2025-07-07
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期。文章认为,俄乌冲突双方大规模运用无人机遂行侦察任务,并歼敌有生力量、装甲目标,这引发了战术、部队组织形态、武器运用样式等系列变化,无人机将成为未来战场的主要力量,其作战模式将由“单人单机”向集群作战发展,由此产生对无人机集群的指控问题,俄军在此领域已落后于乌军。文章综合分析特别军事行动中无人机的运用特点,以及载人航空兵自动化指控系统的技术特点,在此基础上提出了无人机集群自动化指控系统的技术路线图,以期为俄军指挥员、指挥机关、技术专家提供决策参考。
特别军事行动从根本上促进了战术战法与武器装备的发展。不论是俄军还是乌军,其陆军和空军部队的主要作战特点之一是大规模使用无人机。无人机在很大程度上已经改变了传统陆海空战术,这种推力又返过来要求部队改进提升军事技术水平。
早在数年前,乌克兰陆军旅级部队已经组建了攻击无人机连。乌军在评估其作战成效后,又进一步将无人机连升格为无人机旅。2024年2月,乌总统泽连斯基宣布成立一支新型作战力量——无人系统部队。俄罗斯随后也做出类似决定。2024年12月16日,在俄联邦国防部扩大会议期间,俄最高军事统帅(即总统)宣布组建新兵种——无人系统兵,计划2025年第三季度完成组建。组建无人系统兵不仅要求对无人机进行统一化和现代化,总结吸收特别军事行动中无人机的使用经验,还需要一种可对无人机集群实施自动化作战指控的方法。目前,俄国防部对此问题尚未充分论证研究,而乌军已经走在前列,于2024年3月在其Delta战术级自动化指控系统中融入无人机自动化指控模块。由此可见,在组建无人系统部队、发展无人机集群自动化指控系统方面,俄军已落后乌军约1.5~2年。这种差距使得乌军在战场上赢得对俄军的军事技术优势,应当尽快予以消除。
可以预测,无人机指控系统的发展趋势是由“单人单机”手动操控的初始阶段,向高度自动化指控阶段过渡。在此发展历程中,起关键作用的因素包括:
——无人机遂行作战任务更加复杂,要求由单一类型无人机编组向不同类型无人机的混合编组过渡。
——单凭人力难以胜任对无人机的长期稳定指控(1个人只能操控1架无人机20~30分钟),长期操控后注意力会下降并出现失误。
——为指控无人机可使用人工智能解决如下任务:航线控制,其中包括在缺少卫星无线电导航系统支撑情况下,仅依靠目视地标进行导航;自主搜索、打击目标;对指定区域进行侦察;在战斗接触线附近解决后勤物流任务;当与无人机操作员失联时,自主脱离敌方设置的电子压制区。
早在20世纪50年代,防空系统无法以手动模式应对密集空中突袭,导致防空自动化指控系统应运而生。无人机指控也会经历相似的发展路径。为提高对无人机集群的指控效率,需要建立一种自动化指控系统,其功能应类似于载人航空兵的自动化指控系统。目前俄国内关于无人机指控问题的研究,绝大多数集中于开发专门的无人机机载指控系统,仅适用于某一种特定型号的无人机。对如何发展无人机集群指控系统的公开研究尚不存在。
本文旨在分析无人机在战斗行动和特别军事行动中的使用特点;分析有人航空兵自动化指控系统作为无人机集群自动化指控系统的原型机的可行性;提出关于无人机集群自动化指控系统的功能、任务和技术框架。
特别军事行动与以往任何军事冲突都不同的是,对抗双方都非常广泛地使用各种类型和功能的无人机。空军部队中主要使用跑道起降式无人机,遂行战术侦察任务,并在敌方防空杀伤区以外与载人航空兵共同执行任务。陆军部队主要使用小型垂直起降无人机,用于侦察、监视、炮兵火力校射,也可作为火力打击手段。如对敌目标实施火力打击,可选择使用一次性攻击无人机(通常被称为“巡飞弹”或 “自杀式无人机”)和多次使用无人机(携带低当量弹药)。
