近年來隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭向全域多維、無人化、智能化協(xié)同作戰(zhàn)形態(tài)進行擴展，無人機的戰(zhàn)場地位也逐漸從“戰(zhàn)場配角”發(fā)展成遂行更多作戰(zhàn)任務的“作戰(zhàn)主體”。2021年，在“多域戰(zhàn)”、“聯(lián)合全域戰(zhàn)”、“馬賽克戰(zhàn)”等新作戰(zhàn)概念的影響下，美軍繼續(xù)尋求利用人工智能技術、自主協(xié)同控制技術、韌性通信組網(wǎng)技術推進其無人機“蜂群協(xié)同”項目、有人無人協(xié)同項目發(fā)展以及對傳統(tǒng)無人機的現(xiàn)代化升級改造，從而實現(xiàn)無人智能化協(xié)同作戰(zhàn)能力提升，重塑美軍在未來戰(zhàn)爭中的不對稱技術優(yōu)勢。除了研發(fā)新型無人系統(tǒng)和技術外，美軍也在積極開展有人無人協(xié)同作戰(zhàn)能力的演練。2021年4月，美海軍舉行了“無人集成作戰(zhàn)問題”-21演習，涉及多個作戰(zhàn)域的有人/無人系統(tǒng)大規(guī)模編隊協(xié)同演習，成功演示驗證了有人/無人系統(tǒng)協(xié)同殺傷鏈，證明美海軍無人協(xié)同作戰(zhàn)力量建設取得初步成效。2021年，其他軍事強國在無人機領域也不甘落后，紛紛推進其符合本國特定需求的“無人蜂群”和忠誠僚機項目，其中以色列更是將其人工智能無人蜂群投入實戰(zhàn)，引發(fā)全球關注。

1??無人機蜂群協(xié)同技術日臻成熟，自組織網(wǎng)絡技術有望助力蜂群通信能力實現(xiàn)

美國國防高級研究計劃局（DARPA）認為高價值空戰(zhàn)裝備在大國競爭中將面臨巨大生存威脅，需要將昂貴的大型裝備的功能分解到大量小型平臺上，以隱蔽、分散及靈活的作戰(zhàn)方式應對反介入/區(qū)域拒止威脅。通過低成本、小型“可消耗”無人機蜂群之間協(xié)同作戰(zhàn)，可使作戰(zhàn)體系更加完善，大大提高作戰(zhàn)體系的綜合作戰(zhàn)能力、任務完成能力和戰(zhàn)場生存力。2021年，美軍依然是先進無人機蜂群技術發(fā)展的佼佼者，領跑于其他國家，其在典型無人機蜂群項目中取得階段性成果。DARPA首次空中回收“小精靈”（Gremlin）無人機試驗成功，邁出實現(xiàn)無人蜂群韌性靈活作戰(zhàn)能力關鍵一步；進攻性蜂群使能戰(zhàn)術（OFFSET）也完成最終場地測試，即將在美陸軍遠征實驗進行戰(zhàn)術演練。俄空天軍正在研發(fā)用于摧毀敵防空系統(tǒng)或遂行電子戰(zhàn)任務的“閃電”蜂群無人機。以色列軍方在與哈馬斯組織的交戰(zhàn)中首次使用人工智能無人機蜂群，掀起了無人智能化戰(zhàn)爭序幕。在無人機蜂群協(xié)同作戰(zhàn)中，穩(wěn)定可靠的蜂群通信系統(tǒng)至關重要。美國Domo戰(zhàn)術通信公司（DTC）推出了兩款微小型無人機機載無線電系統(tǒng)，或將利用移動自組網(wǎng)技術助力蜂群組網(wǎng)通信能力實現(xiàn)。

（1）DARPA首次空中回收“小精靈”無人機試驗成功，邁出實現(xiàn)蜂群韌性靈活作戰(zhàn)能力關鍵一步

長期以來，美軍不斷提升有人機各項性能，但在設計、作戰(zhàn)使用和替換等環(huán)節(jié)資金投入巨大。在國防預算有限的大環(huán)境下，美軍開始考慮采用分布式低成本無人機蜂群替代有人機執(zhí)行任務。2015年9月16日，DARPA公布“小精靈”項目跨部門公告，尋求強對抗環(huán)境下低成本小型無人機集群創(chuàng)新技術及系統(tǒng)解決方案，設計低成本、可重復使用的“小精靈”無人機以及機載型無人機發(fā)射回收設備?！靶【`”項目旨在實現(xiàn)無人機蜂群通過C-130運輸機、B-52/B-1轟炸機等平臺空中發(fā)射，在空中組網(wǎng)和其他有人平臺協(xié)同執(zhí)行ISR、電子戰(zhàn)、破壞導彈防御系統(tǒng)等任務，完成任務后通過C-130運輸機最大限度回收。

2021年11月，DARPA宣布其具備分布式協(xié)同作戰(zhàn)能力的“小精靈”項目在2021年10月進行的第四次飛行試驗中，首次成功完成了空中回收無人機試驗任務。兩架X-61“小精靈”無人機在完成全部自主編隊飛行后，由一架C-130運輸機成功回收了其中一架X-61“小精靈”無人機。無人機空中回收技術被認為是“小精靈”項目最具挑戰(zhàn)性的關鍵環(huán)節(jié)，對未來實現(xiàn)分布式空中作戰(zhàn)至關重要。測試視頻顯示，C-130運輸機放出機械臂后，“小精靈”無人機與其順利對接，隨后收起機翼，被機械臂帶回機艙內(nèi)。此次無人機空中回收試驗成功證明了安全、可靠的空中回收技術的可行性。

