海上反无人机蜂群作战概念研究*

闫海港 孙晓斌

（1.海军研究院 北京 100161）（2.复杂舰船系统仿真重点实验室 北京 100161）

1 引言

随着无人机、人工智能等现代科技的发展，继冷兵器时代的人海战术、骑兵时代的马群战术、二战时期的水下狼群战术之后，利用大量低成本的小微型无人机对目标攻击的无人机蜂群战术日益受到各方关注。尤其是美国，近年来启动了“拒止环境中协同作战”（CODE）项目、低成本无人机蜂群技术（LOCUST）项目、“小精灵”项目、“灰山鹑”微型无人机项目等，对现有防空体系构成了极大挑战［1～2］。针对无人机蜂群日益严峻的作战威胁，对抗“蜂群”的反蜂群武器、技术、手段等作战概念亦受到各方重视，开始了矛与盾的较量。

2 无人机蜂群作战

无人机蜂群作战是指由数十架，甚至几百架不同功能的小微型无人机，根据作战任务编组，形成自主协同的攻击蜂群，实现飞行控制、态势感知、目标分配和智能决策，依靠整体战斗力，对敌发动攻击的作战方法。这些无人机通常由军舰、飞机等大型平台搭载和释放，利用锂电池驱动飞行，最大航程不超过300km，飞行高度不超过3000m，最大速度不超过250km/h，并通过数据链保持联系，依靠机体惯性撞击或挂载战斗部攻击目标。如美海军LOCUST项目采用BAE公司的“郊狼”无人机，可从舰船、车辆、飞机等平台上发射，其可折叠机翼和螺旋桨在发射后迅速展开进入飞行模式，续航能力约1h，最大速度144.8km/h，重约5.9kg。

无人机蜂群虽然个体能力有限，但作为整体可担任进攻型武器、作为侦察型平台、充当欺骗型诱饵，其战法的核心是以小取胜，以量取胜，高群体智能协同取胜，成体系对抗取胜，低成本作战取胜［3］。不同功能类型的无人机组成的蜂群在局部战场空间创造出压倒性的数量优势，以网络化信息系统为依托，精确选择目标，快速机动，多维攻击，打通“侦察—控制—打击—评估”链路，体现了动态聚能、精准释能的制胜思想，形成敏捷、高效、精确的新型无人化作战体系。

3 无人机蜂群作战弱点分析

虽然无人机蜂群作战具有诸多优势，但目前无人机蜂群作战在实践方面仍存在诸多技术难题，如自组织无线网络安全与可靠性、蜂群任务规划与调整控制等。此外，无人机蜂群自身固有的一些短板也将成为被攻击的弱点。

3.1 无人机蜂群作战技术难点分析

1）人工智能问题。首先，虽然高度自主智能是无人机蜂群作战的发展目标，但现阶段及今后很长时间，无人机活动依然严重依赖控制站的远程辅助。这不仅将带来信号传输处理的延迟，而且对无人机的飞行控制、编队控制、保持与控制站通信、规避敌方探测、控制站人员指挥控制能力等都提出了较高的要求。其次，各无人机之间必须实时互交信息，从而确保有序飞行，然后涉及任务分配、目标选择等。这些功能的实现都需要强大的人工智能系统运作。人工智能水平越高，对机载计算机的能力要求就越大，所需能耗就越高。

2）处理突发情况问题。无人蜂群作战要求无人机具有较高的自主与智能程度，但终将不能取代人在回路中的作用。如百度无人驾驶虽然整体事故率较低，但依然不能及时处理“鬼探头”似的的突发情况，导致车毁人亡。同样，未来战场上如果敌对目标突然放弃抵抗，则必须及时中止无人机蜂群的攻击行为，这时，人工智能系统很可能无法识别变化，而这由人来进行控制决策显然更加可靠。

3）信息通信问题。无人机之间、无人机与有人机间配合作战时，都需要依靠强大的网络系统进行信息共享，通过实时、不间断的信息交互使所有无人机及时共享和交流战场变化，进而对集群内其他无人机迅速提出请求或做出回应。这就对无人机蜂群的通讯能力提出了很高的要求：一是通讯速率必须快；二是不能被敌方截获甚至入侵、造成信息“劫持”；三是要抗电磁压制干扰。