乌军大量使用重型四轴、六轴和八轴无人机,有的是通过农用无人机改造而成。俄军积极使用“柳叶刀”、“立方体”等批量生产的一次性攻击无人机。此外,双方大量使用简单便宜的四旋翼FPV无人机,通过加装简易爆炸装备成为一次性攻击无人机。FPV无人机的操作员通过虚拟现实眼镜实现“第一人称”远程控制,并可接收无人机光电设备(视频摄像头)回传的信号。
对特别军事行动经验的分析表明,对遂行作战任务的无人机进行指控,要考虑如下特点:(1)特别军事行动框架内密集使用侦察无人机、“柳叶刀”类型的一次性攻击无人机、重型四轴无人机、小型FPV无人机。(2)通过无线电控制指令实现对无人机的指控、传递无人机操作员的指令并回传无人机遥测数据。这种指控通常由操作员以第一人称视角,利用无人机摄像头回传的实时视频信号进行控制。(3)按照“单人单机”原则实施指控,无人机自主行动能力有限(直线飞行到指定点或沿指定路线飞行);无人机集群作战能力受制于操作员之间的协同行动能力;单个无人机操作员无力指控无人机集群作战。(4)无人机使用的通信线路包含无线电控制指令和视频信道,由不同的开发者设计研发,尚未实现标准化,互不兼容;商用无人机的无线电控制指令和视频信道是标准化的,通常基于4G、LTE、Wi-Fi、WiMAX等国际移动通信标准协议。(5)在无人机与操作员之间,无线电控制指令和视频信道通常是按“点对点”原则组织的;单个无人机的通信和指控信道并没有联结成网,在遭到压制时不具备网络中继和重新配置信道的能力。(6)大量无人机在同一协议(例如Wi-Fi)、同一频段工作,要求使用宽带传输视频信号,必然导致可用的电磁波频段迅速饱和。即使没有敌方电子对抗手段的影响,己方通信也可能因互相干扰造成通信阻塞。(7)无线电控制指令/遥测数据信道和视频数据的传输,具有低抗仿真性、低抗侦察性、低抗干扰性。(8)无人机指控系统通常是各自为战的,只适用于某一特定类型的无人机;无人机操作员使用的指控协议、指控软件硬件综合体不统一;无法将新型无人机接入现有无人机指控系统。(9)无人机指控系统与无线电通信设备通常合为一体,无法做到离散配置,这削弱了战场上的安全性。
上述有关无人机集群自动化指控系统的分析表明,“边界-ME”、“大庄园-TPE”、“谢涅日湖-M1E”等战役战术级航空兵自动化指控系统可以成为无人机集群自动化指控系统的原型机。
战役战术级航空兵自动化指控系统用于对航空兵团作战行动实施自动化指挥,涵盖独立作战行动以及在防空集群(兵团)编成内的协同作战行动。此外,该系统还具备必要的信息计算和战役战术功能。
载人航空兵自动化指控系统由以下要素构成:1、航空兵团(基地)指挥所自动化综合系统。2、远程指挥所自动化综合系统。3、基地机场自动化综合系统。4、地面通信线路和指令传输站。
载人航空兵自动化指控系统的功能模块包括:空中态势感知子系统;作战规划与指挥辅助决策子系统;机场运行规划子系统;航空兵团(基地)作战潜力统计子系统(计算弹药、油料、备件及其他物资器材的储量和消耗量);地对空通信子系统;数据交互子系统(负责与防空兵团自动化指控系统交互数据)。
