自主學習和主動進化能力,解決無人機蜂群智慧型決策難題,實現全自主的無人機蜂群系統設計。
圍繞無人機蜂群在戰場監視、情報處理、態勢融合等方面的作戰運用,綜合利用光學、紅外、雷達感測器開展基於人工智慧的信息處理與融合方法研究,突破多類型多尺度目標檢測、目標影像融合、戰場態勢線上融合等關鍵技術,大幅度提高戰場目標的檢測精度和信息融合效率。無人機蜂群監視偵察克服了單個無人機偵察區域小的缺陷,可實現對大面積區域的實時偵察,提高了偵察的覆蓋率和實時準確性。分散式的去中心化無人機集群利用組網技術可實現無人機之間的信息高速共享,提高無人機蜂群探測與偵察的抗故障與自愈能力。
動力先行是發展武器裝備的重要原則。 研製和開發成本可控、耗油率佳、質量受控、可靠性高的渦噴發動機是無人機蜂群需要重點攻關的研究方向。針對無人機蜂群任務使命對動力系統的需求,重點突破低成本加工設計與材料選擇、重油燃燒、寬包線制式起動等關鍵技術,為無人機蜂群實戰化發展提供動力基礎。此外,亟需開發發動機健康管理算法,建立發動機健康級別與無人機蜂群任務等級的映射關係,無人機蜂群的飛行控制系統根據發動機的健康信息完成任務最佳化配對,提高發動機的智慧型化水平,增強無人機蜂群遂行多樣化任務能力。
針對無人機蜂群執行協同感知、對抗等任務,綜合蜂群無人機平台對任務載荷的約束,開展輕量化、低功耗、低成本、模組化、型譜化的任務載荷研究,研製中繼型、制導型、干擾型無人機蜂群載荷。以制導型載荷為例,亟需突破高精度、強魯棒性、強實時目標檢測與跟蹤算法,使得制導型載荷在給定指令下具有對典型目標自動識別、截獲、跟蹤的功能,指引無人機蜂群系統對典型目標進行自主攻擊。強化載荷樣機部組件的共用性,儘量採購商用貨架產品,減少外部接口和連線件;強化個性化部組件的標準化模組化,形成不同規格的系列化標準化模組;提高集成度,晶片化設計核心模組,降低成本、提高可靠性並減輕質量。
人工智慧專用加速晶片通常具有數百個甚至上千個計算核心相較於傳統晶片在計算架構和晶片算力上發生了顛覆性變革具有海量數據並行計算能力性能和訪存頻寬等指標明顯優於 CPU可提高無人機平台的整體運算能力和運算效率。 IBM公司構建了深度學習框架System ML、類腦晶片TureNorth以及神經突觸計算機晶片SyNAPSE谷歌開發了第二代深度學習晶片TPU、Intel研製了Xeon-FPGA 晶片、NVIDIA 的多GPU集群處理和CUDA 框架則可用於MapReduce/Hadoop、數據挖掘、資料庫搜尋方面的加速。智慧型晶片可為無人機蜂群真正意義上實現群智湧現實戰化進程提供堅實的技術支撐。

套用場景

對地作戰

由於防空飛彈系統主要針對F-15等傳統戰機設計,因此無人機蜂群可以利用數量規模,形成非對稱的作戰優勢,還可以執行以下任務:
情報監視偵察:大量小型無人機可攜帶各類感測器同時針對地面目標開展情報監視偵察行動,通過融合多種來源的信息提高任務執行的速度和準確性。
壓制防空系統:目前的防空飛彈雷達系統只能跟蹤和鎖定有限數量的目標,因此大量無人機群可以飽和攻擊敵防空雷達跟蹤和瞄準通道,癱瘓敵防空系統,即能保證友機快速通過敵方區,又可為打擊敵防空系統提供支持。
充當誘餌:無人機蜂群可組成與有人機相似的信號特徵,消耗敵昂貴的防空飛彈。
對地電子壓制:蜂群中的部分無人機可攜帶電子對抗裝置,干擾敵地面電子設備。
戰毀評估:無人機蜂群被擊落部分個體仍可實施作戰任務,因此可以深入敵方區完成關鍵目標的損傷評估。
蜂群無人機(無人機蜂群)
無人機蜂群對地作戰