圖1  X-61“小精靈”無人機執(zhí)行空中回收任務

為滿足實戰(zhàn)化要求，DARPA“小精靈”項目的最終目標是30分鐘內(nèi)完成四架X-61“小精靈”無人機的空中發(fā)射和空中回收任務。DARPA表示，對X-61“小精靈”等無人飛機進行安全、有效和可靠的空中回收的成功試驗，將極大地擴大在飛行中部署和回收無人機的范圍和潛在用途，可通過現(xiàn)役大型飛機在空中投放攜帶偵察與電子戰(zhàn)載荷的無人機對對手防御系統(tǒng)實施攻擊，同時使有人平臺遠離敵方防御系統(tǒng)，降低被攻擊風險。

DARPA“小精靈”項目未來還需要通過大量仿真或演習進行論證，解決復雜環(huán)境下“小精靈”無人機與有人機的協(xié)同作戰(zhàn)問題，以及進一步放寬無人機的行動權限，提高行動自主性。

（2）DARPA“進攻性蜂群使能戰(zhàn)術”（OFFSET）完成最終場地測試，蜂群戰(zhàn)術即將參與美陸軍演練形成作戰(zhàn)能力

為提升無人蜂群輔助地面部隊的作戰(zhàn)效能，DARPA開展了“進攻性蜂群使能戰(zhàn)術”（OFFSET）項目，旨在通過開發(fā)蜂群技術，創(chuàng)建100種無人蜂群戰(zhàn)術，使用自主系統(tǒng)可以理解的算法來實現(xiàn)蜂群指揮官的意圖，并驗證由250個無人系統(tǒng)組成的自主蜂群協(xié)同行動，以輔助未來小型地面部隊在復雜城市環(huán)境中執(zhí)行任務。OFFSET項目自2017年啟動以來，共進行了5次“蜂群沖刺”（也稱為現(xiàn)場實驗（FX）），每6個月進行一次，主要聚焦以下5個領域：蜂群戰(zhàn)術、蜂群自主性、人-蜂群編隊、虛擬環(huán)境以及物理測試平臺。

圖2 DARPA OFFSET項目第六次現(xiàn)場試驗（FX-6）

2021年11月，DARPA OFFSET項目在卡西迪聯(lián)合武器集體訓練設施（CACTF）進行了第六次，也是最后一次現(xiàn)場實驗（FX-6）。FX-6中部署了大量自主空中和地面車輛，測試蜂群系統(tǒng)綜合任務能力。在此次實地測試中，兩家蜂群系統(tǒng)集成商諾格任務系統(tǒng)公司和雷神BBN技術公司負責在物理和虛擬環(huán)境中設計、開發(fā)并部署一個開放式蜂群架構。該蜂群系統(tǒng)由一個可擴展的基于游戲的架構組成，能夠設計和集成蜂群戰(zhàn)術、人機系統(tǒng)團隊協(xié)作的沉浸式接口，以及一個由數(shù)百架小型無人機和地面機器人組成的物理測試平臺，用以驗證新能力。該測試平臺由小型無人系統(tǒng)組成，包括背包大小的自主裝置以及多旋翼和固定翼飛行器。蜂群指揮官負責執(zhí)行蜂群戰(zhàn)術，利用沉浸式蜂群接口指揮并控制蜂群，例如虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、平板電腦以及智能手機，完成FX-6測試任務。

為了推動OFFSET項目向實用轉化，DARPA計劃于2022年2月在佐治亞州本寧堡舉行的2022年美陸軍遠征戰(zhàn)士實驗（AEWE）上展示無人蜂群作戰(zhàn)能力。

（3）俄空天軍研發(fā)“閃電”蜂群無人機

在蜂群無人機戰(zhàn)術高速發(fā)展的當下，美歐等軍事強國或軍事集團相繼推出了自己的蜂群無人機研制計劃。俄羅斯也不甘落后，期望能在無人機蜂群領域搶占制高點。俄軍工企業(yè)2021年正在為俄空天軍研發(fā)“閃電”無人蜂群系統(tǒng)。該無人機系統(tǒng)由俄羅斯喀瑯施塔得公司研發(fā)，是一款由機載平臺發(fā)射的綜合打擊系統(tǒng)。它采用“蜂群”戰(zhàn)術，從機載平臺上大量投放后實施作戰(zhàn)，用于摧毀敵防空系統(tǒng)或遂行電子戰(zhàn)任務。這款無人機外形類似巡航導彈，機身細長，配備噴氣式發(fā)動機和折疊翼?！伴W電”無人機機長1.5米，翼展1.2米，設計時速超過600千米，可攜帶重約5千克至7千克的戰(zhàn)斗部或有效載荷，能從上方攻擊坦克頂部或打擊掩體內(nèi)的步兵。未來作戰(zhàn)行動中，“閃電”無人機系統(tǒng)通過機載平臺大量投放后，在飛行過程中相互配合，交換信息，對敵方防空系統(tǒng)進行壓制作戰(zhàn)。此外,“閃電”無人機系統(tǒng)還可執(zhí)行情報監(jiān)視與偵察任務，為己方指示打擊目標坐標。

