美军无人化作战发展趋势

摘 要：无人作战系统是信息化战争中夺取信息优势、实施精确打击、完成特殊作战任务的重要手段之一，是未来军事力量的倍增器。本文从无人机、无人潜航器和无人地面车三个方面介绍了美军无人化作战的发展现状，并对美军无人化作战的发展趋势进行了详细的分析。

关键词：无人化作战；无人机；无人潜航器；无人地面车

1. 前言

20世纪80年代以来，随着微机电、电子、计算机、光电子、纳米、新材料、新动力以及航空航天等高新技术的发展，为无人化作战平台的出炉与实用化奠定了坚实的技术基础， 战争无人化成为一个重要的发展方向。近年来，各种无人作战平台在局部战争中开始崭露头角，显示出巨大的发展潜力和光明的应用前景，受到各国的重视，发展势头十分强劲。美国作为高科技大国的代表，一贯重视新技术、新装备的发展，在无人作战平台的发展与应用方面也领先于其他国家。本文概述了美军无人化作战平台的发展现状，并对其未来发展趋势进行了综合分析。

2. 美军无人化作战发展现状

美军根据作战环境和作战需求，目前见诸报道的无人作战平台主要包括无人机、无人地面车和以无人潜航器为代表的无人舰艇[1]。

2.1 无人机

纵观美军近年几场现代化条件下的局部战争，不难发现，无人机在战场的投入量越来越大，担负的任务也从传统的战场侦察、和监视扩展到海域巡逻、电子干扰、对舰（地）攻击、反潜战、通信截听、目标精确定位、中继通信等领域，甚至扩展到战区空中导弹防御、心理战和网络中心战领域。无人机已经成为美军作战不可或缺的重要武器平台，在信息化条件的现代战争中发挥着举足轻重的作用，在“无人化战争”有着不可替代的作用。

美国的无人机发展处于世界领先水平，其无人机的技术先进，种类多，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。目前，美军投入使用的无人机多达75种，1329架，主要分为以下四类[2]：

一是长航时的无人机，包括“全球鹰”、“捕食者”、“暗星”等。主要用于高空、远程和连续大范围的监视/侦察，获取有价值的战略或战术情报。这种无人机不仅自己能担负侦察任务，而且还可充当“空中二传手”，把其他侦察工具获取的信息及时传送到后方，同时还可担负电子战和地对地导弹预警任务，有很强的战场生存能力。

二四是无人作战飞机，这类无人机主要进行无人作战，通常携带导弹，对目标进行针对打击。主要包括 “捕食者”无人侦察/攻击机、X-45无人作战飞机等。例如，“捕食者”B无人机系统，可装备14枚“海尔法”空对地反坦克导弹，提高对地攻击能力；X-45无人作战飞机可以携带大量弹药执行压制敌防空火力任务。

三是短、近程无人机，这种无人机主要供旅级部队实施战术观察、侦察、战场打击效果评估及校炮任务，还可以执行电子战、无线电中继、气象观测及检查化学武器。包括RQ-7A“影子”和“影子”600、“指针”FQM-151A无人侦察机、“先驱者”无人机、“金眼”100、“龙眼”无人侦察机等。

四是微型无人机，这种无人机的作用主要在于搜集情报、寻找目标和移动无线电通信。主要包括“微星”无人机、“黑寡妇”无人机、“微船”无人机、“美钞”无人机等。

2.2 无人地面车

在地面军事行动中地面无人车辆（Unmanned Ground Vehicles，UGV）具有多种潜在用途，能够增加执行任务能力、战斗效力和人员安全。这些包括探测、排险、扫雷与破障、侦察监视和目标获取、清除未爆炸弹药、爆炸物处理、人身安全、后勤保障，交火、城市作战、武器使用，以及在污染及其他不利环境中的作业[3]。

按照控制方式，可将无人地面车分为下面典型四类[4]：

一是遥控操作地面车辆（TGV）。在遥控操作中，操作人员在远处控制无人车辆，他们执行所有的识别过程。操作人员根据车载传感器和通信链路推测TGV的位置与运动，TGV的体形各异、大小不等。

