国外无人机蜂群技术发展态势

袁成

“蜂群能力”列为无人系统的15项关键技术之一。本文概述了无人机蜂群作战的概念、特点与研发现状，综述了各国无人机蜂群技术的发展现状和特点，指出了无人机蜂群技术发展中的关键技术和作战运用前景。

2018年8月，美国防部发布《2017 - 2042财年无人系统综合 路线图》，其中又将“蜂群能力”列为无人系统的15项关键技术之一。从外军发展和应用态势看，无人系统蜂群技术研究基本集中于无人机蜂群，原因是具有组群平台成本低、可大量组网、覆盖范围大、使用灵活、抗损能力强等优点。随着机动组网、编队控制、自主协同等关键技术不断突破，无人机蜂群将逐步具备对地、对海、对空情监侦甚至攻击能力，将对未来航空装备体系构成和作战样式产生重大影响。

概念、特点与研发现状

按美空军2016年在《小型无人机系统飞行规划2016 - 2036》文件中的定义和描述，无人机蜂群是指在操控人员（空中或地面）的指挥或监督下，通过自主组网遂行统一作战任务的一群小型无人机;构成蜂群的无人机可以是相同的（同构），也可以是不同的（异构）;组群方式可以是主从型的，也可以是无中心的。无人机蜂群相比F-22等传统作战飞机具有许多优势：群中无人机数量多，通过大范围分布，具备较强态势感知和压制或摧毁敌防空系统能力;抗毁能力强，部分无人机损失后，蜂群仍可完成任务;单架无人机的成本远低于传统防空导弹，可增加敌防御成本;作战灵活性强，可与多种

飞机和武器协同。

国内外已经或计划开展飞行验证的蜂群平台，按美国防部的划分标准属于1-3等级无人机（分别对应：重0-9、9.5 - 25、小于600kg，飞行高度小于370m、1100m、5500m，空速，J、于185km/h、463 km/h、463 km/h）。

国外正积极推动无人机蜂群技术发展，目前处于关键技术飞行验证阶段。国外验证的蜂群都是同构的，未来经过技术发展也可能出现异构无人机蜂群。美军积极布局，整体领先

美军近年来提出了2025 - 2035年形成无人机蜂群作战能力的目标，全面开展了顶层设计和关键技术攻关，多个项目推进至飞行演示验证，如美国防部战略能力办公室2014年启动了“无人机蜂群”项目，试验平台为“灰山鹑”一次性微型无人机，其长16.5cm、重0.3kg、续航时间大于20min、时速75 - 110km/h。2016年，项目演示了103架“灰山鹑”空中快速投放和按指令组群飞行，创下国外军用无人机蜂群最大规模飞行纪录。试验中，“灰山鹑”蜂群未预先编写飞行程序，展现了集体决策、自修正和自适应编队自主协同飞行能力;海军研究办公室2015年实施了“低成本无人机技术蜂群”项目，试验平台为雷神公司“郊狼”小型无人机，其长91cm、重5.9kg、时速110km/h。2016年，项目完成在30秒内投放30架“郊狼”的试验，验证了“郊狼”蜂群的自主编队飞行、队形变换、协同机动能力。2018年6月，美海军授予雷神公司2968万美元合同，生产“低成本无人机蜂群技术创新海军原型机”;美国国防部预研局（ DARPA ）2015年推出“小精灵”项目，研究小型无人机蜂群的空中投放/回收等关键技术。空中投放/回收系统设计参考了成熟的空中加油系统，由绞车、线缆、线缆末端的对接装置、机械爪等部件组成。回收时无人机与对接装置在空中对接，之后由机械爪抓进机舱。项目将在2019年开展C-130运输机空中投放和回收多架机的试验。另外，DARPA还通过“体系集成技术试验”、“分布式作战管理”、“进攻蜂群战术”、“拒止环境协同作战”和“协奏曲”项目，发展无人机蜂群体系架构、作战管理、蜂群战术、自主协同和小型多功能传感器等多项关键技术。

欧盟、英国开展了关键技术：研发

欧洲防务局于2016年1 1月启动“欧洲蜂群”项目，发展无人机蜂群的任务自主决策、协同导航等关键技术;英国国防部于2016年9月发起奖金达300万英镑的无人机蜂群竞赛，参赛的蜂群完成了信息中继、通信干扰、跟踪瞄准人员或车辆、区域绘图等任务。

英国国防部长加唯恩·威廉姆森2月11日在皇家联合部队研究所（RoyalUnited Services Institute）发表讲话时宣布，英国准备在2019年底前研制和部署无人机蜂群。

据英国国防部网站2019年3月28日报道，英国国防部国防和安保加速器（ DASA）机构在“很多无人机使作战轻松”项目中授予蓝熊系统研究公司250万英镑，研究无人机蜂群技术。这是DASA迄今为止授出的金额最高的单个项目。这笔资金将使大约20个无人机系统进入最后的开发阶段。该项目最终将由国防科学技术实验室（DSTL）管理。

