一蝶糯、 當(dāng)前軍用無人機(jī)作戰(zhàn)在運(yùn)用發(fā)展中存在的主要問題:
1乐疆、單機(jī)機(jī)載設(shè)備的偵察能力有限划乖,很難有效地全方位連續(xù)偵查和監(jiān)視目標(biāo);
2挤土、無人機(jī)一旦發(fā)生設(shè)備故障琴庵,容易導(dǎo)致任務(wù)被延誤,甚至被迫取消仰美;
3迷殿、在面臨高威脅防空體系時(shí),容易被攔截和毀傷咖杂,導(dǎo)致任務(wù)失斍焖隆;
4诉字、單機(jī)的武器載荷有限懦尝,使打擊威力和效果受到限制;
5壤圃、地面控制鏈路較難對(duì)多架無人機(jī)同時(shí)控制陵霉,導(dǎo)致空中無人機(jī)數(shù)量偏少;
6埃唯、智能化水平不高,在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)時(shí)仍需有人協(xié)助鹰晨;
7墨叛、被賦予任務(wù)日趨復(fù)雜多樣,需要的傳感器數(shù)量和種類不斷增加模蜡;
8漠趁、無人機(jī)的成本不斷提高,和有人機(jī)相比已經(jīng)不再有優(yōu)勢(shì)忍疾。
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因此闯传,世界軍事強(qiáng)國(guó)在未來無人機(jī)作戰(zhàn)研究及發(fā)展的思路上也不盡相同,隱身化卤妒、高速化甥绿、小(微)型化则披、大型化等無人機(jī)發(fā)展型號(hào)不斷翻新共缕,但普遍認(rèn)識(shí)到無人機(jī)單機(jī)的作戰(zhàn)能力已很難有較大提高。
? ? ? 在此背景下士复,一個(gè)并不是全新的作戰(zhàn)樣式再次被推上了前臺(tái)图谷,這就是無人機(jī)的“蜂群”作戰(zhàn)翩活。
二、 無人機(jī)“蜂群”技術(shù)的原理和發(fā)展
1便贵、 近期各國(guó)無人機(jī)“蜂群”技術(shù)發(fā)展的情況菠镇。
2015年1月3日,翼龍無人機(jī)進(jìn)行了新年首次編隊(duì)飛行承璃,兩架翼龍順次起飛編隊(duì)飛行利耍。
2016年10月3日,在韓國(guó)第一屆陸軍參謀總長(zhǎng)杯無人機(jī)競(jìng)賽中绸硕,300架無人機(jī)同時(shí)升空并完成3分鐘以上的飛行堂竟。
2016年11月5日在第十一屆中國(guó)國(guó)際航空航天博覽會(huì)上記者了解到,我國(guó)第一個(gè)固定翼無人機(jī)集群飛行試驗(yàn)以67架飛機(jī)的數(shù)量打破了之前由美國(guó)海軍保持的50架固定翼無人機(jī)集群飛機(jī)數(shù)量的紀(jì)錄玻佩。
2016年底出嘹,根據(jù)中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院發(fā)布的消息稱。彩虹4無人機(jī)完成了五站四機(jī)協(xié)同超視距飛行任務(wù)咬崔,包括超視距飛行税稼、衛(wèi)星通訊接力、多路衛(wèi)星通訊同傳垮斯、多機(jī)態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)及協(xié)同飛行等多個(gè)科目郎仆。實(shí)現(xiàn)了多區(qū)域偵察監(jiān)視打擊和控制的作戰(zhàn)演練。
2017年1月兜蠕, 3架F/A-18超級(jí)大黃蜂戰(zhàn)斗機(jī)在加利福尼亞州進(jìn)行的測(cè)試中成功釋放了103架“珀耳狄克斯”微型無人機(jī)扰肌,這標(biāo)志著代號(hào)“蜂群”的微型無人機(jī)攻擊系統(tǒng)在研發(fā)上取得重大進(jìn)展⌒苎睿
2曙旭、無人機(jī) “蜂群”技術(shù)的基本原理