载人航空兵自动化指控系统负责:获取、存储、PG电子游戏科技处理和显示各类数据,包括空中态势、飞机及其所属分队的状态和战备水平、后勤和航空工程保障水平、机场状态、基地和战斗行动区域的气象情况、作战任务遂行情况;遂行战斗任务期间对战机(编队)进行实时指控,与机组人员和机载指控设备交互数据,接收飞行信息和遥测数据;根据不断变化的战术态势,解决作战规划与战斗保障任务,拟制作战方案并提交给自动化指控系统操作员(领航员)审批实施,对作战任务遂行状态进行控制;对作战过程进行文档化处理,生成指控数据并发布报告文件;向上级指控系统提供有关战机编队、战备状态、战斗行动结果的正式报告;确保与协同作战之歼击航空兵、地空导弹部队和电子战部队所属自动化指控系统之间的信息交互;监督通信线路及各种自动化设备的状态(包括上级部队及协同部队所属);对战勤班成员开展各类空战场景训练。
总而言之,现有战役战术航空兵自动化指控系统可以作为无人机集群自动化指控系统的蓝本,但需根据无人机所执行任务的特殊性,对功能和技术外观进行现代化改造。
无人机集群自动化指控系统的功能——在无人机遂行独立作战行动或在集群编成内行动时,对处于飞行状态的无人机实施指控,并执行相关信息计算及其他战役战术任务。无人机集群自动化指控系统遂行任务清单涵盖:
2、收集、处理、显示无人机(无人机集群)战备状态、航空工程保障水平、基地状态、储备状态等信息。
3、收集、处理、显示无人机部署区和任务区的气象条件数据、任务遂行进展和结果。
5、根据实时战场态势,为无人机遂行典型任务提供行动规划与保障。①无人机侦察:光电侦察、无线电和无线电技术侦察、雷达侦察,并将侦察结果上传至任务相关的兵力兵器指控系统;②为导弹兵与炮兵部队及其他陆军兵种部队提供火力校射保障;③建立侦察打击回路(例如,将侦察无人机与巡飞弹组合使用);④指控具有机载人工智能系统的无人机群,对指定区域进行自主搜索并毁伤查明目标;⑤为远程高精武器、防空兵器、航空兵器等装备提供目指保障,支持对敌纵深目标发动超视距打击;⑥建立虚拟电磁环境,模拟无线电信号源,建立虚构的兵力兵器集结点;⑦向敌后方投掷自动干扰装置以破坏敌防空资源。
7、与受控无人机的机载设备进行数据交换,自动向无人机发送控制指令,接收来自无人机的遥测数据。
9、根据遂行任务所需通信资源(频率、时间、电力和空间),灵活选择无人机自主控制、半自主控制或手动控制模式。
10、解决无人机起飞、降落和导航问题,包括在无法访问卫星无线电导航信号的情况下。
12、向上级系统和协同系统通报有关无人机群指控状态、战备水平和行动结果。
无人机集群自动化指控系统主要包括:态势感知模块;无线电技术保障模块;指控模块;电磁态势监控模块;电子战模块;通信模块;自动化工位;信息交互融合设备。
指控模块用于指挥控制无人机以解决特定作战任务,并负责对其他模块和自动化设备的运行实施统筹协调。其构建原则:该模块应当具备对无人机飞行状态及机载设备的控制能力;确保在无人机行动方案获批后,根据当前态势自动实施无人机行动方案;具备对所有类型无人机的指控能力,具有可视化操作系统,应同时提供对单个无人机和无人机群的控制;采取“即插即用”模式,以最低的人力成本(即减少无人机操作员数量)快速“联接”各类无人机;为控制单个非智能无人机,应在该模块中嵌入典型作战任务行动方案(如手动模式的“FPV无人机第一人称控制”,半自动模式的“自主搜索”、“沿指定路线飞行”、“监控指定地形”、“搜索移动目标”、“搜索热反差目标”、“搜索无线电信号源”,全自动模式的“对指定区域进行侦察并上传查明目标”、“搜索指定类型目标并予以摧毁”)。