（4）英國完成“蜂群無人機作戰(zhàn)效能提升”項目大規(guī)模演示驗證

英國國防科學技術實驗室（Dstl）2021年1月宣布完成了大規(guī)模蜂群無人機競賽，同時標志著實現(xiàn)了“蜂群無人機作戰(zhàn)效能提升”項目既定目標。此次競賽由英國國防部科學技術部和國防和安全加速機構（DASA）聯(lián)合資助，在坎伯里亞郡Spadeadam空軍機場舉行，競賽中無人機蜂群由5種不同類型、不同大小和具有不同作戰(zhàn)能力的固定翼無人機組成，攜帶6種不同類型的任務載荷，共完成了220多個架次的不同飛行任務。3名操作員利用藍熊公司的移動指揮與控制系統(tǒng)（MCCS）操控整個無人機蜂群。該系統(tǒng)可同時處理不同的協(xié)作式有效載荷分析任務，而無人機搭載的自主協(xié)同系統(tǒng)可使無人機蜂群協(xié)同執(zhí)行超視距任務。

（5）以色列首次在實戰(zhàn)中使用人工智能無人機蜂群

以色列是僅次于美國的無人機技術發(fā)達國家，無論是技術開發(fā)還是作戰(zhàn)運用方面，均成果顯著，走出了一條獨具特色的無人機發(fā)展之路。以色列軍方在2021年5月對哈馬斯組織發(fā)動空襲和導彈打擊期間，首次在實戰(zhàn)中使用了人工智能輔助的無人機蜂群，使以色列成為首個整合人工智能技術來指揮無人機蜂群作戰(zhàn)的國家。

在此次沖突當中，人工智能系統(tǒng)引導的無人機蜂群在邊境附近，摧毀了數(shù)十個目標，導致哈馬斯進行的突擊隊滲透行動、埋設路邊炸彈、反坦克導彈伏擊和狙擊手戰(zhàn)術遭到失敗。以色列的人工智能無人機蜂群主要使用的是雷神公司研制的微型多旋翼無人機。這種微型無人機可以在3600米高度飛行，續(xù)航時間為75分鐘，作戰(zhàn)半徑10公里，可以掛載3千克彈藥。這些蜂群無人機可相互通信、精確定位目標、協(xié)助其他無人機識別和攻擊對手。無人機蜂群可以在街道上執(zhí)行情報、監(jiān)視與偵察任務，隨時發(fā)現(xiàn)和跟蹤目標，對目標進行精確實時打擊。

以色列軍方的目標是在每一個旅建立起一支人工智能無人機蜂群連隊。這種由無人機蜂群、精確武器和C4I綜合電子信息系統(tǒng)武裝的連隊能夠獨立快速對復雜地區(qū)進行搜索、鎖定、目標評估和執(zhí)行打擊任務。

（6）德國開發(fā)無人機蜂群人工智能決策系統(tǒng)

德國亨索爾特（HENSOLDT）公司2021年11月宣布與漢堡海爾馬特?斯克米特大學展開合作，利用人工合成模擬環(huán)境為德國聯(lián)邦國防軍（DTEC）開發(fā)無人機蜂群戰(zhàn)術級人工智能快速決策系統(tǒng)。這項名為“鬼把戲”（GhostPlay）的技術開發(fā)項目由DTEC數(shù)字化技術研究中心出資贊助，整個項目為期3年，將于2024年底完成。GhostPlay項目重點研究人工智能技術能將軍事行動決策加快到何種程度，以及采用人工智能技術實施決策能產(chǎn)生哪些有利條件和行動風險。與此同時，該項目還要重點研究以人工智能技術為基礎的輔助決策系統(tǒng)怎樣實施決策，才能保證無人機蜂群傳感器-效應器網(wǎng)絡執(zhí)行復雜的壓制敵防空火力（SEAD）任務。此外，該項目還將研究無人機蜂群實施防御作戰(zhàn)時，各個作戰(zhàn)單元如何協(xié)同才能取得最優(yōu)防御效能。

（7）業(yè)界利用自組織網(wǎng)絡技術助力蜂群組網(wǎng)通信能力實現(xiàn)

保證無人蜂群機間快速、可靠的通信是實現(xiàn)無人蜂群協(xié)同作戰(zhàn)的關鍵。自組織網(wǎng)絡技術可為無人蜂群提供可靠并且實時的網(wǎng)絡通信，讓無人機可在作戰(zhàn)單元之間和指揮單元之間交換和中繼任務關鍵視頻和數(shù)據(jù)。通信范圍還可以通過中繼設備或其他支持網(wǎng)狀網(wǎng)的資產(chǎn)進行擴展，使之更容易實現(xiàn)無人機“蜂群”架構。

美國Domo戰(zhàn)術通信公司（DTC）在2021年推出了兩款專為尺寸、重量和功率（SWaP）受限的無人機系統(tǒng)應用設計的微型軟件定義無線電（SDR）收發(fā)信機，分別為SOL8SDR-M BluCore無線電模塊和SOL8SDR2x1W-P無線電模塊。它們都采用DTC公司最新型MeshUltra移動自組網(wǎng)波形（一種單向編碼正交頻分復用（COFDM）波形），同時滿足小型無人平臺要求，支持高速、遠距離、加密數(shù)據(jù)鏈路，具有較低尺寸、重量和功耗（SWaP）特點。

