智能无人集群电子战系统技术发展与研究

宋海伟，田 达，李文魁，杨 蔚

(中国航天科工集团8511研究所，江苏 南京 210007)

0 引言

智能无人集群电子战系统是基于无人平台组网协同工作的自适应电子战系统，它将人工智能与传统电子战技术紧密结合，利用电磁能等技术手段，自主侦测并干扰破坏敌方电子信息系统和用频设备，夺取电磁频谱优势实现制电磁权，为把控战局赢得战场主动权提供支撑。美国相继提出了地面“狼群”电子战系统[1]、基于无人机平台的“小精灵”[2]、“进攻型蜂群战术”、“灰山鹑”[3]等项目，用于验证无人集群自组网、编队控制、发射回收等关键技术。国内在无人平台技术及其组网方面也取得了较大进展，如中国电子科学研究院和清华大学等单位实现67架和119架无人机集群原理验证试验[3]，但是战术应用、微型智能化任务载荷研究方面还比较欠缺。本文从智能无人集群电子战系统发展需求、美国智能无人集群电子战系统发展现状和智能无人集群电子战系统发展建议三个方面进行叙述。

1 智能无人集群电子战系统发展需求

1.1 无人系统智能化集群作战将成为未来战场重要趋势

面对强对抗、高度不确定、动态变化的复杂战场环境，无人系统(无人机、无人艇/潜航器、无人车等)的作战样式已逐步从单平台作战向多平台集群作战方向发展。从作战观点来看，通过“动态”和“分布”式的作战理念，可以更有效地提升交战的有效性，提升战术运用的灵活性，并提升系统整体的鲁棒性。一方面，未来战场越来越复杂，单个无人系统所能执行的任务能力有限，任务成功率降低，生存能力也受到越来越大的挑战。集群协同作战，通过相互的能力互补和行动协调，可实现对个体任务能力的扩展以及无人系统整体作战效能提升。另一方面，无人系统的自主能力不断发展，将逐步由简单的遥控、程控方式向人机智能融合的交互控制、甚至全自主控制方式发展，无人系统将具备集群协同执行态势感知、突防攻击、综合防御等任务的能力。

1.2 高效费比无人系统作战是决胜未来战场的关键因素

改变过去单纯追求高性能指标、单平台/少数平台独立作战、造价高昂的传统设计理念，通过多平台组网协同，将复杂系统的功能分布在若干低成本的小型化平台，在空中、地面/海面、空间电磁作战应用中发挥巨大潜力。无人集群具有“无中心”和“自主协同”的特性，集群中的个体可以不依赖特定节点，在作战过程中，部分个体失效不会影响整个无人集群的作战效能，系统稳健可靠、生存率高。此外，无人集群具有安全、开放的体系架构，具备异类资源的动态智能组织与信息联合处理能力，能够根据作战需求动态定义、组织相应的构成要素，系统更加灵活。与传统设计相比，无人集群中的个体成本相对低廉，敌方应对大量个体需要消化数十倍甚至上百倍成本，因此系统具有作战效费比高的显著优势。发展智能化无人集群电子战系统技术，可形成新的作战理念，适应未来战场环境和作战形态。

1.3 分布式电子战是未来发展重要方向

具备协同作战能力的分布式无人电子战系统成为电子战技术研究的热点，也是未来发展重要方向。随着大数据、云计算、无线自组织网络、多源信息融合等技术开发取得突破进展，网络化协同技术在电子战领域的应用也取得了新的突破，网络化协同可大幅提升多源情报共享与融合的效率，通过多机协同定位大幅缩短定位时间、提升定位精度，实现精确电子攻击、电子欺骗、无线赛博攻击等。另一方面，为了实现更加高效的电子攻击,避免资源浪费和对己方用频的不利影响，就必须发展以无人集群为平台的精确电子战技术，通过利用精准的时间控制将大型分布式阵列的相干能量投送到一个目标区域或者一个点目标。

2 美国智能无人集群电子战系统研究现状

美国在本世纪初即开始着手对无人艇及无人机技术发展进行顶层规划，发展思路非常明确。美国海军《21世纪海上力量——海军设想》中提出，在2015年前将新型无人平台引入未来网络化作战体系中。2007年7月，美海军首次发布《海军无人水面艇主计划》，认为电子战是无人艇诸多重要使命任务中的重要组成，指明了未来无人艇的发展重点及技术攻关方向。此后，美军方开始统筹各军种无人系统发展，并统一发布《无人系统路线图》，对无人艇的作战需求、关键技术领域以及与其他无人系统之间的组网协同应用进行了总体规划。在2013年12月发布的新版《无人系统路线图》[4]中，对无人艇“近期(未来5年)、中期(未来10年)、远期(未来25年)”的技术发展重点和能力需求做出了更细致的说明：近期重点发展通信系统、传感器系统和增强型动力系统等方面；中远期则将重点开发高效自主系统、障碍规避算法以及安全体系架构等；能力需求近期是提高在本地受控区域执行特定任务的自主性并提高联网能力，中期将扩展行动区域范围并增加任务类型，远期则可在全球自主执行任务。《无人系统路线图》指出，海上无人系统面临的主要技术挑战包括持久能力、恶劣环境中的生存能力等，为了将无人系统潜能最大化，未来各类无人系统必须实现无缝互操作能力。