二是半自主前导/后随者（SAP/PC-AGV）。与TGV类似，SAP/F-UGV的形状和大小各异。后随UGV是目前陆军开发与演示的重点。前导UGV是具有先进导航能力的后随UGV，可在与操作人员交互最少的情况下实现机动。为此，前导UGV必须具有充分的自主性，以便在控制它的士兵或车辆前方运动；必须具备足够的识别能力，能够选取到达指定目的地的最优路径而无需标记地形。

三是平台中心自主地面车辆（PC-AGV）。这一类型的UGV是可以被赋予并执行复杂工作或任务的自主地面车辆，在行动过程中，它可以从其他来源获得信息，或响应来自控制人员的其他命令，而不需要更多引导。对于能够使用杀伤性武器的PC-AGV，军事任务要求它具有“可信赖的”自主性，并应具有故障安全中断机制。为此，PC-AGV必须具备自主的机动能力，并能在敌对环境中完成预定任务；必须具备大致相当于执行相同任务的有人车辆的生存性与自我防御能力。

四是网络中心自主地面车辆（NC-AGV）。NC-AGV是具有足以在网络中心战模式中作为独立节点运行的自主水平的PC-AGV。这种自主地面车辆必须能从通信网络接收信息并将其纳入执行的任务，响应来自网络的信息请求与行动命令，包括消解冲突的命令。同样，其作战性能的大致基准是与执行类似任务的有人系统相当。

2.3 无人潜航器

无人潜航器（ Unmanned Undersea Vehicles，UUV）是一种主要以潜艇或水面舰船为支援平台、能长时间在水下自主远程航行的智能化装置，它可以携带多种传感器、专用设备或武器， 执行特定的使命和任务[5]。无人潜航器已被用于执行扫雷、侦察、情报搜集及海洋探测等任务，在未来海战中还可能作为水下武器平台使用[6]。

美国海军目前在役或在研的主要无人潜航器有远程环境测量系统、半自主型水文勘测潜航器、“刀鱼”（knifefish）反水雷潜航器、战场预置式自主潜航器、大排水量无人潜航器等。近年来重点发展的有“刀鱼”反水雷潜航器和大排水量无人潜航器。

“刀鱼”是一种重型无人猎雷潜航器，能够在高杂波海洋环境中准确探测和识别漂雷和沉底雷，提供先进反水雷能力，此外还能收集水文环境数据，为其他水下战系统提供情报保障。美海军未来的反水雷无人潜航器系统由两艘“刀鱼”无人潜航器和一系列设备组成，预计在2017年获得初始作战能力。

“大排水量无人潜航器”能够搭载不同传感器和任务模块，其配置灵活，自动控制能力更高。能够数月时间、远距离执行任务。除具有扫雷和情报侦察功能外，还可在浅海长时间、自主地进行隐蔽性工作；作为诱饵协助母艇猎杀敌潜艇，或对敌潜艇进行长时间跟踪；拥有智能化攻击能力，可搭载各种类型的导弹、炸弹甚至核弹进行自主攻击；既可独立使用，也可在包括巡航导弹核潜艇、弗吉尼亚级攻击核潜艇和水面舰艇等多种平台上部署。计划2017年服役。

3 美军无人化作战发展趋势

目前，无人化作战正向自主化、协同化、多样化方向发展。未来要求无人作战系统必须能与有人作战系统或其它无人作战系统无缝集成。同时，无人作战系统必须拥有很强的自主行为能力，能够自主控制，以在动态的环境中独立或协作地完成复杂的任务。

纵观美国无人化作战系统的研究计划和技术发展思路，无人化作战的发展体现出以下趋势[7]：

3.1 作战任务方面

在作战任务方面，有由在安全区域执行侦察监视任务向在高危区域执行主流作战任务的方向发展趋势。

美军将无人作战系统的作战环境概括为3D，无人作战系统的任务能力将从传统的情报、侦察、监视（ISR）任务向压制敌防空系统、纵深精确攻击任务扩展，甚至具备打击作战能力。其中，ISR仍是无人作战系统的基本使命。在2020年之前， 无人机执行诸如压制、摧毁敌防（SEAD/DEAD） 之类的危险任务将成为现实 [8]。

