人工智能在空天防御中的应用分析

陆滋铉 房杭三 张婷 康静 陈志仁

[摘    要]文章首先对空天防御作战、人工智能态势技术等进行介绍，其次重点结合人工智能技术特点从空天防御作战的态势认知、方案生成、智能打击和战场反演等方面分析人工智能技术的实际应用，最后在此基础上深入探讨了未来人工智能在空天防御中的应用途径。

[关键词]人工智能;空天防御;军事

[中图分类号]TP18;E86 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）01–00–02

Application analysis of Artificial intelligence in Aerospace Defense

Lu Zi-xuan，Fang Hang-san，Zhang Ting，Kang Jing，Chen Zhi-ren

[Abstract]Mainly analyze the current application of artificial intelligence in air and space defense， first introduce air and space defense operations， artificial intelligence situation technology， etc.， understand the characteristics of air and space defense， and focus on combining the characteristics of artificial intelligence technology from the situation of air and space defense operations Cognition， plan generation， intelligent attack and battlefield inversion and other aspects analyze the practical application of artificial intelligence technology， and on this basis， it deeply explores the application of artificial intelligence in air and space defense in the future.

[Keywords]artificial intelligence; aerospace defense; military

隨着人类社会的不断发展，军事力量的对抗已经逐渐从传统的面对面的升级为信息化、空天化的对抗中。空天防御成为国家军事力量发展的重要方向。而人工智能技术则是空天防御中重要的技术支持，现阶段加强对于人工智能在空天防御中的应用分析具有重要的现实意义。

1 空天防御战及人工智能态势

信息化是未来战争的主要形式，更高级的形式是空天防御作战。空天防御作战不同于传统作战，战场态势瞬息万变，战场中可能出现的对抗手段层出不穷，而且作战时机稍纵即逝，甚至可能出现“秒杀”。在空天防御中单纯的依靠人类智慧己经无法满足作战的需求，随着人工智能技术的不断发展，其在局部单项测试中已经超过人类智能。

所谓人工智能是指利用计算机设备模拟人类的意识思维及其形成过程，使用数字化语言描述这一过程，并形成合理的演算逻辑，并结合大量的基础数据对逻辑处理进行计算升级以应对各种复杂情况的技术。近年来随着国内大数据、云计算以及深度学习等先进技术的不断发展，人工智能技术在民商领域的应用不断深入，相关技术也愈加成熟，尤其是在图像识别、智力对抗以及语言翻译等诸多领域都得到快速的发展。受各方面因素的影响，相比于民商领域的广泛应用，人工智能技术在军事领域的应用相对落后，目前主要是在简单对抗条件下应用，而且主要是承担可量化的静态工作，内容相对单一。对比人工智能技术在民商领域的典型应用能够发现，将人工智能在民商领域的应用可以延伸拓展到军事领域中，尤其适用于对抗性强、情况复杂而且速决性要求高的空天防御领域。

目前在电子商务消费中，电商平台可以综合利用客户的消费习惯、点击习惯等诸多用户数据对消费者进行“建模画像”，从而预测消费者可能产生的消费行为，并进行商品推荐，这种技术可以在空天防御作业中用于对敌方进行建模，分析敌方的作战习惯，推测可能出现的军事行动并针对性的制定防御方案。在交通领域，地图导航技术可以自动分析规划出最合理的同行线路，在出现交通事故等意外情况时能够快速计算切换新的路线，在空天防御中可以利用类似的技术对作战任务进行规划并协调各种战备的部署，而且能够根据实际情况对武器装备的部署进行机动调整来应对复杂的情况。在一些竞技比赛中，应用人工智能技术能够采用“伪装”技术来进行对抗，可以在不能获取完全信息、需要融入人工处理的领域应用，如果在空天防御中应用有利于提升军事博弈能力。