无人机系统目前在全世界范围内使用广泛，而组织一群无人机针对同一目标开展协同行动将使国防领域收益。无人机蜂群可以降低作战成本、提高系统效率同时在以下领域增加弹性：

●态势感知

●医疗救援

●后勤补给

●爆炸物检测和处置

●迷惑和欺骗

英国国防采购部长斯图尔特安德鲁表示：“无人机蜂群技术可以变革情报收集、人道主义援助、爆炸物处理以及后勤补给的方式。”

DASA领导露西·梅森表示：“令我高兴的是，防务领域的资金使跨行业部门建立了合作关系，将评估无人机蜂群系统的最新思想。我们致力于通过建立伙伴关系和合作来推动创新，为英国国防和安保使用最好的思想和创新思维。蓝熊系统研究有限公司是自主系统解决方案的全球领导者，将作为联合研究团队的领导方和系统集成商。研究团队其他成员包括IQHQ公司、Plextex公司、空中客车公司和杜伦大学。在为期18个月的‘综合概念评估’阶段，每个成员都将为带来一些关键技术和技能，最终将向军方进行真实的飛行演示验证。”

蓝熊系统公司常务董事伊恩·威廉姆斯一韦恩表示：“目前，英军正在积极寻找机器人解决方案，以为部队提供能力倍增器，而蜂群正是解决方案之一。低成本自主蜂群系统为作战带来了全新的样式。在项目中，我们将使用下一代自主技术、机器学习和人工智能，降低人类控制人员的数量、培训时间和认知负担。有了这些技术，蜂群便能够以快速和高效的方式针对单一目标或多个目标同时开展非常复杂的作战任务。项目的未来阶段将寻求建立一个更加‘自给自足’的无人机蜂群，使军方在日益复杂和对抗环境下中具有强大的作战能力。有效的人机协作将仍然是本项目研究的核心，以确保人类能够控制无人机系统。”

DSTL项目技术主管安东尼·格拉汉姆表示：“第三阶段的竞争要求非常具有挑战性，因为我们希望推动快速创新，并鼓励富有想象力的解决方案。获胜的团队真正显示了英国工业的精华，展示如何利用我们世界领先的中小型企业公司来实现军事能力的转型。通过开放式系统架构方法，研究团队专注于开发一个基础的指挥控制和信息管理架构，以最大限度提高无人机蜂群收集和共享能够赢得战斗的信息的能力。在DASA授出本合同之前，英国国防大臣加文·威廉姆森专门为研究新型微型无人机拨款了3100万英镑。该资金来自全新1.6亿英镑的转型基金。该基金也将发展联网的无人机蜂群中队，以迷惑和压制敌人的防空系统。通过与F-35和台风战斗机一起作战，无人机蜂群将允许飞行员进行更精确和更具毁伤力的作战，同时也会更加高效和安全。”

如果真的是这样，将是军用无人机领域的重要事件。无人机蜂群基于自主软件，可自主或在人类监督下相互沟通，将为无人机领域带来重要的变化，即飞行过程中仅需少量监督，自己能够执行大部分任务。目前，无人机蜂群主要应用在娱乐领域，但世界各地的军队都对无人机蜂群非常感兴趣。美国五角大楼多年来一直对无人机蜂群进行试验，例如2017年的“灰山鹑”无人机蜂群，以及2016年海军的“蝗虫”无人机蜂群。今年早些时候，美国国防部和英国国防部宣布联合展开竞赛，开发无人机蜂群技术，用于自主飞行和绘制野火图。但这只是漫长无人机蜂群开发项目的开始。那么，威廉姆森建议英国部署的是什么类型的蜂群呢？让我们看一下完整的引述。威廉姆森在讲话中说：“而且，为了补充F-35的领先优势技术，我决定使用转化基金开发能够扰乱和压倒敌防空的无人机蜂群中队，我们期待在今年年底之前部署这些装备。”

这听起来并不像一个独立的无人机蜂群，而是设计与有人机伴飞的无人僚机。最接近这一设想的无人机是美国飞机制造商克拉托斯制造的飞行器，包括一种适合战斗角色的无人机靶机和一种特别设计的作战无人机。类似于克拉托斯公司这样的无人机，可能是部署蜂群最简单的方法，也是最有可能伴随F-35执行任务的方法。至于时间表，国防部向《英国防务杂志》澄清说，尽管英国皇家空军今年将开发这一概念，但找到供应商并解决无人机本身的技术问题将是一个为期三年的过程。虽然考虑到其他国家遇到的蜂群无人机从概念到部署的障碍，但英国可能仍然是第一个这样做的国家，只是它极不可能发生在2022年之前的任何时候。