地面无人作战系统和水中无人作战系统的反雷战也是一项非常危险的任务。进入核生化、辐射和高泄露爆炸物（CBRNE）区域进行侦察也是无人作战系统的主要任务之一。无人作战系统的打击能力取决于制导武器和定向能武器等载荷技术的发展。目前无人作战系统的打击能力还处于初级阶段，将来无人机的空地攻击和空空打击能力比现在会有很大的飞跃，地面无人车辆将具备发射导弹的能力，无人潜航器具备打击时敏目标的能力。因此，在危险区域执行打击任务是无人作战系统的重要发展趋势。

3.2 战场感知方面

战场感知方面，有由结构化环境感知向非结构化环境感知与认知的方向发展。

随着传感器、计算机等硬件水平的不断提高，环境感知和信息处理技术已经取得了很大的进展。目前无人作战系统在结构化的环境中能够实现较高能力的自主行为，但是在非结构化的不确定环境中，实现不同目标的感知与识别还存在困难。同时，战场环境的感知与理解大多停留在较低层次的感知阶段，对环境态势的自动理解水平较低。对环境感知的研究往往是离散的、感知层次上的研究，难以满足无人作战系统的复杂作战任务的需要。

因而，必须从认知理论与方法出发，开拓新的研究思路，将对战场环境的感知与理解从离散的、片面的、被动的感知层次提高到全局的、关联的、主动的认知层次上[9]，实现环境理解方法的新突破，使无人作战系统达到更高层次自主。

3.3 平台控制方面

平台控制方面有由简单的遥控、程控方式向人机智能融合的交互控制方式转变，并逐步向全自主控制方式发展。

控制水平是无人作战系统区别于有人装备，实现无人操控和执行各种任务的关键。当前无人作战系统的智能化水平还比较低，平台控制方式主要以简单遥控和预编程控制为主。随着无人作战系统智能化水平的提高，人机智能融合的交互控制逐渐处于主导地位。人机智能融合的交互控制对通信系统的能力要求较高，在面临复杂的战场环境时，由于存在通信中断、链路带宽和距离受限以及人员操控能力等因素的限制，人机智能融合的交互控制仍存在很大的缺陷。因此，全自主控制是无人作战系统未来发展的必然方向。

实现全自主控制的技术目前主要有两类，一类是多层控制结构，目前已研制出用于无人车的四层软件控制结构。另一类是人工智能/专家系统。全自主控制的发展也取决于高性能的嵌入式计算机、实时操作系统以及模式识别和人工智能技术的突破。

3.4 任务控制站方面

任务控制站方面将由“多对一”向“一对多”的人-系统综合技术方向发展。

随着无人作战系统的能力提升，其对控制站和操作员的依赖正在减少。如早期的“捕食者”，需要多个操作员来控制单个平台，发展到“全球鹰”时，随着系统能力的提升，只需要一个操作员就可以实现对平台的操控。由此可见，人系统综合技术是提高无人作战系统性能和技术发展的重要手段。在美军最初的无人作战飞机系统研究计划中，曾对地面站控制指挥无人作战飞机的数量进行扩充，提出了“一站四机”的方案。随着研究工作和作战模拟的深入，又提出指挥所式地面控制结构方案，即由一个指控站控制多批、多架（30架以上）无人作战飞机。因此，发展一对多的人系统综合技术，最大程度发挥人机各自的智能优势，是未来无人作战系统发展的趋势之一。

3.5 通信方式方面

通讯方式由专用信道、点对点通信向共享信道、网络化通信方向发展。

目前大多数无人作战系统的通信方式必须采用专用信道，以点对点模式实现通信，难以实现多平台间的互连、互通和互操作。美国发展到“全球鹰”时，其通信方式已经转化为既有点对点通信能力又有经由卫星组网通信能力的混合模式。美军计划，到2016年左右，使每架无人机/无人作战飞机都成为全球信息栅格中的一个节点。依照无人作战系统的作战使用特点，采用共享信道，实现具有自修复能力的空中自组织网络通信，将是未来无人作战系统通信技术发展的重要方向。同时，发展新的通信技术，提高通信带宽，进行动态通信，实现信息的快速安全传输也是重要的发展方向。另外，水声通信技术是突破水下无人作战系统信息传输困难的关键，激光通信技术将使未来无人作战系统的通信带宽产生质的飞跃。

