无人机智能化发展概况

本文首发“温哥华的鱼”，作者授权推送

如今无人机已经进入井喷时代，装备数量越来越多，应用范围越来越广。连胡塞武装、叙利亚、阿塞拜疆这样空中力量孱弱的军队都运用无人机创造出很多经典战例，取得了和投入不相称的战果，以致舆论对主战坦克在未来战争中的地位都产生了怀疑。

> 2020年纳卡冲突中，阿塞拜疆军队用无人机击毁了22辆亚美尼亚坦克

乌克兰战场上的无人机

在去年开始的乌东新一轮冲突中，顿巴斯地方武装严重缺乏防空能力，经常遭到乌克兰政府军新装备的土耳其制TB2无人机集中攻击，损失了大量武器设备。过去的战例证明部署在叙利亚、利比亚和纳卡地区的俄制“铠甲”、“道尔”、“山毛榉”等高性能防空导弹系统都无法有效拦截无人机，因为它们体型过小，雷达反射面积、飞行速度都远小于喷气式作战飞机。

这次乌克兰战争爆发后，乌克兰无人机在初期的局部战场上也给俄军造成了一定麻烦，但是已经无法发挥出举足轻重的作用。因为俄军高度重视反无人机作战，在俄乌边境部署了西部军区直属的一个电子战旅，它比集团军属电子战部队装备更齐全，作战能力更强大。
西部军区拥有第15和第16两个电子战旅，装备了“摩尔曼斯克”BN等多种大型旅级电子战系统，可以对数千平方公里范围内的敌方飞机和无人机发动电子攻击，同时压制50架飞行高度3万米以下的战术飞行器，干扰它们的制导雷达、火控雷达和数据链。下属的战术电子战营拥有“Infana”电子战系统，包括多座R-330Zh/R-934电子干扰站；独立电子战连则配备了Klasuha-4和Qiubo-3电子干扰车。

> 2019年部署在卢甘斯克的俄军旅级大型电子战干扰系统，曾经干扰过在乌克兰活动的“全球鹰”
俄军对TB2的评价相当低，认为它是低技术产品，只能打击弱国，面对拥有完整作战体系的俄军效能几乎为零。因为TB2没有安装卫通设备（改进型TB2S才有），只能由地面站无线遥控，极限通信距离仅有150公里，无论是电子干扰还是直接打击地面站都可以迅速压制该系统。俄军的Triton M1电子对抗系统近日就至少“击落”了两架乌军的TB2，乌空军和海军一共只拥有约20架，开战第二周起已经很难看到无人机的战果。

> Triton M1移动电子对抗系统
另一方面俄军的无人机到目前为止也没有出彩的表现，媒体上几乎不见报道。究其原因至少有三种可能性，一是整个媒体舆论都受到西方控制，没有相关的战例报道流出；二是俄军仓促出兵，无人机部队没有到位或者陆空协同不佳；三是乌军在美国及北约的帮助下拥有了压制俄军无人机的能力。
但是就此说俄军不重视无人机或者无人机作战水平很低肯定是不准确的。和反无人机能力一样，俄军也非常重视无人机的战术运用，进行了大量研究、测试和评估，各级部队装备了多种类型的无人机。

> 2019年俄陆军装备展览会上展出的Eleron-3（前）、Orlan-10（中）和Forpost（后）无人机，这三型均在叙利亚参加过实战
2020年9月举行的高加索2020大规模军事演习上，俄军还首次演练了无人机蜂群战术，上述3种无人机和其它无人机协同作战，从超低空到高空展开了全方位侦察和打击行动。虽然从技术角度讲这还称不上真正的自主作战蜂群，但确实体现了俄军在无人机战术上的进步。

> 俄军士兵在南部军区卡普斯汀雅演习场操作Orlan-10无人机群
俄军已经将无人机高效地集成到炮兵作战中，尤其是远程火箭炮兵：在乌东作战中乌军在观察到俄军无人机几分钟后就会遭到火箭炮的准确覆盖，这种察-打作战模式曾经在泽莱诺皮利亚的战斗中轻松迅速地抹去了乌军两个营，并深深地引起美国陆军界的担忧。
过去俄军的每架无人机似乎都对应一个特定的炮兵单位，现在已经可以由��何一架无人机向任意炮兵单位提供目标数据。无人机群可以监视更广阔的战场，指挥“龙卷风”火箭炮打击90公里内的任何目标。今后还考虑将无人机和地面无人车辆协同作战，无人车辆作为无人机的载具和发射/回收平台，无人机还将为无人坦克等战斗车辆发现并指示目标。
传统上俄军更倾向于让无人机为炮兵服务，不过今后也将加强无人机自身的打击能力，做到察打一体化。