4）能源储存问题。能源直接影响无人机蜂群的机动能力。如果不能提升无人机的速度、航程等机动能力，其作战效果就大打折扣。但如果采用更强的发动机或者装载更多能量又会导致成本升高，性价比下降。所以“便宜的飞不远、飞不快，飞得远、飞得快的又很贵”的矛盾短时间内将一直存在。如何解决好机载设备低能耗和大容储量电池问题，对于发挥蜂群作战效能十分关键。

3.2 无人机蜂群作战劣势分析

1）速度慢。根据美海军的模拟结论，目前无人机蜂群的速度最快只有250km/h。速度偏慢的后果就是成为舰载战斗机甚至直升机的活靶子，同时还给了敌方防空系统充足的反应时间。即便是采用超低空飞行，现有舰载防空系统40km的最大探测距离也需要10min才能飞到。因此，未携带导弹的无人机群若要达成饱和攻击的目标，就需要更大规模的蜂群。

2）航程短。小微型无人机的体积决定了其航程有限，这必将导致作战半径不足，从而大大增加搭载平台的风险。这也正是水面舰艇编队主动防空武器的目标——区域拒止，不给敌人发射蜂群的机会。

3）制空能力弱。在可预见的未来，无人机都不是现有三、四代战斗机的对手。即便是专用空战无人机，只要是依靠软件控制，就很难战胜有人驾驶的飞机。因此，舰载机，甚至是舰载直升机也能在离舰队较远的距离上肆意猎杀蜂群中的无人机。“空战中80%的战果是由20%的王牌飞行员取得，在作战上，没有什么软件能超过人。”这个道理仍然适用。

4）飞行高度高。由于地球曲率，无人机必须飞得较高才能有效监视大片区域，并同控制站保持联系。飞得高就意味着被敌方防空系统发现和击落的概率更高。

5）环境适应性差。无人机蜂群的技术含量相对较高导致其对使用环境要求苛刻，雾、雪、雨、大风等恶劣天气下，蜂群作战效能将大大折扣。

此外，蜂群无人机密度相对较大、严重依赖通信等短板也都将成为其被攻击的软肋。

4 反无人机蜂群作战

鉴于蜂群无人机成本低、数量多等特点，使用防空导弹等高价值武器系统拦截性价比过低［4］；使用高炮和便携式导弹尽管对单个近距离、低空、慢速目标拦截效果较好，但也不适合分布式作战的无人机集群。因此，反蜂群作战必须具有低成本、大覆盖、高效能等优势。针对无人机蜂群作战的弱点，可以从以下几个方面进行反蜂群作战。

4.1 区域拒止防御

1）捣毁蜂巢。尽早感知威胁、及时预警，并摧毁蜂巢是对抗无人机蜂群的关键，即在各种预警系统支持下，及早发现敌运载平台，并对其实施全方位打击，力争摧毁蜂群载体，或将其拦截在投放空域之外。如“小精灵”项目采用C-130远程运输机，其与目标的距离必须处在无人机的航程内，才能释放无人机，而小微型无人机航程往往小于现代防空系统的探测距离，这就给打击C-130提供了“时间窗口”。

2）捣毁控制站。无人机蜂群通常通过地面控制站、通信卫星等数据链路及导航定位系统实现对蜂群的掌控，其中任何一个节点出现问题，都会导致蜂群失去控制［5］。因此，美军和俄军都提出利用电子战系统搜索并锁定无人机和地面控制站之间的无线电信号，以发现其地面控制站的位置，然后用飞机或精确制导导弹打击无人机“巢穴”，最终切断无人机蜂群的控制信号来源。

4.2 软对抗防御

1）采用电子干扰。蜂群大都依靠无线电保持通信畅通、GPS定位组织编队飞行，对此采用电磁压制、通信信号干扰和GPS欺骗都能使无人机失控，从而失去作战能力。如英国2015年研制的反无人机防御系统（AUDS）、俄罗斯2016年研制的蔷薇电子战系统、英国的“鹰盾”系统、以色列的“无人机穹顶”系统等都可对蜂群实施有效的压制和干扰［6］。

2）进行控制劫持。在实施针对性的电子干扰、压制，切断蜂群内部以及与指控站的通信联系后，运用无线网络注入技术，向蜂群的自主系统注入控制指令或病毒，进而俘获或使其自毁。如俄军无线电对抗部队曾利用技术手段夺取了6架入侵俄军驻叙赫梅米姆空军基地的无人机的操纵权，使3架降落，3架坠毁在俄军基地外。

