無人機如何實現自主、智能的蜂群作戰,有怎樣的特點和優勢

2020-04-06     方寸天地上

近年隨著微電子、微機電技術發展,小型化無人機體現出巨大的實用性與作戰潛力,多架無人機或搭載不同功能模塊的無人機可組合形成無人機蜂群,具有鮮明的「無人、分布、協同」特徵,再輔以人工智慧技術,疊加自動識別、在線決策等「自主、智能」特性,無人機蜂群可以功能相對單一的低成本單元非對稱式抵消傳統大型多功能平台優勢,成為空中作戰的新型力量,獲得各國軍方廣泛關注。


體積小載荷有限。已公開無人機可按十克級(蟬無人機)、百克級(山鶉無人機)、千克級(郊狼無人機)、十千克級、百千克級(小精靈無人機)形成量級層次;整體來看,無人機蜂群以微小型無人機為主,大多體積小、重量輕,便於大規模空中投放;可探測性低,便於隱蔽作戰、突防使用;可攜帶載荷重量有限,通常飛行具有受限、工作時長受限。

如「低成本無人機『蜂群』技術研究」項目郊狼無人機為機翼和螺旋槳可摺疊,長0.79米,高度0.3米,翼展1.47米,重5.4〜6.4千克、載荷1.8〜2.7千克;「微型無人機高速發射演示」項目山鶉(Perdix)無人機為全復合材料、鋰電池推進一次性微型無人機,長約16.5厘米,翼展30厘米,重0.3千克;「近戰隱蔽一次性自主無人機」(CICADA,蟬)為一次性微型無人機,機身3D列印,自身無動力,單機65克甚至更輕。


數量多體系生存。無人機蜂群無人機數量多,蜂群整體體系化生存,不依賴單機個體存在,不依賴個別節點運行;作戰使用中部分無人機被摧毀或功能喪失,蜂群整體功能減弱有限,個別無人機損傷蜂群整體仍能保持功能完備,較多無人機損傷時蜂群整體功能可能遭到削弱,但仍可保持相對完備。

如蟬無人機可攜帶天氣、溫度、濕度、氣壓傳感器或聲學探測、生化探測等微型電子設備,由空中平台「布撒」投放,降落地面後通過數據鏈互連成自組織網絡,在指定區域形成穩定的「無人探測蜂群」,部分蟬無人機毀傷,蜂群仍能開展區域探測功能。

組合化功能搭配。無人機蜂群藉助數量優勢組合多種載荷,可以實現但不限於預警探測、廣域監視、前沿偵察、電子對抗、飽和攻擊、戰術誘餌、主動防禦、網絡戰等多種功能;無人機蜂群數量多、任務載荷多樣性,組合搭配靈活性,戰術應用具有很大創新空間。

如可參照小精靈無人機空中平台防區外發射,快速滲透進入敵防區,攜帶偵察、監視或電子戰載荷,分布式協同遂行任務;若在任務載荷中配備目標特徵模擬裝置可以模擬假目標實施誘騙干擾,配備電磁干擾裝置或定向能武器就可具備攔截能力,已有公開報道美軍特種作戰司令部計劃藉助蜂群無人機開展心理戰。


自組織智能協同。無人機蜂群通過有限智能個體的協同合作體現為集體智能,可實現自主編隊,甚至分組避障,部分毀傷條件下重構編隊,如山鶉無人機可集體決策、自修正和自適應編隊飛行。目前蜂群無人機多採用鏈路控制飛行或GPS導航飛行,隨著圖像導航、自主重構等技術成熟應用,無人機蜂群將會更加智能化,抗摧毀、抗干擾性更強。

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