俄、韩等国披露了作战概念

俄无线电电子技术集团在2017年透露：俄未来战斗机可采用1架机或2架机与20 - 30架蜂群无人机协同作战样式，执行空空作战、对地打击、空中侦察等任务。韩国陆军也在2017年透露正以朝鲜的弹道导弹阵地和核试验设施为目标，大力发展无人机蜂群技术，首先用于侦察，后续用于打击。关键技术

无人机蜂群技术实用化需攻克作战管理、蜂群自主编队控制、低成本平台等多项关键技术，蜂群的规模越大、作战环境越复杂，对技术的要求也越高。综合外军近年的规划文件和技术发展来看，其关键技术可归纳为如下三大方面。

蜂群与装备体系协同技术

该关键技术主要包括以下3个方面：（1）体系架构。根据任务合理规划和配置无人机和有人机的种类、数量、性能、功能等，需研究开放式体系架构和开放式任务系统等。（2）作战管理。由预警机或地面站对无人机蜂群进行监督管控，需解决统一作战场景构建、编队控制与调整等问题。（3）协同战术。为充分发挥无人机蜂群效能，必须结合部队需求制定出战术。需解决虚拟和真实试验台建设、人机交互等问题。

蜂群内部协同技术

该关键技术主要包括以下4个方面：（1）蜂群组网。通过数据链实现蜂群间的互联互通是实现群内协同的基础，需要针对强电磁干扰，研究抗毁网络、低可截获技术、抗干扰、身份识别等技术。（2）蜂群自主编队控制。需控制蜂群的自主形成，使之保持特定几何构型。（3）蜂群协同态势感知与共享。为利用蜂群中的各类任务载荷搜集、分析信息数据。需研究协同目标探测、目标识别和融合估计、信息理解和共享等问题。（4）协同任务规划与决策。为提高任务成功率和执行效率，降低风险和成本。需研究蜂群自主规划与决策技术，其核心是自主任务分配算法。蜂群无人机平台技术

该关键技术主要包括以下3个方面：（1胝成本无人机。无人机蜂群概念要求其中的无人机成本低，可以是一次性或有限寿命。在满足需要的前提下，需通过低成本材料、制造工艺及发动机等降低成本。例如“小精灵”项目要求无人机的单价低于70万美元。（2）空中快速投放回收。空中投放蜂群无人机，需在载机和无人机上设计相应机构，根据投放和回收迅速、低成本、对无人机性能影响小、可迅速再次投放等要求开展相关技术研究。（3）小型多功能载荷。应采用轻便、综合、开放式射频架构，使蜂群中的无人机拥有雷达、电子战、通信等多种功能。需研究射频调节与数字变换、功放和天线/机体集成、混合式射频处理等技术。

应用前景

总体来看，目前外军无人机蜂群整体上还处在技术研发与演示验证阶段，综合国外情报资料，未来无人机蜂群将在多种作战任务中发挥重要作用。

对地对海作战主要有6種运用设想。（1）情报、监视与侦察。蜂群可携带各类传感器同时执行任务，通过多源信息融合提高情监侦能力0（2）压制防空。饱和攻击敌防空雷达跟踪和瞄准通道，瘫痪敌防空系统。（3）诱饵。形成与有人机相似的信号特征，消耗敌防空导弹。（4）对面攻击。安装战斗部或携带弹药，多角度同时发起对地对海攻击;（5）对地电子干扰。携带电子对抗装置，干扰敌地面电子设备;（6）战毁评估。完成敌关键目标的损伤评估。对空作战主要有2种运用设想。（1）反无人机蜂群。目前外军普遍把无人机蜂群识别为反制敌无人机蜂群的有效手段。（2劂空电子压制。蜂群可在空中组成一面广阔的电子对抗阵列，对敌来袭军机或武器实施电子战。

城市战主要有3种运用设想。（1）发现敌人。蜂群可飞临每栋建筑，观察、发现狙击手等目标。（2）掩护地面部队。蜂群可携带烟雾发生器，通过烟雾掩护地面友军前进。（3）保护地面部队。蜂群可在友军地面部队周围形成“无人机墙”，抵御敌来袭火力。

其他运用设想包括：执行弹药、医疗物品空投补给和战场气象监测等支援任务;以大批量同时突然飞临战场，对敌造成极大震撼，形成心理战效果。

影响分析

一是无人机蜂群将成为未来航空装备体系中的重要装备。无人机蜂群可在对地、对空等任务中与少量高性能有人/无人平台组成体系作战编队，作为主战装备群执行任务。二是带动军用航空技术变革。发展无人机蜂群将带动低成本有限寿命机体、发动机及人工智能等技术发展，特别是将使算法和软件成为提升未来航空作战能力的关键技术因素。三是促进军民融合。无人机蜂群可以更多地使用模块化、小型传感器等商用成果，促进军民融合，加速技术迭代。四是影响未来空中作战样式。无人机蜂群将进一步推动空中作战从隐身单平台或小编队作战转向网络化、分布式、体系化作战。蜂群将与高性能有人机/无人机配合，形成更丰富、更灵活的空中作战样式。