? ? ? 無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)的技術(shù)原理是“集群智能”,即眾多無/低智能的個(gè)體通過相互之間的簡(jiǎn)單合作所表現(xiàn)出來的集體智能行為晶府。在群體行為中桂躏,單個(gè)個(gè)體的行為會(huì)被臨近的個(gè)體所影響,通過他們局部簡(jiǎn)單的相互交流川陆,使得整體可以通過組織協(xié)作完成一些較為復(fù)雜任務(wù)剂习。通過交互作用和協(xié)作行為,簡(jiǎn)單個(gè)體的協(xié)同集合可以表現(xiàn)出整體優(yōu)勢(shì)從而完成復(fù)雜任務(wù)较沪。在復(fù)雜性技術(shù)中鳞绕,這種現(xiàn)象叫做涌現(xiàn)。主要特點(diǎn)有:
(1)個(gè)體簡(jiǎn)單性:群體中的每一個(gè)個(gè)體可以相對(duì)簡(jiǎn)單尸曼,并不需要完成復(fù)雜任務(wù)所需要的較高智能猾昆。群體中的每個(gè)個(gè)體,并不能骡苞,或并不需要直接得知整個(gè)群體的信息垂蜗,而只需要感知一部分信息楷扬。群體中的個(gè)體具有十分簡(jiǎn)單的自治個(gè)體的規(guī)則,只需要最小智能贴见,因而具有簡(jiǎn)單性烘苹。
(2)控制分散性:群體中包含的所有個(gè)體是完全分散的,沒有中心控制片部。也就是不會(huì)因?yàn)閱蝹€(gè)體或少數(shù)幾個(gè)個(gè)體出現(xiàn)不確定的狀況而影響全局镣衡。因此整個(gè)群體的健壯性較高,或者說群體整體具有更強(qiáng)的穩(wěn)定魯棒性档悠。
(3)聯(lián)系有限性:群體中的相鄰個(gè)體之間廊鸥,可以彼此直接交換有限的信息;或者彼此不直接交互信息而是通過環(huán)境探查間接獲取相關(guān)信息辖所,不需要或不可能群體中的每個(gè)個(gè)體與其他所有個(gè)體發(fā)生信息交流惰说。
(4)群體智能性:在個(gè)體簡(jiǎn)單性、控制分散性和聯(lián)系有限性的基礎(chǔ)上缘回,群體卻可以在適當(dāng)?shù)倪M(jìn)化交互過程中表現(xiàn)復(fù)雜行為涌現(xiàn)出來的智能吆视,而這種智能是單個(gè)個(gè)體無法做到的。
2酥宴、無人機(jī)“蜂群”技術(shù)的典型算法和技術(shù)支撐
(1)蟻群算法(ACO)又稱螞蟻算法啦吧,是由Marco Dorigo在1992年的博士論文中提出的。其靈感來源于螞蟻在尋找食物過程中發(fā)現(xiàn)食物源和到達(dá)路徑的行為拙寡。
(2)人工蜂群算法(ABC)人工蜂群算法的起源授滓,是諾貝爾獎(jiǎng)得主、奧地利人K.VON.Frisch發(fā)現(xiàn)的肆糕。2005年土耳其大學(xué)的D.Karaboga正式提出了基于蜜蜂采蜜的ABC人工蜂群算法般堆,該算法具有簡(jiǎn)單和魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn),在非限制性數(shù)值優(yōu)化函數(shù)上比常見的啟發(fā)式算法具有更加優(yōu)越的性能擎宝,用于解決多峰值函數(shù)的問題郁妈。
? ? ? 這兩種算法各有特點(diǎn)浑玛,國(guó)內(nèi)某單位將蟻群算法設(shè)計(jì)的結(jié)果與遺傳算法設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行了比較绍申,數(shù)值仿真結(jié)果表明,蟻群算法具有很高的有效性和應(yīng)用價(jià)值顾彰,感興趣的讀者可以查閱相關(guān)資料极阅。
(3)無人機(jī)群的航路規(guī)劃問題,即協(xié)同飛行涨享、作戰(zhàn)筋搏、打擊、評(píng)估等厕隧。
三奔脐、無人機(jī)“蜂群”技術(shù)在軍事上的應(yīng)用