圖3 搭載有SOL8SDR-M BluCore無線電模塊的小型無人機

DTC公司的MeshUltra波形能夠在同一頻率上支持超過80個節(jié)點，共享網(wǎng)絡數(shù)據(jù)吞吐量。MeshUltra允許在點對點、點對多點和多點對多點配置的無線節(jié)點之間交換數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)更大范圍、更高可靠性和更高吞吐量。當網(wǎng)絡節(jié)點移動時，MeshUltra將重新配置網(wǎng)絡，自動計算哪些節(jié)點在范圍內(nèi)，以及在節(jié)點間交換數(shù)據(jù)的最有效路徑。MeshUltra波形頻譜效率高，可在1.25MHz、1.5MHz、1.75MHz、2.5MHz至20MHz的各種RF信道帶寬下工作，采用64QAM自適應調(diào)制，支持高達87Mbps的數(shù)據(jù)速率。

SOL8SDR-M BluCore無線電模塊重量僅為60克，非常適合超小型無人機平臺，如重量不到250克的微納無人機系統(tǒng)。該模塊能夠生成200mW射頻輸出，支持遠距離高數(shù)速率、超視距和城市應用。利用優(yōu)化的天線、射頻帶寬和額外的放大器配置，它還可實現(xiàn)250千米的通信覆蓋范圍。

美國網(wǎng)狀網(wǎng)絡技術開發(fā)商DTC公司推出的這兩款微小型無人機機載無線電系統(tǒng)能夠滿足最嚴苛的戰(zhàn)術應用，具備無人蜂群所需的移動自組織網(wǎng)絡通信能力，這或許將助力美軍無人蜂群協(xié)同作戰(zhàn)能力實現(xiàn)。

2??“忠誠僚機”項目持續(xù)推進，有人無人協(xié)同作戰(zhàn)能力加速形成

近年來，美軍高度重視無人自主系統(tǒng)及人工智能技術發(fā)展，以應對強對抗環(huán)境下的各類威脅。但是由于目前無人機的智能化水平不可能在短期內(nèi)達到有人機的程度，在未來相當長的一段時間內(nèi)，無人機和有人機之間需要“互補”，發(fā)揮各自優(yōu)勢，實現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)，將整體作戰(zhàn)效能發(fā)揮到最大?！爸艺\僚機”項目是當前最為典型的有人無人機協(xié)同作戰(zhàn)項目。2021年，以美歐為首的軍事強國均在大力推進“忠誠僚機”項目，并進行了相關演示驗證工作。美空軍“天空博格”（Skyborg）項目尋求開發(fā)一種基于人工智能算法的自主控制系統(tǒng)（ACS），而ACS將成為“忠誠僚機”項目的“大腦”，使無人機能夠自主執(zhí)行復雜的作戰(zhàn)任務，并與有人機實現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)。ACS系統(tǒng)在2021年至少三次進行試飛，完成了預定測試目標，無人機自主控制能力得到初步驗證。美空軍研究實驗室（AFRL）和DARPA分別提出了“機外傳感站”無人忠誠僚機和空射型無人機概念，引領“忠誠僚機”作戰(zhàn)模式不斷創(chuàng)新。此外，英國和澳大利亞也都在推進其各自忠誠僚機項目的發(fā)展。

圖4 “忠誠僚機”作戰(zhàn)概念圖

（1）美空軍加速“天空博格”項目關鍵自主控制系統(tǒng)測試，有人無人編隊協(xié)同即將實現(xiàn)

美空軍研究實驗室（AFRL）于2019年啟動“天空博格”項目，目標是尋求開發(fā)一種基于人工智能算法的自主控制系統(tǒng)（ACS），使其與模塊化、低成本無人機平臺相結合，使無人機能夠自主執(zhí)行復雜作戰(zhàn)任務，并與有人機協(xié)同工作?！白灾骺刂葡到y(tǒng)”未來將通過兩種模式參與空戰(zhàn)：一是集成在有人戰(zhàn)斗機中，作為虛擬副駕駛減輕人類飛行員負擔；二是集成在無人平臺上，實現(xiàn)無人飛行器自主駕駛。2021年4月、6月和10月，美空軍研究實驗室已至少3次開展“天空博格”（Skyborg）項目的無人機試飛。Kratos公司的UTAP-22“鯖鯊”無人機、通用原子公司的MQ-20“復仇者”無人機參與了試飛。

2021年4月29日，美空軍研究實驗室利用UTAP-22“鯖鯊”無人機完成了“自主控制系統(tǒng)”（ACS）首飛，歷時2小時10分鐘。在試飛中演示了一系列能力，包括導航指揮響應、地理柵欄反應、遵循飛行包線、實施協(xié)調(diào)機動等。

2021年6月24日，美空軍研究實驗室在“橙旗”演習中使用通用原子（GA）公司的MQ-20“復仇者”無人機再次對自主控制系統(tǒng)（ACS）系統(tǒng)進行了飛行測試。測試中，當無人機在理想高度實現(xiàn)平穩(wěn)飛行狀態(tài)后，MQ-20遠程操控員即將控制權移交給ACS系統(tǒng)。ACS系統(tǒng)完成了基本的自主飛行活動，展示了良好的協(xié)同機動能力。