對海作戰

無人機蜂群反艦的作用也不小,利用大型水面艦艇價值高、目標大、機動能力較差等不足,對其開展飽和攻擊;還可配裝至兩棲登入艦或驅逐艦,作戰時率先前出偵察和定位沿海和灘涂的敵人,甚至可以直接開展自殺式對地攻擊,支持搶灘登入。
蜂群無人機(無人機蜂群)
無人機蜂群反艦

對空作戰

反無人機蜂群:隨著無人機蜂群研究的不斷深入,各類反無人機蜂群技術也開始浮出水面,以其人之道還治其人之身即有效手段之一。
對空電子壓制:可在空中組成一面廣闊的電子對抗陣列,對敵來襲軍機或武器實施電子作戰。

城市巷戰

無人機蜂群可飛臨每棟建築,觀察、發現狙擊手等目標,並引導地面火力予以清除;攜帶煙霧發生器,通過煙霧掩護地面友軍前進;可在友軍地面部隊周圍形成“無人機牆”,抵禦敵來襲火力。
蜂群無人機(無人機蜂群)
巷戰無人機蜂群

心理戰

大批無人機同時突然飛臨戰場,勢必對敵造成極大震撼,形成心理戰效果。

智慧型蜂群

由輕小型無人機構成,它們堪稱戰場上的“空中多面手”,可以與特戰隊員緊密配合組成一個個智慧型作戰單元對敵方重要目標進行打擊,做到又快又狠為特戰隊員突襲占領掃清障礙。
“飛蛙”是垂直起降固定翼無人機,主要負責區域偵察與監視,並且兼顧打擊能力。
“飛鯨”身上掛載著火箭彈,還有小航彈等,主要通過連續投擲彈藥,打擊營地內的建築和車輛。
共軸旋翼無人機“黑蜂”,是通過投擲手榴彈來對敵方工事內目標進行打擊。

