无人作战系统的应用及关键问题探究

王幸运 陈海

隨着人工智能技术的发展和实践，战争模式也从以往的有人作战逐渐向无人作战过渡，具有人工智能的无人作战智能体（Unmanned Combat Agent， UCA），如战场机器人、无人作战飞机、无人潜航器等新型武器平台逐渐走向战争舞台中央，引导着未来作战的发展方向，并与其他新型技术装备共同改变着信息化战争的战争形态。

与有人作战系统相比，无人作战系统具有机动性强、成本低、行动隐蔽性能好等特点，能够在极端恶劣的生存环境下实施作战任务，特别是不需要人去驾驶，避免操作人员进入高危区域执行任务带来的生命危险，不以牺牲军人的生命为代价。这在现代战争中，是一支不可或缺的新型作战力量，有着无限的发展和应用空间。

目前，五常及日本、以色列、印度等国都在争先恐后地发展无人作战装备，成为新世纪武器装备发展的一个亮点，一些发达国家军队的无人化兵器现正朝着自主化、隐形化、微型化等方向发展。随着无人作战系统在多个领域的应用，武器装备将会形成全新的体系，未来战争将是陆、海、空、天、网、电等多域联合作战的场景。

本文对国内外无人作战系统的发展进行了总结，分析了无人作战系统的作战需求及战术应用，重点关注无人作战的关键技术问题，并在此基础上探讨了物联网技术和5G技术应用于无人作战系统的可行性及其对无人作战装备的影响。

无人作战系统发展

无人作战系统是综合运用多种军事技术而研制的可以替代人去完成某种特定任务的新型作战系统，是系列先进军事“技术群”综合集成创新发展的产物。根据自动化程度的不同，无人作战系统可分为遥控式、半自主式、平台中心自主式和网络中心自主式四类。根据作战使用区域不同，无人作战系统可以区分为地面无人作战系统、空中无人作战系统、海上无人作战系统等。

地面无人作战系统 地面无人作战系统是陆上作战的重要力量，能代替人在高危险环境下完成各种任务，对保存有生力量、提高作战效能具有重要意义。地面无人作战系统是一个广义概念，包括地面机器人、无人车辆、无人化炮塔等多种地面无人系统。

美军地面无人作战系统发展迅速，并结合多次局部战争的实战经验不断演化改进，目前拥有较全类型的地面无人作战系统，包括班组任务支援车、粉碎机无人战车、阿特拉斯双足机器人、泰坦无人战车、猎人狼无人战车、黑骑士无人战车等。除美国外，俄罗斯、德国、以色列、英国、法国、意大利等国家也十分重视地面无人作战系统的研究，俄罗斯的天王星-9无人战车、德国研制的数字化鼬鼠装甲车、以色列研制的守护者无人车、英国的自主式运动侦察演示车和爆炸物探测机器人等，在世界上均处于领先水平。而俄罗斯陆军更是敢为人先，于2018年6月将无人战车天王星-9投入实战，经受了叙利亚战火的洗礼，这也是世界上首次无人战车实战。

空中无人作战系统 空中无人作战系统的发展大致经历了靶机、无人侦察机、一次性攻击无人机、察打一体无人机和无人作战飞机等阶段。

美国无人机发展处于世界领先水平，其种类繁多，型号齐全，有战略、战役、战术各层次的无人侦察机，也有中继通信、电子对抗、攻击作战等各层面的无人机。型号包括全球鹰、暗星、黑色雨燕等长航时的无人机，影子、指针、先驱者、金眼、龙眼等近程无人机，微星、黑寡妇、微船、美钞等微型无人机，捕食者、死神等无人作战飞机。此外，欧洲六国联合研发的神经元无人作战飞机、俄罗斯的鳐鱼无人作战飞机、英国的雷电之神无人机、意大利的天空计划、以色列的艾坦、苍鹭TP无人机、土耳其的TB-2无人机等，都是目前无人机家族中的佼佼者。

海上无人作战系统 海上无人作战系统目前正处于快速发展时期，主要包括无人水面艇、无人潜航器等。

目前美海军已部署或在研多型无人海上系统，如遥控猎雷系统、无人感应扫雷系统、无人水面猎雷艇、水虎鱼无人摩托艇以及虎鲸超大型无人潜航器等。

以色列是无人艇发展的先驱，保护者、海星、银色马林鱼等无人水面艇表现不俗。此外，法国的巡查员无人水面艇，英国远程综合扫雷系统、海狐灭雷系统、翠鸟反水雷无人水面系统，也是海上无人作战系统的典型代表。