无人机智能化组网

随着各国对反无人机的日益重视，今后希望依靠无人机的单打独斗完成多样化任务将越来越困难，在完善的防空体系面前无人机生存力较低、无法灵活应对瞬息万变的战场态势。而类似“攻击-11”、XQ-58、S-70这样的高性能隐身化无人机研制、采购、运作成本都非常高昂，只有中美俄等军事强国才装备得起。无人机进一步发展的思路之一就是依靠智能组网展开“蜂群作战”，将低成本低性能的数量优势转化为高费效比的作战优势。
“蜂群作战”有三种方式，第一种是单机控制，纯粹的堆砌数量，升空的无人机各自接受地面遥控，相互之间无法进行数据交换，实际上还是各自为战。2021年3月胡塞武装使用12架无人机空袭沙特炼油厂就是这样的例子。

第二种是集中控制，由地面控制中心发出遥控指令统一指挥无人机群，无人机之间的分工协作、对战场空地情况的应变都由地面发送指令完成。无人机分别和控制中心单链联系，相互之间并不进行互联互通。这种方式容易实施，但是智能化程度不高，可靠性较差，一旦机群和地面之间的数据链受到干扰或者控制中心被破坏，空中的无人机群就变成了无头苍蝇失去控制。
2018年1月，叙利亚反对派武装组织了13架固定翼无人机以集中控制方式对驻叙俄军赫明梅空军基地和塔尔图斯后勤基地发动攻击，俄军通过电子压制和近防武器攻击俘获6架击落7架，但俄军地面战机也遭到一定损失。

> 炸伤多架俄机的叙利亚反对派无人机就是这种极其简易的黑市拼装产品，挂载8枚迫击炮弹改装的小型炸弹，集中使用也颇具威力
第三种是分布控制，无人机之间通过数据链联网，依靠集群智能共享信息、协同作战。地面控制只执行监控无需直接干预，令无人机群实现“发射后不管”的自主作战能力。这种去中心化的自组网能力可靠性高，无需外界干预，被切断和地面联系也能独立作战，损失部分无人机还可以重构网络不影响集群作战效能。
所谓集群智能就是一群简单的个体通过相互之间的合作与环境互交，激发出复杂的全局化智能行为。在自然界中狼群、鱼类、昆虫和鸟类都有类似的现象，群聚为一个整体躲避天敌、协作觅食，比如狼群的高度纪律性，蚂蚁和蜜蜂的分工，鱼群聚成球对抗鲨鱼等等。

无人机也同样可以组成蜂群，依托智能化组网发挥出远超过单机的作战效能。在军用无人机技术开发的深度和广度上中美位于第一梯队，比其它军事强国高出一大截。我军具体装备情况不了解也不便写，下面就以美军为例介绍一下无人机智能化的发展趋势。
目前美国国防部战略能力办公室（SCO）已经测试了“山鹑”无人机群，美国国防高级研究计划局（DARPA）正在开发“小精灵”（Gremlins）、“进攻性蜂群赋能战术”（OFFSET）等项目，美国空军在先锋计划的框架下有“金帐汗国”和“天空伯格”等计划，美国海军研制了较小型的“郊狼”和“蝉”无人机群。
【 “山鹑”（Perdix）计划】
这是SCO的一个试验项目，用于开发能够自主执行空中监视任务的微型无人机群。无人机由麻省理工学院林肯实验室研制，长16.5厘米，翼展30厘米，重290克。采用碳纤维串列双翼构型，机翼可折叠以减小储存空间，后翼两端弯曲向上作为垂直安定面。3D打印的低风阻塑料机体内搭载锂电池和一部小型相机，后置螺旋桨直径6.6厘米，续航时间20分钟，最大速度113公里/时。

“山鹑”采用商业货架部件制造，成本足够低廉，为一次性使用的无人机，机载软件可以接受升级，无需硬件改动。作战时由战斗机挂载的特殊容器在空中释放，用降落伞减速，机翼展开后自主飞行。

多架“山鹑”组成机群通过数据链自组网构成一个无领导的蜂群，共享一个分布式的集体“大脑”，依靠群体智能技术做出集体决策、自适应编队和自主修正，集体确定是否完成任务，比地面遥控反应更迅速。微小的体积能够轻易躲避普通火力攻击，机群可以自适应无人机数量的变化。
“山鹑”机群可以低空扫描一个特定区域，通过AI/人脸识别技术确认敌方战斗人员和高价值目标，并申请引导邻近武器平台发射的导弹展开攻击。“山鹑”还具备防御能力，可以作为诱饵保护己方战斗机，或者监控地面以防己方步兵遭到伏击。
2016年10月25日，美国海军3架F/A-18F战斗机在中国湖试验场成功释放了103架“山鹑”，这些无人机没有预先编程，根据地面出现的目标分别完成了4项任务，最后全部进入一个直径一百米的圆形轨道飞行，编队非常密集但实现了自主避撞。