其他場景

除前述作戰場景外,無人機蜂群還可執行彈藥、醫療物品空投補給和戰場氣象監測等支援任務。

反制措施

技術反制

針對無人機蜂群的威脅,各國軍方和防務公司紛紛研發反制措施,主要包括探測跟蹤、軟殺傷和硬毀傷等技術手段。
反制技術
技術簡介
探測跟蹤
探測、識別和跟蹤是反制無人機蜂群的首要任務。利用雷達、光學感測器、紅外線探測器等多種感測器可進行全方位、多目標的探測,並通過人工智慧和數據分析技術,實現對無人機蜂群的實時跟蹤和預警。
軟殺傷
通過干擾無人機蜂群的通信、導航和控制系統,使其失去作戰能力或改變航向。這包括利用電磁干擾、頻率干擾、網路攻擊等手段干擾無人機蜂群的通信和導航系統,從而使其無法正常執行任務。
硬毀傷
通過直接破壞無人機蜂群的機體,使其完全失效,包括利用高能雷射、高功率微波、飛彈和高射炮等武器,對無人機蜂群進行實時攔截和摧毀。
參考來源:
具體來說,有以下幾種解決方案:
1、電磁干擾欺騙。通過電磁壓制、選擇性干擾、GPS電子欺騙和電磁脈衝等實現對其的攔截和壓制,還可以用裝有干擾設備的無人機進行抵近干擾攔截。英國的反無人機防禦系統AUDS,不僅能有效干擾無人機接收GPS信號,也可向無人機發射定向大功率干擾射頻,切斷無人機與控制平台之間的通信鏈路。2022年,俄羅斯首次將Stupor反無人機電磁槍投入使用。作為一種電磁脈衝發射裝置,Stupor能夠破壞無人機和人員之間通信,抑制其導航和傳輸通道以及在光電頻率範圍內的圖像和視頻攝像頭,使之無法接受指令,進而干擾和阻止無人機完成任務。
蜂群無人機(無人機蜂群)
Stupor反無人機電磁槍
2、密集武器攔截。採用密集的速射武器攔截無人機群是較為傳統的攔截方法。美軍已經論證了許多創新方法對抗集群無人機,包括使用空空飛彈和用火炮發射帶有前向爆炸型碎片殺傷彈頭且射向可修正的炮彈等。
3、微波武器摧毀。採用具備區域性殺傷能力的微波武器對高密度無人機集群進行攻擊更加有效,美軍制定的“無人機防禦計畫”就是利用微波武器作為攔截無人機集群攻擊的主要武器。美空軍正在試驗一個名為“黑色飛鏢”的項目,其具有偵測、追蹤甚至擊落小型無人機能力,該系統核心是通過微波能量瓦解無人機的電子系統,將其擊落。
4、雷射武器打擊。為應對無人機,美國陸軍與波音公司合作,改裝了“復仇者”防空系統,將其“毒刺”飛彈發射筒換裝成固體雷射器和光束定向器,從而使該系統成為彈、炮、雷射三合一武器系統,具備了定向能和飛彈武器的雙重作戰功能。以色列拉斐爾公司也研製出一套“內外兼修”的無人機攔截系統,名為“穹頂”,該系統通過信號干擾和雷射武器將來犯之敵消滅,不過,其有效性還待今後進一步驗證。
5、控制接管。即通過破解、入侵無人機的測控鏈路,達到控制、接管無人機的目的。對接入計算機網路的無人機,還可採用網路攻擊技術,安插“後門”程式直接接管。2020年,以色列發布了一款名為EnforceAir的新型反無人機系統,可從大量無人機中找出威脅最大的目標,通過侵入目標無人機控制系統,切斷其與背後操縱者的聯繫,從而實現接管。

戰術反制

除了技術手段之外,針對無人機蜂群的反制還需要制定相應的戰術策略,以應對其快速部署和集中作戰的特點,包括多層次防禦、快速反應、持續監視等。
針對無人機蜂群的威脅,可以採取多層次防禦的策略,如地面防空系統、艦載防空系統和空中攔截系統等多種手段相結合,形成立體防禦體系。
由於無人機蜂群具有快速部署和機動靈活的特點,因此還需要建立快速反應機制,實現對無人機蜂群的及時攔截和摧毀。
為了有效應對無人機蜂群的威脅,需要建立持續監視系統,實現對作戰區域的全面監控和實時預警,以及對無人機蜂群的實時跟蹤和追蹤。