2021年10月26日，美空軍研究實驗室在“橙旗”21-3大型兵力試驗中使用兩架MQ-20“復仇者”無人機第三次對“自主控制系統(tǒng)”（ACS）進行了為期數(shù)小時的飛行測試活動。此次飛行試驗除了演示傳統(tǒng)的導航指揮響應、地理柵欄反應、遵循飛行包線等能力外，著重展示了自主核心系統(tǒng)成熟的能力，在控制兩架MQ-20無人機自主飛行的同時，保持數(shù)據(jù)通信，以確保協(xié)調(diào)飛行。此次試飛也是“天空博格”項目首次進行無人/無人編隊飛行試驗。此次無人機自主編隊飛行試驗成功是“天空博格”自主控制系統(tǒng)邁向成熟的重要標志。

ACS系統(tǒng)在短時間內(nèi)多次試飛成功表明該系統(tǒng)具有較好的兼容性，能夠適應不同無人機機型，并快速形成作戰(zhàn)能力。“天空博格”項目未來試驗將聚焦有人機與多架ACS控制的無人機之間的編隊協(xié)同能力，預計2023年達到初始作戰(zhàn)能力（IOC）。

（2）美空軍尋求開發(fā)新型“機外傳感站”“忠誠僚機”

美空軍研究實驗室（AFRL）2021年10月分別授予Kratos防務與安全公司和通用原子航空系統(tǒng)公司一份價值1770萬美元的合同，開發(fā)并演示一種具有開放式結構的“機外傳感站”（OBSS）無人機。該無人機將成為未來有人戰(zhàn)斗機的忠誠僚機，負責收集高威脅地區(qū)的戰(zhàn)場情報，使用分布式傳感器網(wǎng)絡將該信息傳遞給其他資產(chǎn)或指揮中心，后者可根據(jù)該信息采取行動或與其他部隊共享?！皺C外傳感站”無人機將被設計成一種可消耗型、高度模塊化的常規(guī)起降噴氣動力無人機。這款無人機還將配備大量進攻性武器，作為載人飛機的武器艙擴展。Kratos防務與安全公司沒有提供有關這款無人機配置的其他細節(jié)，但該無人機可能是其改型版XQ-58A“女武神”無人機。

（3）美軍開發(fā)空射型無人機，未來空戰(zhàn)模式或將改變

當前的空中優(yōu)勢概念依賴于先進的有人駕駛戰(zhàn)斗機來提供制空能力，以有效發(fā)射武器。而空射型無人機旨在通過空中發(fā)射的無人機有效縮短攻擊距離，進行更有效的導彈射擊，進而讓載人平臺遠離敵人威脅，從而提高其生存能力?？丈渥鲬?zhàn)無人機可能會成為未來有人機/無人機編隊協(xié)同作戰(zhàn)的一種重要方式。

圖5 “遠射”無人機項目作戰(zhàn)概念圖

DARPA在2021年2月宣布了一項稱為“遠射”（LongShot）的新空射無人機發(fā)展項目?！斑h射”項目旨在開發(fā)一款中型空射無人機，它能夠發(fā)射多型空對空武器，能夠顯著擴大美空軍的作戰(zhàn)范圍、提升任務效能，并降低有人機風險。“遠射”項目下發(fā)展的無人機，借助更低速、更高燃油效率的飛行器（如戰(zhàn)斗機或轟炸機）抵近戰(zhàn)場，通過發(fā)射自身攜帶的空空導彈，實現(xiàn)對空打擊。這種作戰(zhàn)方式的優(yōu)勢能顯著提高武器效能。一是通過該無人機運載到交戰(zhàn)區(qū)域的空空導彈，相較于傳統(tǒng)的空空導彈，有效射程顯著增加。二是空空導彈在更接近目標時發(fā)射，減少敵方反應時間，并增加殺傷概率。

目前，DARPA已將“遠射”項目第一階段初步設計工作合同授予通用原子、洛克希德?馬丁和諾斯羅普?格魯曼三家公司，承包商將接下來幾年進行項目第一階段的研發(fā)和設計工作。

（4）澳大利亞“忠誠僚機”完成首飛

澳大利亞空軍2021年2月完成了“忠誠僚機”無人機首飛測試。該型無人機由波音公司和澳空軍聯(lián)合研發(fā)，旨在提升澳空軍有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)能力。試飛過程中，“忠誠僚機”按照預設航線，以不同高度、速度完成飛行測試，整個過程由試飛員通過地面控制站進行監(jiān)控。從試飛情況看，需人工參與完成預定飛行任務規(guī)劃，操控員在飛行中下達滑行、起飛、返降等指令。機上人工智能系統(tǒng)性能有待進一步驗證。

按照澳空軍作戰(zhàn)設想，該型無人機將在自主飛行基礎上，與有人戰(zhàn)斗機進行智能編隊、協(xié)同作戰(zhàn)，執(zhí)行突入對手空域，執(zhí)行偵察、預警和電子戰(zhàn)等任務，實時傳輸情報信息，提升空中態(tài)勢感知能力，降低己方有人機被擊落風險。