2 空天防御OODA环的人工智能

2.1 空天防御的基本特点

空天防御主要是指在军事行动中主动或被动的防御来自上空空间，包括太空、近空范围内的威胁目标采取的动作，空天防御中可能面临的作战对象包括飞机、导弹等不同类型的空气动力、弹道导弹、太空以及临近空间目标，空天防御的作战体系是由预警探测、指挥控制、拦截打击等多个不同的系统共同组成，空天防御作战中，指挥员一般需要完成由观察、判断、决策到行动4个过程的OODA环。当前空天防御作战的主要目标是飞机和巡航导弹，虽然这两类目标的飞行速度较低、射程不远，但是由于其造价成本低，而且在使用中作战相对灵活，在空天作战中应用较多。

近年来随着飞行器等技术的不断发展，各国关于弹道导弹技术的研究投资研发力度不断增大，各类弹道导弹不断升级，射程、速度不断升级，而且能携带核弹头，破坏性极大，已经逐渐成为空天防御作战的首要威胁。受各方面因素的影响，当前各国关于临近空间和太空作战研究仍处于探索阶段，不属于军事斗争的主要方向，但不排除未来发展成为作战区域的可能，因此也需要密切关注。其中反导作战逐渐从普通的防空作战脱离而延伸向大气层外的空间，各国关于弹道导弹的防御作战研究也不断深入，也会逐渐成为未来空天防御作战的基础。

2.2 空天防御OODA环的人工智能应用

2.2.1 人工智能在空天态势认知中的应用

目前弹道导弹的飞行使用主要包括发射、助推、中段和再入四个阶段，弹道导弹的弹道一般都是相对稳定而且可被预测的，这也为实施空天防御作战提供了基本前提，通过积累大量的相关键弹道的特性数据能够充分了解目标导弹的弹道轨迹和落点情况，从而针对目标进行预测，对比预测结果和实际结果对分析预测计算模型进行修正，提升预测能力，从而为空天防御提供可靠的情报支持。但是在导弹的实际飞行过程中，弹体、伴飞物的散动、电磁红外辐射都可能会发生变化，从而影响到弹体的飞行轨迹，这就会影响到对弹体轨迹预测的精确程度，进而影响对战场的态势认知。因此在空天防御中首先要大量广泛的收集敌方相关装备的数据，不断丰富自己的弹道模板库，向前推进拦截点向，从而为防御作战赢得更多准备时间﹔与此同时，可以利用大数据技术挖掘弹道导弹飞行过程中各项特性的变化规律，分析彼此之间的关联，结合相关分析引入传感器置信度评价，合理设置容差，提升预测分析体系的综合识别性能。

2.2.2 自适应生成作战方案

空天防御中，如果已经充分深刻的认知了敌情和战场环境，就可以依据当前的情况调动相关力量实施作战，而作战方案的制定则是影响胜利的关键。作战中博弈思想尤其重要，其本质就是搜索演算，不断的分析尝试交替思考自己和敌方可能的作战行为，确定最有利于自身的作战方案。这一过程中最关键的就是明确作战行为的价值和规则，形成数值逻辑。比如基于人工智能技术研发形成的智能辅助决策系统，能够模拟仿真不同的作战方案，对战争进程进行预测，提升作战效益。在空天防御作战中，利用人工智能技术迅速生成作战方案辅助指挥员进行决策就需要设计相对成熟的制胜机理模型，使用人工智能技术建造相应的价值体系，比如不同作战要地的防护价值、打击价值和以及设备的监视测量价值等，而且要将作战的逻辑、时序和精度赋值给人工智能系统，除此之外还要建立辅助人工智能系统运行的各种数据库，比如地理信息、空天环境、装备模型、部队数据、战法数据、气象水文、测绘信息等。