电磁态势监控模块用于收集、汇总当前电磁态势数据(来源于无线电和无线电技术侦察设备),为无人机通信、实施电子对抗提供支撑。其构建原则:确保自动收集来自于空基和陆基无线电和无线电技术侦察设备的信息,定位无线电信号源并判明类型、敌我属性,确定被占用信号频段、频率代号、可用频段,根据敌方无线电信号源频率和信号构成特征提供目指保障;查明无线电信号源属于地面无人机指挥所或被控制无人机,建立频率分布图;向电子战模块发布压制敌方无人机控制频段的目指信息,向态势感知模块提供无线电线号辐射源、类型、隶属关系等信息,在指控己方无人机时向通信模块提供空闲频段、占用频段相关信息。
电子战模块用于指挥控制电子战设备以对抗敌方无人机。其构建原则:以自动模式压制指定频段和频率,根据情况灵活选择阻塞式干扰、带状干扰、脉冲式干扰、欺骗性干扰、随机干扰、固定频率干扰等干扰模式;筛查并禁用己方被压制的频率;自动与电磁态势监控模块交互无线电信号、类型、参数等信息;自动与通信模块和无线电技术保障模块交互所用无线电频段相关信息。
通信模块用于与受控无人机的机载设备交互数据,包括自动化报送指令、接收飞行信息和无人机遥测数据,以及控制通信设备工作模式。其构建原则:应根据网络中心化原则组织无人机与地面无线电通信设施之间的数据交换,并确保在无线电控制指令受压制或用户之间失去直接无线电联系的情况下,重新配置数据传输路线;空中通信网络采取自组织网络、Mesh网络和MANET网络协议;在指挥控制非自主FPV无人机时,应按“点对点”或“点—中继器—点”原则组织通信;在以半自主或自主模式指控无人机时,应使用超宽频或伪随机频率的抗侦察、抗干扰信号,可按“多通道”原则组织通信;各通信频道(包括同一频段上的信道)按空间分离原则组织运行,以降低被敌电子压制的概率;无线电通信信道应具备自适应调整能力;无人机无线电控制网络使用的物理、信道和网络层协议,应针对所使用的所有无人机和地面无线电通信设施进行统一和标准化;为统一无人机无线电通信设施和地面无线电设施的硬件和软件基础,以及对其进行快速更新,可以采用软件定义无线电SDR(SoftDefinedRadio)技术;在一组紧密飞行的无人机内,全光通信(编注:指用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术)或定向激光通信可用于在无线电静默模式下交换数据;确定并监管无人机数据交换通道加密方法,同时考虑到所需带宽、传输信息效率、加密速度等要求。
无线电技术保障模块用于控制无线电导航技术设备和光电设备的工作模式,保障无人机按规定路线起降。其构建原则:必须确保对已起飞、降落、进入行动路线的无人机进行登记;无人机的主要导航模式可以是卫星无线电导航、地形电子地图导航或AI模式下的视觉导航;在“自主返回”模式下,宜使用具有特定信号签名的无线电信标;在敌方使用电子战手段的条件下,宜使用光信标天文导航。
工位用于向值班人员显示各类信息:当前态势和受控无人机的信息;信息计算和战役战术任务结果;关于受控兵力兵器的技术准备数据;接收来自无人机操作员的指令。工位要素包括:侦察工位和战术态势工位;雷达和无线电技术侦察工位(监控电磁态势、组织电子对抗);无人机通信组织和无线电技术保障工位;作战指挥员工位。工位应当是可移动的,在远离无人机集群自动化指控系统主要模块情况下,应预先完成拆卸和安装。
信息交互融合设备用于支持以上各模块之间,以及无人机集群自动化指控系统与外部设备之间的信息互通。
本文通过分析战役战术航空兵自动化指控系统发展现状,提出关于创建无人机集群自动化指控系统的建议。作者希望其理念能获得俄军相关指挥员、指挥机关、军事专家的认可,为提高俄军大规模无人集群作战效率提供理论参考。