波音公司宣布“忠誠僚機”試飛成功后，澳空軍隨即宣布與波音公司簽訂一份價值1.15億美元合同，增購3架該型無人機，使訂購總數(shù)增至6架。澳空軍并非該項目唯一用戶。波音公司還將以“忠誠僚機”為基礎，參與美空軍推進的“天空博格”項目。

（5）英國空軍打造首款“忠誠僚機”

2021年1月底，英國國防部宣布與北愛爾蘭Spirit AeroSystems公司簽署一項為期三年價值3000萬英鎊的合同。該公司將作為英國皇家空軍“蚊子計劃”的總承包商與諾斯羅普?格魯曼公司合作，為英國空軍打造首款“忠誠僚機”，完成未來無人戰(zhàn)斗機原型機的設計和制造工作。

該“忠誠僚機”能與有人戰(zhàn)斗機一起高速飛行，配備先進的偵察和電子戰(zhàn)技術，能夠在空戰(zhàn)中瞄準并擊落敵機，抵御地對空導彈的威脅。“蚊子計劃”的目標是在2023年底之前為英國空軍推出這款輕型、成本可接受的新型無人作戰(zhàn)飛機（LANCA）的原型機，并開展相關飛行測試。該“忠誠僚機”目前是作為“臺風”戰(zhàn)斗機、F-35的僚機，而未來還將與“暴風”戰(zhàn)斗機編隊飛行，成為未來空戰(zhàn)系統(tǒng)的一部分。

3??美海軍舉行“無人集成作戰(zhàn)問題”-21演習，首次探索無人機與其他有人/無人異構平臺大規(guī)?？缬騾f(xié)同作戰(zhàn)能力

除了研發(fā)新型無人機系統(tǒng)和技術外，美軍也在積極開展無人機與其他有人/無人異構平臺大規(guī)?？缬騾f(xié)同作戰(zhàn)演練和磨合。2021年4月美海軍在加州圣迭戈外海舉行了為期一周的“無人集成作戰(zhàn)問題”-21（UxS IBP 21）演習，這是該軍種首次舉行跨多個作戰(zhàn)域的有人-無人系統(tǒng)大規(guī)模編隊協(xié)同演習。此次演示的目標在于將多域有人和無人能力整合到作戰(zhàn)場景中，行使無人指揮和控制，制定戰(zhàn)術、技術和程序，驗證有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)樣式及效果，檢驗無人系統(tǒng)裝備技術戰(zhàn)術能力，為美海軍構建海上作戰(zhàn)優(yōu)勢奠定基礎。

“無人集成作戰(zhàn)問題”-21演習由美太平洋艦隊負責整體規(guī)劃，第3艦隊具體組織實施，共動用29種無人系統(tǒng)，包括2艘中型無人水面艇、“人魚海神”水面/水下雙模無人航行器、“伊弗”-4無人潛航器、MQ-8B艦載無人偵察直升機、MQ-9A Block 5中空長航時察打一體無人機，用于執(zhí)行ISR和通信中繼任務的“香草”超長航時無人機和海軍研究辦公室（ONR）“超級蜂群”等。

圖6 參與UxS IBP21演習的MQ-9A無人機

演習過程中，有人/無人飛機和水面艦艇合作引導導彈打擊水面目標。美海軍“約翰?芬恩號”伯克級驅逐艦（DDG 113）在完全不打開有源傳感器的情況下，通過無人艦艇的無源傳感器傳回的信號定位靶艦，隨后使用“標準”-6防空導彈打擊了模擬敵軍艦船目標。這是美海軍首次利用無人艦艇被動傳感定位敵艦，使用“標準”-6打擊敵軍艦艇，也是首次驗證“分布式殺傷”的概念。

天基系統(tǒng)負責對可疑海域實施廣域監(jiān)視，中型無人水面艇等負責搜索與跟蹤，確定目標所在海域后由MQ-9A Block 5無人機從高空投放被動聲納浮標，機載“自動識別系統(tǒng)”（AIS）完成精確定位和目標識別，隨即與巡弋的P-8A巡邏機和MH-60R艦載直升機建立Link 16數(shù)據(jù)鏈通信，并通過其他無人機搭載的“海軍全球指揮與控制系統(tǒng)”（GCCS-M）完成超視距瞄準，將相關信息傳輸至導彈驅逐艦，實現(xiàn)了殺傷鏈閉環(huán)，全程未使用任何有源傳感器。

此外，美海軍在該場景中還完成了無人蜂群系統(tǒng)反艦能力演示。該演示使用1艘無人水面艇作為ISR平臺，通過“電子支援手段”（ESM）將目標坐標等信息傳輸至艦隊海上作戰(zhàn)中心（MOC），后者新設的信息戰(zhàn)指揮官（IWC）主持生成火控數(shù)據(jù)，最終由水面戰(zhàn)指揮官（SWC）核準并下達攻擊指令，發(fā)射無人蜂群系統(tǒng)完成打擊。

