作战 | 有人、无人化系统发展

研究背景

未来战争的形态

“空海/地一体战”“全频谱作战” “网络中心战” “快速决定性作战”“马赛克战争

人工智能技术

计算机算力的提升海量数据的实时处理 智能算法工程化应用

发展分析

根据美军一项有人/无人协同试验分析，有人机/无人机协同作战，可使任务成功率上提升35%，作战效率提升25%，生存力提升25%，作战时间缩短50%。

1 重视有人/无人协同的顶层规划与体系建设

重视有人机/无人机协同体系设计工程化、规范化的设计方法;

重视协同体系框架的软件开放化、接口标准规范化。

2  提升控制层级和互操作性

从“机-站-链”封闭式系统到高等级互操作协同系统

以装备能力提升为基础，开展集成演示验证。

3  推动协同作战走向实用化

重点突破平台、感知、链路通信、决策、火控协同等关键技术

开展面向任务复杂战场环境下协同试验，有人/无人机协同作战具备实战化能力。

发展趋势

更高的自主能力、更强的平台能力、更先进的载荷能力

具备在复杂战场环境下实时感知与在线自主决策能力

具备更高的隐身性、更长的航时、更高的速度、更强的机动性

具备看的更远、更清楚、打得更远、更精确。

更高效的人机智能融合、动态资源管理、更低的人机比

具备“人-机”之间行为默契、信息融合，共同完成使命任务的能力;

具备异构平台/传感器/武器的动态资源高效管理能力，实现“1+1>2”能力涌现;

更少的指挥人员，控制更多数量的无人平台。

更强的群体智能、更鲁棒的体系结构、更高的效费比

从单体智能 实现群体智能的能力涌现:

由简单的“互联-互通-互操作”升级为“互理解-互遵守-互信任”

低成本、高可靠、抗损毁、战场生存能力强。

联合任务规划系统(JMPS)

MQ-1/9  AlI C130s  E-3,E-8

A-10.F-16 技术体系

AH-64C/D阿帕奇0H-58D奇奥瓦 CH-47D支效

F/A-18  F-14  AH-1  RO-4A  B-1  B-52

未来展望

深入研究人机智能协同作战概念、作战样式、战斗力规律及制胜机理协同作战理论;

(2)梳理人机智能协同作战条件下的无人系统关键能力需求目录，系统地加速提升智能协同作战技术水平;

(3)重视现有装备的智能化改造，构建“有人/无人”协同作战装备体系，节省时间和经费成本;

(4)发展有人/无人协同作战关键支撑技术，快速实现面向任务具备实战能力有人/无人协同作战系统综合集成。

(5)整体布局和创新谋划，有人/无人机智能协同作战是智能化程度很高的高层级联合作战，很大程度异于传统作战，需学科与专业建设、人员培养与训练机制等方面改革

有人机/无人机协同作战所需的关键技术

面对现代化的空天地海一体化侦察探测手段，飞行器面临的无源威胁也越来越严峻。不仅飞行器的主动雷达信号容易暴露飞行器的状态，飞行器上的高度表卫通、远程通信、飞行器间数据链和电子对抗也都可能成为敌方无源探测系统捕捉的目标。

因此，针对国外军事力量对我国构成的严峻威胁迫切需要发展有人机/无人机混合集群的全域隐身能力其中射频隐身技术是对抗敌方无源探测系统威胁的主要手段。

在当今世界军事强国中，美国在射频隐身技术和隐身飞行器研究上处于主导地位。已公开资料显示，自20世纪70年代开展“Have Blue”项目以来，美军已经成功研制了F-117、B-2、F-22、F-35等多种型号的隐身飞行器。

射频隐身技术实验最早出现在美军F-117轰炸机上。

1973年美军开启了“Have Blue”研究计划，开始了低截获概率雷达系统的试飞试验，其中部分研究内容是将不同型号雷达进行评估对比。最后，试验结果显示，采用射频隐身技术的雷达被截获概率显著降低。

到了20世纪80年代，射频隐身技术得到了大力发展。在美军秘密研制的B-2隐身轰炸机上进行了大量的射频隐身实验，B-2上装备有APO-18机载相控阵雷达，该雷达具有五级功率控制和发射波形选择功能，相比传统机载雷达其射频隐身性能有较大改善