3）以雷达诱饵实施诱骗。主要针对打击对象为以雷达为主的一体化防空系统的无人机蜂群。主要有制式干扰诱饵、废旧雷达诱饵和同频接力诱饵等。制式诱饵是指在雷达附近分置一个或多个与雷达发射信号特性相同的制式干扰源，当蜂群来袭时，雷达指控中心统一控制，使蜂群无法精确跟踪真实目标雷达信号；废旧雷达诱饵是指使用废旧雷达模拟作战雷达的电磁辐射特征，用假信号引诱蜂群偏离正确目标；同频接力诱饵，即利用多部雷达接力交替工作，使蜂群难以持续跟踪某一部确定雷达，从而抵消其探测、干扰和打击能力。

4.3 面杀伤防御

1）使用高功率微波武器。利用微波脉冲击穿和烧毁电子元器件，从而毁伤目标。美陆军于2016年11月测试了一种名为“相位器”（Phaser）的高功率微波武器，其可以击落空中飞行的无人机集群［7］。此外，俄罗斯亦正在研制利用电磁攻击无人机蜂群的武器。

2）利用“蜂群”反“蜂群”。双方“蜂群”接近时，及时进行敌我识别，运用反微小型无人机弹药实施攻击或直接撞击，从而摧毁敌方“蜂群”［8］。我国在珠海航展上公开展示的固定翼无人机集群试验系统，在某些程度上具备了与“蜂群”无人机相抗衡的实力。

3）利用大杀伤半径型防空导弹，如战斗部为钢珠或石墨纤维的导弹，其射程一般超过200km。前者通过钢珠撞击硬杀伤蜂群，后者通过石墨纤维造成无人机短路进行软杀伤对抗。如美国雷神公司已经论证了包括使用空空导弹和用火炮发射带有前向爆炸型碎片杀伤弹头的炮弹等方法对抗集群无人机。

4）发展网捕型拦截武器。用网捕型武器拦截低、慢、小型无人机性价比较高。如美国密歇根大学开发的“网兜”型无人机（拦截距离＞50km）、美国Snake River公司开发的“网兜”炮弹（拦截距离＞15km）、英国Open Works公司研制的Sky Wall 100系统（拦截距离＞100m）、荷兰Deft Dynamics公司研制的无人机捕手等［9］。

4.4 点杀伤防御

1）利用舰载直升机航炮进行拦截。有人直升机在机动性、控制性、目标分配等方面较蜂群有较大优势，一般舰艇编队配有2架～3架直升机，目前作战半径一般大于200km，为其提供了充裕的拦截窗口。

2）利用定向能武器实施瞬时高能打击。如使用高能激光照射无人机，破坏机械结构或电子元件，从而毁伤无人机。2016年8月，波音公司研发的反无人机激光武器系统（LWS）可使用10kW的激光束摧毁35km外的无人机系统［10～12］。

3）采用电磁散弹炮等新型高射速防御武器拦截，即由电磁能发射弹丸，具有发射速度快，价格低廉、射程可控等优点，是点射蜂群的有效手段，其射程可达10km以上。

4）采用“密集阵”等传统近防武器拦截。如驱护舰上的各类近防炮，目前射程一般为3km左右。

5）利用高压水枪或水炮进行末端防御。“蜂群”的本质是一群依靠电路工作和电池供电的电子设备，“水攻”无疑是有效的方式之一，其射程一般在1km以内。

综上分析，反无人机蜂群作战是一项体系化的系统任务，其作战概念示意图如图1所示。

图1 反无人机蜂群作战概念示意图

表1 海上反无人机作战概念比较

可以看出，被攻击方可综合运用欺骗、干扰、杀伤等软硬手段，形成远中近、高中低的多层次防御体系，对无人机蜂群实施多波次、立体化拦截，但关键是对蜂群运载平台的侦察预警与区域拒止，使对方无法达成蜂群作战的目的，而一旦无法区域拒止，软对抗无疑是应对蜂群的最佳策略。

5 结语

无人化作战是未来军事行动的必然趋势。目前，虽然高度智能化的无人机蜂群作战尚存在一定难度，但技术一旦成熟，必然颠覆现在战场“预警机+作战飞机”的作战模式。本文分析了应对无人机蜂群各种可能的技术手段与方式方法，如表1所示，对促进反无人机蜂群作战概念与战法创新，推动反无人化装备的研发与反制措施的研究具有重要意义。