各國研發

美國

美國一次性無人機蜂群作戰裝備中,較有代表性的是“山鶉”微型無人機和“郊狼”三足小型無人機。其中,“山鶉”僅重0.3千克、續航時間約20分鐘,“郊狼”重5.9千克、續航時間約1.5小時,主要通過以量增效和近距投放來彌補其短板。可重複使用的無人機蜂群作戰裝備的代表是“小精靈”偵察與電子戰無人機和RQ-23“虎鯊”小型無人機等。其中,“小精靈”無人機據稱可回收使用20次。此外,美國國防部國防高級研究計畫局(DARPA)還通過“進攻蜂群戰術”、“拒止環境協同作戰”和“協奏曲”等項目,發展無人機蜂群巷戰戰術、自主協同和小型多功能感測器等多項關鍵技術。
2014年,美國防部戰略能力辦公室啟動了“無人機蜂群”項目,試驗平台為麻省理工學院的“灰山鶉”一次性微型無人機。其長16.5厘米、重0.3千克、續航時間大於20分鐘、時速約為75-110千米。2016年,項目演示了103架“灰山鶉”空中快速投放和按指令組群飛行,創下國外軍用無人機蜂群最大規模飛行紀錄。試驗中,“灰山鶉”蜂群未預先編寫飛行程式,展現了集體決策、自修正和自適應編隊自主協同飛行能力。
蜂群無人機(無人機蜂群)
灰山鶉無人機
2015年,海軍研究辦公室實施了“低成本無人機技術蜂群”項目,試驗平台為雷神公司“郊狼”小型無人機,其長91厘米、重5.9千克、時速110千米。2016年,項目完成在30秒內投放30架“郊狼”的試驗,驗證了“郊狼”蜂群的自主編隊飛行、隊形變換、協同機動能力。2018年6月,美海軍授予雷神公司2968萬美元契約,生產“低成本無人機蜂群技術創新海軍原型機”。
蜂群無人機(無人機蜂群)
郊狼無人機蜂群正在地面發射
2015年,美國國防部國防高級研究計畫局(DARPA)推出“小精靈”項目,研究小型無人機蜂群的空中投放/回收等關鍵技術。“小精靈”無人機的最優性能目標為:作戰半徑926千米,作戰半徑處可巡邏3小時,設計載重54.5千克,最大速度不小於馬赫數0.8,最大發射高度超過12192米,載荷所需功率1200瓦,設計壽命為使用20次,出廠單價低於70萬美元。“小精靈”無人機的空中投放/回收系統設計參考了成熟的空中加油系統,由絞車、線纜、線纜末端的對接裝置、機械爪等部件組成。回收時無人機與對接裝置在空中對接,之後由機械爪抓進機艙。
2021年11月,美國防部高級研究計畫局宣布,對“小精靈”無人機的空中回收和再次發射測試首次獲得成功。
蜂群無人機(無人機蜂群)
小精靈無人機空中發射回收系統

中國

2018年11月6日,第十二屆珠海航展開幕,北方工業集團“蜂群無人機系統”展台展出了國產攻擊型多軸無人機蜂群作戰的試驗視頻,該作戰系統最多可同時遙控15架攻擊型無人機編組“蜂群”作戰。
2024年9月,“蜂群1號陸戰車”亮相珠海,該戰車屬於一種蜂群無人機發射平台,可在短時間內發射大量蜂群無人機實施察打任務。“蜂群1號陸戰車”由中國電科研製。在遠距離機動作戰背景下,該車在地面部隊突擊前發射無人機蜂群,攜帶光電偵察、信息對抗、火力打擊等多樣化載荷,遂行前沿偵察、抵近干擾,時敏目標打擊等任務,可有效提升地面部隊偵察感知能力,快速回響能力和多樣化作戰能力。
2025年8月訊息,“智慧型蜂群”實戰演練現場畫面披露,畫面中的“智慧型蜂群”都由輕小型無人機構成,它們堪稱戰場上的“空中多面手”,可以與特戰隊員緊密配合,組成一個個智慧型作戰單元,對敵方重要目標進行打擊,做到又快又狠,為特戰隊員突襲占領掃清障礙。
蜂群無人機(無人機蜂群)
蜂群1號陸戰車
2024年11月,中國產的無人機蜂群戰車單次最高可發射40架無人機,亮相珠海航展。
蜂群無人機(無人機蜂群)
中國產的無人機蜂群戰車
2024年11月,世界首架“蜂群母艦”——“九天”亮相珠海航展。“九天”無人機是一款可靈活配置的重型無人機,既能當運輸機,也能掛飛彈和無人機。它擁有異構蜂巢任務倉,可向敵方釋放蜂群無人機群。其機身中間寫有“異構蜂巢任務艙”,意為可搭載大小形狀不同的無人機。機翼下方後面有文保勘測任務艙,可以進行地質勘探、文物搜尋等勘測任務。
蜂群無人機(無人機蜂群)
無人機“九天”
2024年11月,中國電科推出的“阿特拉斯”蜂群作戰系統亮相珠海航展,“阿特拉斯”蜂群作戰系統由發射車、指控車和保障車組成,具有部署時間短、發射數量多、智慧型化程度高等特點,在充分發揮無人機蜂群機動靈活、載荷多樣、數量眾多等優勢基礎上,拓展單機任務能力和集群智慧型化水平,快速形成自主作戰集群,實現對作戰區域的廣域偵察和對重要目標的精確打擊,提升偵察感知、快速回響和多樣化作戰能力。
2025年8月4日訊息,央視軍事專題片《攻堅》於8月1日起在 CCTV-1 頻道 20 點檔首播,其中首次披露了我國陸軍無人化作戰模式。一場技戰融合對抗式檢驗中,紅方以有人無人協同方式向藍方發起進攻,無人機“蜂群”、機器“狼群”協同作戰演習。紅方地面無人組開闢通路,向藍方發起進攻,藍方無人機打擊紅方地面無人裝備,紅方無人組採取多種偵察、打擊手段奪控藍方要點。