美国海军认为，无人系统技术发展将为先进电子战技术能力付诸海上攻防作战提供光明前景。无人艇与无人机不但能够执行多种海上作战任务，还能有效规避人员消耗和损失高价值平台的风险，也为快速形成高新技术电子战能力提供了一条相对经济廉价的实现途径，只需研发能与平台上的控制网络进行无缝衔接的有效载荷系统即可。随着一系列开放式控制系统标准的不断出现，如“无人系统通用架构”等，对即插即用载荷的研发能力正在成为现实。

根据2007年公布的资料，美国海军研究实验室(NRL)战术电子战分部研发了一款用于水面舰艇防御的先进电子攻击技术载荷。该载荷适于无人艇搭载，可配合浅海战舰联合作战。该项目旨在发展对抗新型海巡机和多功能战斗机载海面监视雷达、目标瞄准雷达的作战能力，以及对反舰导弹初始目标搜索扫描阶段进行电子攻击的能力。无人艇单艇工作时，可作为长持续期自卫对抗系统，而当多艇组网协同工作时，可作为大范围区域电子防御系统。随着研究的深入，NRL的科学家们将该项目的无人艇电子战概念做了改进，突出强调“以能力为中心、与平台无关”的载荷设计理念，避免传统研发“以平台为中心”的载荷设计带来的平台集成问题，节省时间和经费。新载荷具有紧凑、低成本特点，可用于无人平台也可用于有人平台，便于多平台组网协同工作，这就是后来的“便携式电子战模块”项目，为未来发展网络使能条件下的先进电子战技术能力奠定了必要基础。

美国军方对无人集群作战理念的研究不遗余力。2015年9月16日，美国国防高级研究计划局发布的“小精灵”项目能够通过载机在防区外发射带有多种侦察载荷与电子战载荷的无人机集群来执行任务，该项目设计的无线网络具有适应性强、能自我修复等特点，当一架无人机任务失败或者被击中后，其余无人机能够担负其职责，继续执行监视、电子干扰、通讯窃听、网络战等任务。2017年1月，美国国防部战略能力办公室向全球观众展示了美军新一代、新概念无人机的“蜂群作战”战术，引起了极大轰动。演示中利用“超级大黄蜂”战斗机总计抛撒了103架微型无人机[3]，实现了无人机集群集体决策、自修正和自适应编队飞行等功能。作战使用时，可以大量发射这种载有电子发射机的无人机，形成干扰云，致盲敌方雷达、通信等设备。

美国海军也是无人集群体系作战理念的积极倡导者，海军研究生院长期主导海军无人机集群作战理论发展，他们提出利用无人机集群攻击敌方舰载防空系统。由于无人机集群的分布式属性，使其具有难消灭、部署灵活、可协同作战的特点，敌方防空系统往往顾此失彼，难以应对，因此无人机集群是在未来战争中出奇制胜的武器，而与之相应的新战术必将在未来战争中得到应用。此外，美国海军对无人艇电子战技术在海战场体系对抗中的作战应用研究也较为深入。

3 智能无人集群电子战系统发展建议

3.1 基于人工智能的无人集群电子战新概念新技术研究

无人集群电子战系统是一个典型的网络中心战系统，集群网络承载了节点间大量交互的数据流和信息流，这些庞大的数据流和信息流完全超出人类执行和决策的处理能力范围，因此，必须利用人工智能自主的实现分析和解读采集数据或处理信息。针对上述需求，开展基于人工智能的群体信息高效交互、协同任务分配和在线规划、编队飞行控制等关键技术研究，为智能无人集群电磁作战应用奠定基础。

3.2 无人平台通用射频/光电/水声综合对抗系列载荷技术研究

未来战场瞬息万变，专用载荷越来越难以适应复杂电磁环境下攻防作战需求，开展无人平台射频/光电/水声对抗载荷通用化、微型化和可重构技术研究，形成系列化产品，满足无人集群电子战系统快速集成、测试和快速应用的需要。

3.3 无人集群电子战系统可视化指挥控制技术研究

开展基于虚拟/增强现实的高效实时可视化指控控制技术研究，充分发挥人在整个系统作战决策过程中关键作用，重点解决态势综合显示、智能人机接口和实时可视化等关键技术问题，实现“人在回路”高效群体化电磁作战。

3.4 无人集群电子战系统仿真与试验评估技术研究

在未来联合作战背景需求下，开展无人集群电子战系统仿真和试验评估技术研究，构筑逼真电磁战场环境，实现集群电磁对抗的战术战法应用立体仿真平台，模拟集群电磁作战模式，使无人集群电子战系统仿真和试验评估更加便捷化、直观化和科学化。

4 结束语

未来信息化战场上，智能无人集群电子战系统是对抗预警机、通信网、分布式雷达网和导航网的有力手段，将在复杂电磁环境下突防作战中发挥越来越重要的作用，是未来电子战领域的必然发展趋势。为适应新的形势，发展多军种联合作战体系对抗能力，智能无人集群电子战系统作为信息时代电磁空间博弈的重要手段和形式，其技术发展任重而道远，应当引起重视。■

参考文献：

[1] 四明. “狼群”智能传感器网络[J]. 国际航空,2005(7): 26-27.

[2] 王璐菲. DARPA研发“小精灵”无人机用于分布式空中作战[J]. 防务观点,2015(11).

[3] 罗德林, 徐扬, 张金鹏. 无人机集群对抗技术新进展[J].科技导报,2017,35(7): 27-30.

[4] DOD. Unmanned systems integrated roadmap(FY2013-2038)[R].2013.