3.6 作战模式方面

作战模式方面将由单平台作战向有人-无人平台协同作战、多无人平台协同作战方向发展。

在未来日益复杂的作战环境下，单平台所能发挥的作战效能将极为有限，因此，无人作战系统的作战模式由单平台逐步发展为更灵活的多平台集群作战、有人/无人协同作战方式。美国在《无人机路线图2005- 2030》中已明确了今后无人机的发展步骤：有人机与无人机协同作战（有人机主导）→有人机与无人机协同作战（无人机主导）→无人机自主作战[10]。其中第二步和第三步在近期存在较大的技术障碍，还难以实现。目前致力于实现第一步，有人机主导的有人机与无人机协同作战。进一步在《无人系统路线图2007- 2032》中预测[8]：“在2015～2020年间，美军无人机系统和无人车辆系统可能可以达到与有人驾驶系统在攻击、兵种合同和SEAD/DEAD作战中相互协同的水平”。无人作战系统和有人系统协同作战，多平台协同作战，可以充分发挥两者的优势，弥补彼此的不足，更加有效的完成作战任务，将成为未来无人作战系统作战模式的重要方向。

3.7 平台和体系结构方面

平台和体系结构方面讲由专用化、单一化向通用化、标准化、互操作方向发展。

互操作技术提高无人作战系统执行作战任务时的协同作战能力，包括多个层次：同军种内同一类型无人作战系统的互操作，同一军种内不同类型无人作战系统的互操作，联合作战系统的互操作，军用系统和民用系统的互操作，本国和他国无人作战系统的互操作等。美军已经着手研究通用控制技术，使无人作战系统在控制、通信、数据、数据链等方面达到更高的互操作性，通用化将使无人作战系统的可维护性和发展速度迅速提高，大大简化军队的后勤保障。同时，美军积极促进无人作战系统标准、政策和程序的制定，保证有人系统和无人作战系统安全运作和有效集成；实现对无人作战系统及其装载武器的标准化的、完全的控制；通过更加灵活的后勤支持程序，支持对投入使用的无人作战系统的快速集成，从而进一步加强无人作战系统的合作和联合军种的协作，增强作战指挥部的指挥效率，提高无人作战系统的协同作战能力。

4. 总结

无人化作战系统是无人系统向更高技术和更强作战能力方向深入发展的一种全新武器系统，涉及到控制、电子、信息、通信、计算机、材料、航空、海洋等多项高新技术。随着相关科学技术的不断进步，无人化作战系统执行任务的领域将不断扩大、遂行各种作战任务的能力不断提高，其在未来信息化战争以及反恐战争中的作用将日趋突显。因此，迫切需要深入研究无人化作战系统的任务使命，努力突破相关学科的关键技术，增强无人化作战系统互操作性和开放性，才能促进无人化作战系统的快速发展，满足未来信息化战争中关键作战任务的需要。

参考文献

[1] Department of Defense USA， FY2009 2034 Unmanned Systems Integrated Roadmap[R]， 2009.

[2] 殷铭燕. 2005-2030年美军无人机系统发展路线图[M]. 北京：海军装备部航空装备科研订货部，海军装备研究院科技信息研究所，2006.

[3] 贾进锋，张进秋.全球陆战机器人[M].北京：解放军出版社，2013：254-258.

[4] 陈欣， 王立操， 李联邦等. 美军无人地面车辆发展综述[J]. 军事交通学院学报， 2012， 12： 72-76.

[5] 李坡， 张志雄， 赵希庆. 美海军无人作战平台现状及发展趋势分析[J]. 装备学院学报， 2014， 25（3）： 6-9.

[6] 李德远，吴汪洋，李晓展. 军用UUV的发展与应用前景展望[J].舰船电子工程，2012，32（4）：22-24.

[7] 牛轶峰， 沈林成， 戴斌等. 无人作战系统发展[J]. 国防科技， 2009， 5（30）： 1-11.

[8] Department of Defense USA，Unmanned Systems Roadmap 2007- 2032[R]，2007.

[9] 蔡自兴，邹小兵.移动机器人环境认知理论与技术的研究[J].机器人， 2004，26（1）： 87-91.

[10] Department of Defense USA，Unmanned Systems Roadmap 2005- 2030[R]，2005.

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