【 “小精灵”（Gremlins）计划】
DARPA于2016年启动的“小精灵”计划将验证使用轰炸机、运输机一类的大型飞机（也包括战斗机或小型固定翼飞机）在防区外空中发射大量低成本无人机的能力，在完成任务后再使用特别改装的C-130进行空中回收，返回基地后经过检测、加油可以在24小时内再次出动。

Dynetics公司为“小精灵”计划设计制造了5架X-61A无人验证机，重量680公斤，机长4.2米，可旋转90度收纳在机身底部的平直机翼翼展3.47米，采用一台威廉姆斯F107涡扇发动机，飞行速度0.6马赫，最大滞空时间4小时，作战半径560公里时可在任务区滞留1个小时。
2021年10月首次实现了X-61A的空中回收，一架改装过的C-130使用一套由格栅翼稳定的对接牵引系统和可伸缩夹具在无人机自主对接后将其吊入机舱内。空中收放作用的最高释放高度为1万2千米，最高回收高度6千米。

无人机可携带光电／红外传感器、合成孔径雷达、激光照射器、电子战系统或者武器载荷，最大载荷重量65.7公斤，在有人作战飞机的前方深入高威胁地区执行侦察、监视、情报搜集、电子战等任务，并通过“小精灵”之间的中继通信将数据传递给后方或者战区内的F-35打击编队。
和传统高性能飞行平台数十年的使用寿命相比，“小精灵”的预计寿命仅为飞行20次，因而可以极大降低制造和维护成本，而搭载的先进载荷经过空中回收能够安装在别的机体上继续使用。
目前X-61A作为验证平台还不具备自主任务飞行能力，需由控制员在母机或者地面遥控操作。今后的实用型号将实现智能网络化集群自主作战能力，搭载电子战套件、动能弹或小直径弹药等不同载荷全方位压制敌方防空系统。

【进攻性蜂群赋能战术（OFFSET）】
DARPA的另一项大型智能组网计划，着重解决城市战的难题。设想未来的小型步兵分队使用由多达250台小型空中/地面无人系统组成的异构集群在复杂的城市战环境中完成各种任务。
无人集群运用了先进的群体智能和人机互交技术，无人系统集群在复杂城市环境中自主部署，大规模分布式采集、传输战场信息，针对作战环境做出集体判断然后执行预设的战术任务操作，同时步兵分队可以通过互交干预、影响无人集群的行为。

通过大规模投入低成本无人作战系统立体覆盖整个区域，传统巷战中战场不透明、障碍物多、射击死角多等问题将得到突破性地解决。

【“金帐汗国”（Golden Horde）计划】
属于美国空军2019年设立的科技转型规划 - 先锋计划的四大项目之一，目的是开发网络集群化弹药系统，通过先进数据链将采用不同技术的库存弹药联结为一个集成系统。它采用一种被称为“Play calling - 呼叫启动”的半自主方式，当满足某些预设条件时将触发武器集群的协作行为，自主选择预设的交战规则投入攻击。

目前正在开发的验证性武器包括CSDB-1协作式小直径炸弹和CMALD协作式微型空射诱饵，都是在现役弹药的基础上集成先进网络和控制系统改进而来的。它们可以实时监测敌方防空动态并协同作出反应，遭到拦截毁伤后自动重组网、自主确定目标优先级并分配目标，在敌方采取行动之前发动有效攻击。而空军现有的弹药系统都只能执行预设的任务，如果敌情发生变化，预编程弹药将失效，必须投入其它具备相对应功能的武器。

2020年11月14日，佛罗里达州埃格林空军基地空军测试中心第96测试联队的F-16携带4枚CSDB升空进行“金帐汗国”计划的首次飞行演示。飞行中投掷了其中2枚，相互之间建立了通信联系并且发现了初始目标 - 一台GPS干扰机。随后2枚炸弹根据任务规划人员在起飞前制定的交战规则成功发现了2个具有更高优先级的目标，但因为软件问题主处理器无法将制导命令传输给弹载导航系统，只好攻击了最初的目标，首次试验只取得部分成功。
按项目计划2022年将在一个更加复杂的作战场景中试验将CSDB炸弹和CMALD空射诱饵集成在一个集群中协同作战。后者基于雷锡昂ADM-160空射诱饵改装，可由B-52、F-16、F/A-18等作战飞机携带投放，今后还将扩展到C-17、V-22等更多飞机和无人机。

ADM-160长2.38米，折叠弹翼展开翼展为0.65米，采用TJ-150涡喷发动机，速度0.8马赫，航程高达900公里。诱饵机群通过机载SAS特征增强系统可以模拟美军任何飞机（从B-52到F-117），令敌方防空系统无法分辨真实目标，C型还具备电子干扰能力。