第二阶段，美军已经部分掌握了射频隐身技术

从上世纪90年代开始，美军以F-22战斗机为平台，开展了机载 AN/APG-77雷达和IFDL(机载数据链)技术装备的研制

综合一体化隐身理论在F-35战斗机 上得到了重视。F-35战斗机装备的 AN/APG-81机载雷达将有源相控阵雷达和电子对抗进行了高度融合。

第三阶段，美军的射频隐身技术已经具备作战能力，已熟练掌握射频隐身技术

射频隐身技术的实现途径

1、低副瓣天线:一般情况下，主瓣照射截获接收机平台的概率很低，即使截获接收再采用宽口径、宽频段的工作方式，也基本上依靠天线副瓣对目标进行截获。

2、低辐射能量:降低辐射功率，可以降低无源探测系统的截获距离;减少辐射时间(采样间隔、驻留时间)，可以降低无源探测系统的积累截获概率。

3、射频隐身信号:采用大时间带宽积的发射信号，通过频率跳变、多相编码等功能实现机载雷达发射波形的多样性并尽可能采用宽带调制技术去减少单位带宽内的频谱密度以降低被分选识别的概率，进一步提高平台传感器的射频隐身性能。

多平台协同是战术体系对抗发展的必然趋势

(1)增强的探测/定位/跟踪/制导能力;

(2) 增强的复杂电磁环境中态势感知、抗干扰能力;

(3)保持火力打击能力，提高作战效果。

多平台协同射频隐身可有效对抗敌方无源探测系统

(1)保持“低信号或无信号特征”的空中突防;

(2) 对抗敌方“低-零功率”的电磁频谱战;

(3)针对敌方无源探测系统提高我方飞行器的战斗生存能力。

协同探测/跟踪国内外研究现状

(1)态势感知时间缩短10倍以上;探测区域扩大10倍以上

探测距离提高55%以上;定位精度提高10倍以上(3对1); 1007

(2) 美国约翰·霍普金斯大学已于2002年开发了分布式武器协同交战决策仿真系统;

(3)美国已经主导了F-22、F-35EA-18G、F-16、台风、阵风等战机之间的各种射频隐身的协同训练与军演。

国内尚未形成复杂环境中多平台协同的射频辐射特征控制方法。

二、射频隐身指标体系拟定

射频多域隐身指标体系的构建原则一

可测性、可分性。

可测性是指评估指标的合理性能够通过仿真与物理试验系统进行测试;可分性是指评估指标中的关键参数能够用仿真与物理试验系统进行独立测试。

射频多域隐身指标体系的构建原则二:

评估军事斗争效果的战术指标体系和指导工业技术发展的技术指标体系

战术指标体系是基于确定场景和设备参数，多方面评估战术效果的一组指标，可用于分析装备应用策略的射频隐身性能。技术指标体系是根据战术指标体系，分解出适应于战术发展需求的技术指标，指导装备的工业技术发展方向。

三、相关技术研究现状

四、系统模型与数学建模

从图1中可以看出，所提算法大致经过3-5次迭代计算可以达到Stackelberg均衡点，从而验证了算法的收敛性

从图2中可以看出，基于Stackelberg博弈的有人机/无人机混合集群辐射功率控制算法的无人机载雷达辐射功率与目标相对系统中各无人机的位置关系以及目标相对各无人机视角下的RCS有关，且距离目标较远相对目标视角RCS较小的无人机需要辐射较大的功率从而满足其设定的目标探测SINR性能要求

在不同目标位置和RCS模型条件下，经过3-5次左右的   1861

迭代计算，采用本文算法所得的截获接收机接收到各无人机总辐射功率收敛到截获接收机灵敏度以下，且低于平均功率分配算法下截获接收机所接收的无人机辐射功率

基于Stackelberg博弈的有人机/无人机混合集群辐射功   1861

率控制算法能够在满足一定目标探测性能和系统辐射功率资源约束的条件下，有效降低各无人机的辐射功率，不仅减少了各无人机间的相互干扰，而且有效提升了混合集群的射频隐身性能。

外军有人—无人发展动向分析

                                                        * 素材来源于公开途径学习资料，仅用于本平台查阅