此次演習表明，美海軍正扎實有序推進無人作戰(zhàn)力量建設，力圖打造有人-無人跨域協(xié)同體系優(yōu)勢，以形成對潛在對手的不對稱優(yōu)勢。

4??美軍對傳統(tǒng)無人機進行現(xiàn)代化升級改造，重點提升韌性通信組網(wǎng)和威脅應對能力

美軍在發(fā)展新型無人作戰(zhàn)能力的同時，并沒有停止對傳統(tǒng)無人機的現(xiàn)代化改造升級，積極通過新技術、新概念，提升傳統(tǒng)無人機的韌性高帶寬通信組網(wǎng)和威脅應對能力，使其融入到美軍聯(lián)合全域指揮控制（JADC2）體系架構中，形成適應未來高對抗環(huán)境下的新型作戰(zhàn)能力。

（1）美國防部太空發(fā)展局（SDA）將開展MQ-9無人機與衛(wèi)星間光通信實驗，無人機光通信能力將取得突破

光學數(shù)據(jù)鏈或激光通信系統(tǒng)等新型通信技術，具有抗干擾能力強、速率更高等特點，可數(shù)倍提高數(shù)據(jù)鏈的傳輸速率，是無人平臺通信技術的重要發(fā)展方向之一。美國防部太空發(fā)展局（SDA）2021年6月向通用原子公司授出一份合同，將使用該公司研發(fā)的激光互聯(lián)與網(wǎng)絡通信系統(tǒng)（LINCS）和MQ-9“死神”無人機演示天對空光通信。LINCS系統(tǒng)于2021年7月發(fā)射入軌，由兩顆12U科學技術試驗衛(wèi)星立方體衛(wèi)星組成，每顆衛(wèi)星搭載一個C波段雙波長全雙工光通信終端（OCT）和一個紅外有效載荷，可實現(xiàn)5Gbps的數(shù)據(jù)速率。 

圖7 激光互聯(lián)與網(wǎng)絡通信系統(tǒng)（LINCS）

根據(jù)此份合同，通用原子公司將使用在低軌運行的LINCS系統(tǒng)實現(xiàn)與集成到MQ-9無人機上的OCT終端的大容量、抗干擾光通信。在為期兩周的演示過程中，將評估數(shù)據(jù)傳輸率、信息差錯率、數(shù)據(jù)采集時間等，測試無人機的光學終端在機動過程中能否始終接收指示并持續(xù)采集、傳輸數(shù)據(jù)?？紤]到天氣、云層、塵埃甚至風等大氣因素引起的光束畸變，通用原子公司在相關使能技術方面開展研究，包括補償此類畸變的自適應光學技術。

此次MQ-9“死神”無人機天對空光通信演示是美軍首次驗證使用光通信直接向在戰(zhàn)區(qū)作戰(zhàn)的武器和作戰(zhàn)人員提供低延遲、安全數(shù)據(jù)，同時這也是聯(lián)合全域指揮控制（JADC2）的一項關鍵能力。

（2）美企成功演示無人機多軌道衛(wèi)星通信能力，美軍高對抗環(huán)境下韌性通信能力獲得增強

當無人機在執(zhí)行超視距情報、監(jiān)視與偵察（ISR）任務時，需要通過衛(wèi)星將搜集到高清視頻和傳感器數(shù)據(jù)從無人機傳輸?shù)饺蝿罩笓]中心。在一條衛(wèi)星傳輸鏈路遇到干擾的情況下，如果資源管理系統(tǒng)能夠自動切換衛(wèi)星信號，在幾秒鐘完成即時而平穩(wěn)的波束切換，實現(xiàn)近實時連通能力，這將大大將增強美軍在高對抗環(huán)境下執(zhí)行作戰(zhàn)任務的主要、備用、應急和緊急計劃（PACE）通信能力。

休斯網(wǎng)絡系統(tǒng)公司和SES公司在2021年首次成功演示了無人機與多軌道（GEO軌道和MEO軌道）衛(wèi)星的新型通信組網(wǎng)能力。該能力利用小型終端大幅提高了無人機通信性能，同時讓最終用戶能夠自主調(diào)配網(wǎng)絡，以滿足ISR任務需求。SES公司的多軌道衛(wèi)星星座可提供全球覆蓋、高吞吐量和安全性。

此次演示將休斯公司的HM系列軟件定義調(diào)制解調(diào)器和資源管理系統(tǒng)（RMS）與SES公司的GEO衛(wèi)星及其第一代MEO系統(tǒng)O3b衛(wèi)星配對，演示了MQ-9系列無人機如何在對抗環(huán)境中保持韌性連通能力。此次無人機多軌道演示使用的終端為當前終端體積的一半，而通信能力是當前部署的衛(wèi)星通信服務吞吐量的三倍，同時保持了持續(xù)連通能力。這種高韌性連接能力將賦予MQ-9等無人機執(zhí)行超視距任務的能力。

（3）DARPA開發(fā)基于5G技術的機載定向通信系統(tǒng)，無人機抗干擾通信能力大大增強

傳統(tǒng)通信系統(tǒng)一般向多個方向發(fā)射信號，增加了系統(tǒng)被探測/干擾的風險。定向通信能夠讓機載發(fā)射機將其大部分能源聚集在指定的接收機上，這不僅可以抵抗干擾，提高鏈路容量，而且還可以對可能會被竊聽的一些信號進行保護。