? ? ? 無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)俄周,已經(jīng)在國(guó)外進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),美國(guó)海軍使用裝備宙斯盾系統(tǒng)的伯克級(jí)驅(qū)逐艦進(jìn)行攔截?zé)o人機(jī)蜂群的試驗(yàn)髓迎,發(fā)現(xiàn)只有密集陣近防系統(tǒng)和重機(jī)槍才能有效攔截峦朗。但對(duì)8架無人機(jī)組成的蜂群進(jìn)行攻擊攔截時(shí),平均有2.8架無人機(jī)能夠避開攔截系統(tǒng)排龄。即使經(jīng)過更好的傳感器波势、更多的機(jī)槍和密集陣系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)后,仍然至少有1架能夠避開攔截橄维。無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)一方面向進(jìn)攻方展示了難以估量的力量尺铣,也同時(shí)對(duì)防守方發(fā)出了不可忽視的警告。
? ? ? ?蜂群無人機(jī)的載彈量小争舞,更適合打擊防空反導(dǎo)系統(tǒng)或有防空反導(dǎo)保護(hù)凛忿、無堅(jiān)固掩體防護(hù)的海上或陸上的“軟”目標(biāo);若與少量大威力的巡飛彈配合使用,則可對(duì)保護(hù)嚴(yán)密兑障、防護(hù)堅(jiān)固的關(guān)鍵目標(biāo)構(gòu)成非常嚴(yán)峻的威脅侄非。
若蜂群無人機(jī)搭載電磁干擾裝置或定向能武器,就可具備一定的攔截能力流译,自身還可作為假目標(biāo)或誘餌實(shí)施干擾逞怨,非常適合應(yīng)對(duì)飽和導(dǎo)彈攻擊,快速消耗敵方攔截武器福澡,具有良好的防御效果叠赦。
? ? ? ?無人機(jī)單機(jī)的“孤鷹”式作戰(zhàn)模式,已經(jīng)取得了很大的實(shí)戰(zhàn)成績(jī)革砸,而大量無人機(jī)集群作戰(zhàn)的“蜂群”模式除秀,尚在研發(fā)和驗(yàn)證過程中。即便能夠獲得成功算利,“孤鷹”也不會(huì)完全替代“蜂群”册踩。一方面,二者的使用場(chǎng)景和任務(wù)特點(diǎn)不同效拭;另一方面暂吉,比無人機(jī)作戰(zhàn)模式創(chuàng)新更加重要的,是將無人機(jī)融入現(xiàn)有的作戰(zhàn)體系缎患。
? ? ? 與1995年美軍裝備察打無人機(jī)捕食者A慕的,2001年進(jìn)行首次打擊任務(wù)相比,中國(guó)軍方在2012年正式列裝察打一體無人機(jī)——"攻擊-1"無人機(jī)挤渔,晚了11年肮街;
? ? ? 與2004年美軍利用一架T-33技術(shù)驗(yàn)證機(jī),與F-15E進(jìn)行有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同飛行能力的驗(yàn)證飛行相比判导,而有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同飛行尚未見之于報(bào)道嫉父。
? ? ? ?2012年沛硅,美軍完成了兩架改進(jìn)型的RQ-4“全球鷹”無人偵察機(jī)的空中自主、互助加油技術(shù)成功绕辖,使美軍的“全球鷹”無人飛機(jī)航行時(shí)間從40小時(shí)延長(zhǎng)到160小時(shí)稽鞭,極大提高了偵察范圍。
? ? ? ? 革命尚未成功引镊,同志仍需努力‰蹋現(xiàn)在,中國(guó)的67架固定翼無人機(jī)已集群試飛弟头,標(biāo)志著我們?cè)跓o人機(jī)蜂群作戰(zhàn)這個(gè)新興領(lǐng)域的前沿位置吩抓。相信在不久的將來,我們的軍工也必然能夠彎道超車赴恨,領(lǐng)跑世界疹娶。