人工智能的发展，正在改变未来战争

战场机器人已被大量投入使用

除地面、空中和海上以外，太空领域的无人作战系统也十分引人关注。美X-37B无人空天飞机最近一次在轨飞行任务于2017年9月7日启动，在绕地轨道上飞行长达780天后于2019年10月27日顺利返航，并在美国肯尼迪航天中心的航天飞机降落设施中成功降落。美军方对此次行动三缄其口，使这个隐秘的“太空杀手”愈发神秘莫测。

作战问题

作战需求 从人类角度看，一方面，随着新技术的快速发展及其在军事领域的应用，现代战争具有打击精度高、毁伤效果强、破坏性巨大的特点，作战人员的生命安全随时受到巨大威胁。而且，随着社会的发展和人民生活的稳定，国家对战争中人员伤亡的承受力不断削弱。因此，研发无人作战装备替代有人作战，以避免杀伤力武器对作战人员的直接伤害，降低人员伤亡，已成为各军事强国当前所面临的迫切任务。另一方面，新技术的快速发展带来武器性能的显著提升，但有人装备受到人类自身的生理及心理因素制约，难以完全发挥其优良的作战效能。而无人武器装备的设计可以不考虑人员需求，仅以完成军事任务为核心，因此可以具有更轻重量、更小体积、更长航时、更强机动性和隐身能力等。如无人机机动过载可以超过20G，远大于飞行员可承受的最大值9G;有人飞机执行任务通常不超过1天，而无人机续航时间最大可达1周以上等。

从技术角度看，近年来由于机电一体控制技术、微纳传感技术、通信网络技术、信息处理技术及能源动力技术等多领域高新技术迅猛发展，为无人作战平台的深入研发打下了坚实基础。未来无人作战装备的智能控制、抗干扰远距离通信、机动以及交互协调等性能将会大幅提升，其作战效能会远超有人装备。

战术应用 从当前世界各国在研和已投入量產并装备部队的情况判断，无人作战平台主要集中在陆地及航空领域，并逐渐向海上及外太空方面发展。

在陆地应用方面，地面无人装备能够执行侦察监视、后勤支援、布雷扫雷、排爆救援、火力打击、敌后渗透等多种任务。但由于地面环境的复杂性远高于空中和海上，其应用进展远落后于空中和海上。

在航空应用方面，空中无人装备可用于完成战场火力部署侦察、军力调动监视、边境巡逻、定位校射、运输救援、毁伤评估、中继通信、电子对抗、防空制空及精确打击等，靶机可作为火炮、导弹的靶标。而且，军用空中无人装备发展大致呈现9种趋势：察打一体化、滞空长时化、结构隐身化、微小型化、高度智能化、综合集成化、使用协同化、作战网络化、装备系列化。其中长航时无人机、微小型无人机、作战无人机和无人机集群将是未来发展的重点方向。

由于多种因素限制，目前地面无人装备发展落后于空中与海上

在海上应用方面，海上无人作战装备可用于情报侦察、物资运输、海域巡逻、核心通信、电子战、反水雷、反潜、布雷、防空反导、潜伏攻击、水面战及特种作战等多领域。

关键技术

目前，无人作战系统的工作特点是“平台无人，系统有人”，即通过人为的终端遥控或内在程序设定与人员操作相结合的半自主形式进行作战，其本质是有人作战系统的智能延伸，是通过人和智能化“无人”武器装备的高度融合，最大限度地减少人员操作负担并提升作战效能，满足人类对武器不断发展变化的作战需求。然而无人作战系统的智能化水平不可能在短期内达到有人平台的程度，且存在对卫星导航依赖性过强、与地面站通信不稳定、对战场变化临机反应能力弱等问题，而且随着无人作战技术的迅猛发展，与之对应的反无人作战技术也应运而生，给无人作战系统的实战应用带来威胁。

通讯技术 目前，大多数军用无人作战装备的控制通信方式主要有两种，一个是用地面或者空中中继的模式来进行连接，比如使用地面中继基站，或者发射一架专门用于中转信号的无人机来增加主无人机的飞行距离。第二种方式就是用卫星作为控制渠道，此种方式可以无视距离限制，仅由续航能力决定。这两种通信方式均能使无人作战装备接收地面操作人员的指令和数据，无人作战装备又可以将任务设备所采集的信息传递给地面控制中心。

协同控制技术 多无人作战系统如何进行协同控制，涉及到控制架构问题。合理的协同控制架构是解决多智能作战体中计算负载不均衡、通信链路不稳定以及行为控制难协调等问题的核心。针对集群作战中的同-异构作战体，为使群体能高效协同以完成复杂作战任务，需要设计一个普适性群体架构，且具备开放性及分布式两个特点。开放性使单作战体具备快速更换自身载荷和集成新技术的能力; 分布式可使单作战体具有自主决策的权限，且任意一个单作战体出现故障不会对系统整体效能产生很大影响。开放分布式系统架构可使群体具备可移植性及高鲁棒性，从而满足协同作战的要求。