2.2.3 远程自主控制和打击

速决性强、距离遥远是当前空天防御作战最典型的特点，而且轨道特性和国土面积等因素也会限制空间资产的远程控制，在关键时刻必须抓住战机立即行动，因此在空天防御中使用的武器装备必须具备智能自主打击能力。比如天基反导武器，在防御状态下一般是部署于轨道之上，需要打击目标时可以立即启动，有利于增加防御的拦截弧段，属于典型的反导武器装备前置部署，这样的部署能够以更早的时机、更长的时段、更短的距离打击目标，但是受到空间位置关系以及通信延迟等问题，容易错失战机。针对这类武器设置一定的智能自主控制能力，能够自主控制进入作战状态，及时感知情报触发打击准备，自主实施打击，避免延迟。

2.2.4 高效反演战场环境

空天防御作战的环境是不可预测的，发生的场景往往的比较复杂，一般是结合了复杂气象电磁环境背景不同类型的导弹战机的联合打击。因此空天防御需要面对大区域甚至全域防御，这也对人工智能认知战场环境的能力提出更高的要求，必须具备准确高效的认知能力才能更好的进行有效的应对。现实环境中，不同的因素会相互影响，而且存在较为复杂的耦合关系，需要依赖大数据技术对各种要素特征喝彼此之间的耦合关系进行校正，高效反演战场环境，提升对于目标联合跟踪处理的能力和识别对抗能力，锤炼作战人员的应对能力，为空天防御的信息化建设和军事斗争提供更多的“战略”储备。

3 未来人工智能在空天防御中的应用途径

3.1 提升对于空天情报的理解能力

在空天防御作战中，最重要的基础就是对空天态势的认知，精准快速的认知能力是影响空天防御作战的关键。但是在现实情况中，这种作战的实训样本较少，难以准确的推测未知的作战情况，因此充分利用实战化训练产生的数据是十分必要和重要的，综合利用小样本学习技术、样本学习技术、多技术综合以及模拟对抗系统调整对战策略网络能够进一步深化作战人员以及人工智能系统对于空天情报的理解能力。这一过程中需要充足的对抗时间和足够的计算能力，才能精准识别战场态势演变的临界点，比如可以通过反演导弹飞行时序、雷达散射截面，仿真模拟助推分离场景和拦截过程等过程来强化学习能力，在此基础上分解作战场景，优化作战体系。因此在实战中，战场指导员需要不断向前推移工作重心，通过输入不同的设定数据对作战指挥控制系统的任务规划能力进行训练，提升其应对复杂战情的能力，“培养”应对战情的“潜意识”。同时要不断丰富防御作战的预案数据库，探索尝试不同的作战方案，提高对于资源武器的分配控制能力，形成更优化的方案。

3.2 快速建设數据系统工程

人工智能系统的运行离不开大数据的支持，真实对抗数据是人工智能在空天防御中发挥作用的关键，只有依靠充足的数据支撑才能进一步挖掘空天防御的作战原则和制胜机理。空天防御中应用的数据是多种来源的综合性数据，而且不同的数据之间有密切真实的联系，即数据的整体性。空天防御数据工程的关键就是建设整体性的数据系统，通过挖掘分析不同数据之间的联系提升空天防御的预测能力，为空天防御作战提供支持、

3.3 人机融合，协同作战

人脑存在一定的生理极限，在处理作战信息时容易受到限制，而人工智能的存在能够对指挥员及参谋人员提供辅助，减轻指挥人员处理情报信息的负担，能够迅速的准确的进行应急响应，做出更加科学的决策。尤其是在空天防御作战中，可以应用自主武器或决策系统进行辅助，关键是找到合适的自主控制程度，这点需要由人来决定。这就需要在定性、定量之间寻求最佳的平衡统一状态。利用人工智能技术为人们制定相应的决策提供参考，结合人类的经验实现更加安全的作战效果。

4 结语

通过本文的分析可知，人工智能在空天防御中有重要的作用，能够帮助指挥员分析战场态势，辅助做出决策并制定作战方案，未来会发挥更加重要的作用。

参考文献

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