俄羅斯

俄羅斯總統普京非常重視無人作戰系統和智慧型化技術的軍事套用。俄《國家武器庫》主編維克托·穆拉霍夫斯基認為:“對於'蜂群戰術'而言,蜂群內部的協同具有非常重要的意義。來自飛機、防空系統、衛星和地面技術設備等所有感測器的信息都應匯入一個系統,藉助人工智慧系統統一分配作戰任務。”
2015年底,俄軍出動無人機集群進入敘利亞參加地面反恐作戰;2017年,俄軍採用1架和2架有人機與20至30架蜂群無人機,進行了協同作戰實驗,執行空空作戰、對地打擊、空中偵察等任務;2020年9月,俄國防部長紹伊古親自指揮空天軍完成戰法演練,在真實作戰背景下,多架蘇-35戰鬥機和數十架無人機組成編隊,由一架蘇-57戰鬥機統一指揮,執行協同攻擊任務,這是一次典型的有人機與無人機組成的“蜂群”進行的戰術演練。
2023年1月27日,俄新社發表了對“俄羅斯技術”國家集團公司執行長謝爾蓋·切梅佐夫(Sergey Chemezov)的最新採訪,切梅佐夫稱“俄技”集團正在研製一種能夠自動進行偵察、搜尋目標並引導炮兵打擊目標的小型戰術旋翼機,該無人機能夠獨立自主地使用手榴彈攻擊地面目標,並具備以“蜂群”形式實施無人飛機編隊套用的能力。
2024年11月,俄羅斯“風”公司的工程師提出下列概念:藉助人工智慧技術同時運用FPV無人機蜂群,並對其進行操控。構想的提出者指出,項目的實質在於為每架FPV無人機裝載飛行任務,它們將在蜂群中出動遂行任務。

英國

英軍一直在推動無人機蜂群技術的發展並進行相關試驗。英國國防部以英國“藍熊”系統研究公司為主,聯合多家企業共同開發無人機蜂群技術,形成可攜帶多種載荷的新型無人機蜂群系統。2020年,英國試驗的新型無人機蜂群系統可同時指揮控制20架無人機,執行各類任務,包括態勢感知、醫療援助、後勤補給、爆炸物探測與處置以及誘敵欺騙等;同年,英國空軍聯合萊昂納多公司,完成多架小型無人機協同實施電子干擾的試驗。2021年1月,在一次無人機“蜂群”試驗中,由英國公司“藍熊研究”研製的20架飛機在英國一空軍基地成群飛行,並展示了一系列網路化操作;3月,Renews網站報導稱,英國計畫開發利用“無人機蜂群”來檢查風電設備;7月17日,英國皇家海軍官方網站公布了英國皇家海軍陸戰隊的一次無人機“蜂群”演習,這是英國武裝部隊首次從空中,水面,水下集中使用無人機“蜂群”。2022年3月,埃爾比特系統公司宣布與英國陸軍簽訂契約,將提供5套無人機蜂群,每套蜂群包含6架小型無人機;9月,英國陸軍成功演示蜂群無人機能力。
蜂群無人機(無人機蜂群)
英國空軍進行無人機蜂群飛行測試