圖8 搭載有機載定向通信系統(tǒng)的無人機

柯林斯宇航公司2021年11月成功演示了一種復雜對抗環(huán)境下基于5G技術的無人機機載定向通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)只向接收方向發(fā)射射頻信號，并采用了新的定向發(fā)現(xiàn)/跟蹤技術，可在GPS拒止環(huán)境中運行。在系統(tǒng)演示過程中，作戰(zhàn)人員在交互視頻/控制數(shù)據(jù)時，演示了基于5英寸（12.7cm）吊艙的機載無線電與地面無線電系統(tǒng)之間的高速/定向通信連接，被截獲概率大大降低。這種定向通信連接可為作戰(zhàn)人員提供高價值數(shù)據(jù)，顯著增強了態(tài)勢感知能力，在未來高對抗性/復雜作戰(zhàn)場景中，具有突出重要的支撐價值。

（4）美空軍試驗MQ-9A“死神”無人機同時外掛三種吊艙

美空軍空中國民警衛(wèi)隊2021年5月宣布在“北方利刃”演習中成功進行了MQ-9A“死神”中空長航時察打一體無人機外掛三種不同吊艙的試驗。這些吊艙包括“羅塞塔回聲先進載荷”（REAP）吊艙、“自由”吊艙以及“中心線航電艙”（CAB）吊艙。

其中，REAP吊艙由英國Ultra Group公司研制，可拓展無人機的通信距離，使其作為中繼節(jié)點，還可通過“戰(zhàn)術目標瞄準網(wǎng)絡技術”（TTNT）數(shù)據(jù)鏈向地面?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)；“自由”吊艙由美國諾格公司研制，內(nèi)置“一號網(wǎng)關”（GatewayONE），可使F-22與F-35以及四代機之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，還具備紅外搜索與跟蹤功能；CAB吊艙由美國通用原子公司研制，符合美國政府“開放式任務系統(tǒng)”（OMS）標準，可快速集成“探測與規(guī)避”系統(tǒng)、使用人工智能/機器學習技術的以太網(wǎng)設備、高性能計算（HPC）系統(tǒng)及其冷卻系統(tǒng)等，使MQ-9系列無人機成為更為開放和可擴展的平臺。

（5）RQ-4B“全球鷹”無人機集成飛行路徑動態(tài)規(guī)劃軟件，增強威脅應對能力

為了滿足未來的作戰(zhàn)需求，美軍RQ-4B“全球鷹”無人機正在接受地面站、網(wǎng)絡韌性和任務規(guī)劃升級，以便向作戰(zhàn)指揮官提供情報，并在不危及安全的情況下執(zhí)行新任務。美空軍2021年11月授予諾斯羅普?格魯曼公司一份RQ-4B“全球鷹”高空偵察無人機升級合同，將為該無人機加裝一款“動態(tài)任務操作”（DYNAMO）軟件，旨在使該無人機的操作人員能夠更容易快速改變無人機航線，應對對手威脅，使其可以在飛行途中更改航線。這將幫助“全球鷹”無人機在執(zhí)行任務的過程中，避開突然發(fā)現(xiàn)的地對空導彈系統(tǒng)。DYNAMO軟件是圍繞“全球鷹”無人機進行的一系列現(xiàn)代化工作（包括地面站現(xiàn)代化項目）的一部分，這些現(xiàn)代化工作將會增強RQ-4B無人機監(jiān)視并應對全球范圍內(nèi)近對等威脅的能力。這些升級將使“全球鷹”在美軍未來“聯(lián)合全域指揮控制”（JADC2）環(huán)境中更具價值。

5??結語

2021年，以美歐為首的軍事強國在智能化協(xié)同作戰(zhàn)概念的推動下，加速人工智能技術與無人機系統(tǒng)深入融合，大力推進無人機蜂群協(xié)同和有人無人協(xié)同（以“忠誠僚機”為代表）作戰(zhàn)能力的提升，在關鍵項目均取得了階段性成果，如DARPA“小精靈”無人機首次空中回收試驗成功和OFFSET蜂群項目完成了最終場地測試，美空軍的“天空博格”項目關鍵自主控制系統(tǒng)順利通過多型無人機試飛測試，澳大利亞“忠誠僚機”完成首飛以及以色列人工智能無人蜂群首次投入實戰(zhàn)，新型智能化無人協(xié)同作戰(zhàn)體系得到完善與發(fā)展。此外，美海軍將演習演練、性能測試等作戰(zhàn)實驗活動作為推進無人作戰(zhàn)概念落地的重要途徑，在2021年舉行了“無人集成作戰(zhàn)問題”-21演習，首次演示驗證了有人-無人系統(tǒng)大規(guī)模跨域協(xié)同作戰(zhàn)體系的初步作戰(zhàn)能力。美軍現(xiàn)有的傳統(tǒng)無人機（如MQ-9“死神”、RQ-4B“全球鷹”無人機等）都是針對低烈度作戰(zhàn)環(huán)境設計的，在未來高烈度作戰(zhàn)環(huán)境中需要對其進行現(xiàn)代化升級改造（如韌性通信組網(wǎng)和威脅應對能力），以使其能在與強大對手進行強國競爭中繼續(xù)發(fā)揮效力。縱覽當今軍事科技的發(fā)展趨勢，可以預見未來戰(zhàn)場將是智能化技術手段的競技場，而無人機作為能把智能化、無人化、協(xié)同作戰(zhàn)三者完美結合的武器裝備，將迎來更為廣泛的戰(zhàn)場應用。