【“天空博格”（Skyborg）计划】
于2019年加入先锋计划，开发用于高烈度战场的低成本、集群化、自主作战无人机（例如今年3月5日首飞的XQ-58），配合F-35和F-15EX等有人驾驶战机作战，也就是现在最时髦的“忠诚僚机”概念。

无人机依靠内嵌的人工智能系统和先进传感器，根据飞行员的设定自主检测空中和地面潜在威胁、对目标进行排序，选择打击或躲避敌机的合适交战程序（甚至还能作为诱饵吸引火力），有人机飞行员也会收到战场态势的关键信息。
“天空博格”不会取代飞行员，而是向他们提供关键数据以支持快速、准确的决策，共同建立更强大的态势感知和生存能力。它将成为美国空军的力量倍增器，以低成本的开放性、模块化、可扩展性技术创造全新的空中作战方式。
作为项目验证机的XQ-58A“女武神”无人机采用了背部进气、V型垂尾和S型进/排气道等隐身设计。机长8.8米，翼展6.7米，最大起飞重量2.7吨，最大速度0.85马赫，航程3900公里，机腹设有2个武器舱共8个挂点，载弹量250公斤，可携带JDAM、SDB小直径炸弹或者ALTIUS-600 小型无人机。

【“郊狼”（COYOTE）计划】
美国海军研究局（ONR）开发的“自主打击”无人蜂群，也就是海军用巡飞弹，主要配备无人水面舰艇（USV）和无人潜艇（UVV）平台。
有多家公司经手“郊狼”无人机项目，从2007年开始开发了Block 1和Block 2两个型号，雷锡昂在2015年收购了相关公司，整合在导弹系统分部旗下。“郊狼”可以执行情报搜集、战场监视、战术侦察和精确打击任务。2017年雷锡昂宣布正在开发Block 2的新改型，2018年美国陆军和陆战队都采购了这个型号作为反无人机拦截武器，采用直接动能碰撞或者破片杀伤的形式摧毁敌方高价值无人机。

> “郊狼”Block 1

> “郊狼”Block 2
Block 1机长0.91米，碳纤维折叠机翼翼展1.5米，重5.9公斤，采用发射筒发射。该机以电动螺旋桨为动力，巡航速度102公里/时，航程130公里，续航时间2小时。Block 2采用喷气发动机，速度提高了4倍，可以携带更先进的传感器。这两个型号都采用常规的“人在回路”控制方式，但从Block 1开始就具备蜂群作战能力，ONR将其集成到LOCUST低成本无人机蜂群技术项目中，可以多机协同大范围快速搜索战区，自主或者经人工批准后同时攻击多个目标，在支持陆战队两栖作战以及海军濒海作战对付小型高速快艇集群进攻等方面具有广阔的作战前景。

2021年2月，海军向雷锡昂授予了价值3千3百万美元的Block 3型研发合同，具体性能尚未披露。
【“禅”（CICADA）计划】
CICADA是“近距离隐蔽自主一次性飞机”的缩写，正好组成英文单词“蝉”。它由美国海军研究实验室从2011年起开发，实际上就是一块会飞的电路板，重量只有65克，手掌大小由10个3D打印部件组成，结构极其简单但非常坚固。“蝉”没有动力和推进系统，从飞机或者无人机上投掷后依靠GPS制导滑翔降落在预定坐标点，定位精度5米，一次性使用，单价250美元。2012年在尤马靶场测试时从1.75万米高空释放，滑翔距离达到17.7公里，时速74公里。

“蝉”携带不同的轻型传感器通过内嵌在机翼上的天线向后方发回降落地点的各种战场情况，比如气温、气压、湿度等大气数据，麦克风窃听，摄像头拍摄的敌后交通状况，震动传感器判断车辆类型，生化探测器检测生化沾染，磁场探测器检测水下潜艇等等。
最新的MK5型由标准的声纳浮标发射筒发射，每具发射筒可以将携带的全部32架“蝉”同时发射出去，通过数据链自组网，在目标区建立一个稳定的传感器网络。美国海军正在计划进行超级蜂群试验，由C-130一次性投放1千架微型无人机。

和越战中美国空投在北越的类似传感器相比，“蝉”所具备的精确定位能力可以更准确地降落在最合适的探测位置。因为成本极低，释放数量巨大，自身信号特征极其微弱，敌方无法彻底彻底清除所有布撒在战场上的微型传感器。
以上这些无人机看上去五花八门，研制单位众多，把它们串联在一起可以看出美国四个军种都在积极研制、部署各种类型具备智能组网能力的无人机蜂群系统，覆盖了十克级的“蝉”、百克级的“山鹑”、千克级的“郊狼”、百千克级的“小精灵”和吨级的“女武神”等各个量级。各异形态背后的共同特征就是低成本、大数量、网络化人工智能，成为有人作战系统的有利补充。

无人机智能化发展概况

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