法國

法國主要無人機製造商Icarus Swarms推出了2021年新的群體無人機產品系列。該線路據稱基於“智慧型導航算法”和“群體協調技術”。這項新技術允許部署多達50架自主無人機,這些無人機也可用於軍事目的。紅外照明的加入將使得即使在夜間也能進行秘密行動,配備夜視鏡的地面部隊將能夠藉助無人機的紅外照明更清晰地觀察該地區。
2022年,法國與德國、西班牙共同研發“未來空戰系統”項目。該項目包括下一代歐洲戰鬥機、歐洲中空長航時無人機系統、未來巡航飛彈、蜂群無人機等。

印度

2020年8月,印度陸軍開始研發無人機蜂群攻擊系統,目標是一次任務使用超過1000架無人機;12月,印度空軍在其官方推特賬號上分享了無人機集群測試的照片,並配發文字說明:“印度空軍在利用人工智慧增強作戰潛力方面走在前列。無人機“蜂群”就是最好的例子。”2021年1月15日,印度陸軍在一年一度的建軍節活動中,首次展示了一種進攻性的無人機蜂群,該蜂群由75架旋翼無人機組成,號稱可以攜帶炸藥滲透到敵後50km,能基於人工智慧自動識別目標,然後對選定的目標發起自殺式攻擊,在印度官方媒體發布的視頻中,自殺式無人機摧毀了坦克、油料點、野戰營地、建築物等多個目標。印度陸軍參謀長納拉瓦內表示,印度無人機蜂群部隊可有效壓制或摧毀敵方防空系統。截至2021年7月,印度無人機蜂群系統維持在75架左右。
2023年2月,印度陸軍開始接收首批可用於戰場的種類多樣的蜂群無人機系統。

瑞典

2025年1月13日,瑞典國防大臣波爾·榮松說,瑞典軍方將在2025年春天舉行的一場演習中測試由該國武裝部隊與防務裝備製造商薩博集團聯合開發的無人機蜂群新技術。

戰爭套用

自2000年美國國防高級研究計畫局啟動無人機蜂群作戰研究以來,截至2024年10月,無人機蜂群作戰真正意義上的作戰效能並未得到實戰驗證。
2018年1月6日,敘利亞軍隊利用無人機“蜂群”同時對俄駐敘利亞的兩個軍事基地(赫邁米姆空軍基地和塔爾圖斯海軍基地)進行突襲,這是無人機“蜂群”首次在實際作戰中運用,是開拓無人機戰法的里程碑事件,標誌著現代作戰樣式正在發生顛覆性改變。
2019年9月14日,葉門胡塞武裝組織通過10架無人機突襲了沙特境內的布蓋格煉油廠和胡賴斯油田,致使沙特石油產業遭受重創,遇襲石油設施每日停產原油約570萬桶。
2020年9月,納卡衝突,亞塞拜然的無人機“蜂群”飛臨亞美尼亞陣地上空,對亞美尼亞軍事目標實施偵察監視、火力打擊、目標引導等行動,並摧毀S-300防空系統、BM-30遠程火箭炮等高技術裝備,承擔了75%以上的攻擊任務,取得顯著戰果,一定程度上主導了作戰進程。
2021年5月,以色列與哈馬斯的對抗中,以色列部署在加沙上空的無人機蜂群可以及時發現哈馬斯的火箭彈發射點和發射行動,並對目標進行精確定位,引導攻擊無人機或以色列戰鬥機精確摧毀目標。

倫理與挑戰

雖然蜂群無人機具有顯著優勢,但在戰爭中使用它們也會帶來一些挑戰和倫理問題:1、自主性和問責制,圍繞蜂群無人機的關鍵問題之一是它們被賦予的自主權程度。由於無人機的運行不受人類的直接控制,因此很難對錯誤或意外損害進行問責。2、安全性和脆弱性,儘管具有分散性,蜂群無人機仍然容易受到黑客攻擊、干擾或其他形式的網路攻擊。有能力破壞無人機之間通信網路的敵人有可能破壞甚至控制蜂群。3、戰爭升級,自主無人機的發展可能會導致軍備競賽,各國會在無人機技術上投入巨資以保持優勢。蜂群無人機的廣泛部署還可能使戰爭更加頻繁,減少人的參與,增加意外衝突的風險。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們