目标及环境感知技术目标及环境感知技术是无人作战系统交互决策及协同作战的首要环节，是无人作战系统分析周边环境并对目标进行监测跟踪预判的前提。目标及环境感知技术主要分为两大部分：一是目标的感知;二是环境的感知。目标感知主要包括目标的检测识别、目标跟踪、以及目标行为分析预判等内容，其中目标检测识别是进行目标跟踪及目标行为分析预判的基础，在系统对目标进行检测识别后确认作战目标，而后对目标进行跟踪并反馈给终端人员，对目标行为进行分析判断以预测将要出现的情况。因此目标感知的重点在于目标的检测识别及跟踪。

环境感知是无人作战系统与外部环境进行自主交互的关键，是系统对周边环境进行判断的前提。具体是指无人作战系统依靠自身装载的各类传感器如温湿度、视觉、激光雷达、超声波等实现对周围环境与自身状态的感知。

美军网络中心战和未来士兵都将依赖5G通信技术

智能交互决策及协同作战 多无人作战系统在一起协作组成一个系统，大致有两种情况：一是有一个共同的目标;二是没有共同目标，但有共同的工作环境。在一些特殊战场环境下，为了能够高效完成任务，需要多类型同-异构无人作战系统相互配合完成任务。如何在实现战术指标的前提下，根据多作战体所感知的目标状态和战场态势实时的将任务分配给各作战智能体进行协同作战，使得作战体系的整体作战收益最大，付出的代价最小，必须正确处理好协调、协作与协商的关系。

在满足无人作战系统计算能力和作战功能的前提下，对感知信息基于数据链进行共享及汇总决策，求解最优作战方案，其本质就是最优决策问题。对应方案可以分为集中式与分布式两种类型。集中式的最优结果求解很难获得，因为它们需要评估大量候选解决方案以保证最优化，其计算复杂度受所求解问题规模的影响，导致难以实现对战场态势变化的快速反应。分布式的最优求解则是将问题分布于各无人作战体，团队所有成员参与问题求解计算，最后通过信息交互实现统一目标，其计算结果具有更好的鲁棒性和灵活性。

物联网技术 物联网是指通过信息传感设备，按约定的协议，将任何物体与网络相连接，物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟蹤、监管及协同控制等功能。物联网技术的发展给军事变革带来新的契机，依托物联网强大的数据采集、存储和处理能力，在无人作战系统中使用物联网技术，可以极大提高无人作战装备的智能化交互协调;能够建立起更有效的侦察预警指挥打击体系，实现多位一体的作战网络系统;能够实时准确获取全方位的信息及情报，并基于数据库、云计算以及数据挖掘等技术对获取的海量数据进行智能化分析处理;能够很好地将多平台之间进行有机融合，密切配合完成军事任务。

土耳其TB-2型无人机在纳卡冲突中扮演了关键角色

5G技术 第五代移动通信技术（5th Generation Mobile Networks，简称5G）是最新一代蜂窝移动通信技术，使用超高频（3～30吉赫兹）频段进行通信以实现速度更高的数据传输，是2G 、3G和4G的延伸。5G的性能目标是提高速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。

军用无人作战装备快速扩展的应用场景也对通信能力提出了更高要求，特别是其应用在侦察监测、集群协作、自动飞行、导航等方面，涉及到海量视频数据的传输，需要较高数据速率和较低时延，而非高清的搜寻跟踪等场景可以容忍较高延时，但依然要求一定传输速率。依靠5G技术的高速率、高可靠、大连接、低延时的特性，以及它采用的大规模多入多出（Massive MIMO）等独特技术，无人作战系统在通信及数据交互上可以更为迅速准确，能极大提高战场通信能力，加速无人作战平台的智能化，满足军用无人作战装备的多样化作战任务需求，推动无人作战装备的大规模集群作战，并提升其智能性及自主性，显著降低成本。而且由于5G技术具有更高的带宽和传输速率，因此能够在保证通信效率的前提下，进行更高级别的数据加密，将提高军用信息传输的保密性，增强战场的信息保护和信息对抗能力。

尽管目前5G技术尚未完全成熟，但随着5G技术发展完善，结合物联网技术和5G技术的“万物互联”将逐渐成为现实，推动战场全域信息终端和平台的互联，形成覆盖空天海陆等多维一体的信息网络，实现高度一体化战场控制。同时，5G将与人工智能技术进一步融合，加速军队的智能化建设，大幅增强无人作战力量，形成智能化的军事新体系，从而极大改变未来作战的模式。

随着相关技术的不断成熟，在未来战争中无人作战将会成为主流。

责任编辑：彭振忠