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现代无人蜂群系统发展特点及趋势分析
 
作者:冯彦辉 刘康 王舒
  69   次浏览      4
 2026-2-6
 
编辑推荐:
本文深入分析了无人蜂群系统的发展及其在现代局部冲突中展现出的革命性作用,这些系统展现出新特征和能力。美国通过“复制者计划”、“自主多域自适应蜂群体系”、“超级蜂群”项目,展示了对无人蜂群系统未来发展的深远规划,希望对你的学习有帮助。
本文来自于战术导弹技术,由火龙果软件Alice编辑,推荐。

摘 要

随着无人系统的快速发展,无人蜂群系统已成为现代战争的关键因素。首先,归纳梳理了美军在无人蜂群方面持续推进的重要专项布局,指出无人蜂群将在战术和战略层面对现代战场起到颠覆性作用。而后,分析论证了以能力为中心是无人蜂群的发展理念,分析总结了蜂群在数量、质量及功能上的核心优势。在此基础上,进一步归纳总结了无人蜂群系统将向高度自主性、深度智能化、强弹性、融合全域化和人蜂智联化趋势发展,将极大提升其在复杂战场环境中的作战效能。最后,基于现有研究,提出了无人蜂群系统发展的意见及启示,为无人蜂群发展提供建设性思考。

关键词

蜂群 ; 无人系统 ; 实战 ; 成本优势 ; 模块化 ; 自主性 ; 智能化

1 引 言

人类战争发展到现在,人离战场的地理核心越来越远,取而代之的是各种无人系统。无人系统的最大优势是能突破人类的生理限制和束缚,逐步将人类从战争伤亡中解救出来,这也必将彻底颠覆传统战争 [ 1 ] 。而随着战场对抗越来越激烈,单打独斗的无人系统也难以适应现代战争,于是伴随着网络化与智能化的深入发展,无人蜂群系统应运而生。

随着无人系统的价值日益凸显,各国对无人蜂群系统的研究开始逐年增多 [ 2-4 ] 。近几年,无人蜂群系统更是多次在局部冲突中参与实战,取得了一定的成效。2018年1月,俄罗斯驻叙利亚军事基地遭遇了13架无人机的蜂群袭击。这是无人蜂群装备首次参与实战。2019年9月,由18架无人机和7枚巡航导弹组成的集群分两波攻击了沙特阿拉伯石油加工设施 [ 5-6 ] 。两座加工厂均因维修而关闭,导致沙特阿拉伯石油产量减半 [ 7 ] 。在2021年5月巴以冲突期间,以色列国防军成为第一个在战斗中使用无人机蜂群的军队 [ 8 ] 。他们使用人工智能技术赋能的多旋翼无人机蜂群进行了30多次飞行任务,对巴勒斯坦目标进行了定位、识别、攻击,并对攻击结果进行了毁伤评估 [ 9 ] 。俄乌冲突期间,自2022年2月俄乌冲突爆发以来,俄罗斯和乌克兰均多次利用无人蜂群方式向对方展开攻击。2024年4月,伊朗向以色列发射了一连串爆炸性无人机和导弹,以回应该月早些时候伊朗驻叙利亚首都大马士革大使馆遭轰炸 [ 10 ] 。这是目前为止最大规模的无人机蜂群作战。从无人蜂群实战运用可以看出:

(1)无人蜂群系统在现代战争中的使用越来越频繁。以无人机为代表的无人平台的制造和使用成本越来越低,作战能力越来越强,更多的国家和组织将无人(蜂群)系统作为局部冲突的首选。

(2)无人机蜂群系统发挥作用不容小觑。无人蜂群系统对军事和民用设施的攻击,将产生严重毁伤,造成巨大经济损失。可以想象,当蜂群被赋予协同、组网、智能能力时,将会给现代战场带来何种翻天覆地的改变。

(3)无人蜂群系统的使用逐渐多样化。除了传统的情报、监视与侦察任务,无人蜂群系统已在近几年的局部冲突中被广泛用于袭扰和目标攻击,成为能够执行多种实战任务的多功能武器平台。

针对无人机蜂群的快速发展,本文首先梳理了美军为在蜂群领域继续保持压倒性优势而启动的多个研究计划;而后,分析总结了蜂群在数量、质量及功能上的显著优势;在此基础上,进一步归纳总结了无人蜂群系统的未来发展趋势,并提出相关发展建议。

2 美国典型蜂群项目介绍

2.1 美国国防部“复制者计划”

借鉴俄乌冲突中无人机蜂群在实战中应用的经验与教训,在2023年8月28日的一次演讲中,美国国防部副部长凯瑟琳·希克斯( Kathleen Hicks )宣布启动“复制者计划”(Replicator Initiative),打算在未来18至24个月内,在多个作战域部署成千上万个小型、智能、廉价的可消耗自主系统,企图借此对抗对手在舰船、导弹、人员等方面已形成的巨大数量优势 [ 11-12 ] 。

该计划的重点是部署大规模、低成本“全域可消耗自主”(All-Domain Attritable Autonomous,ADA2)系统 [ 11-13 ] 。其中,“大规模”至少是2000个;“低成本”是为了用可承受预算实现大规模部署;“全域”包括海上、地面、空中及太空,甚至也包括主动防护系统和对抗措施等;“可消耗”并不强调一次性,而是能仅以无人机等较小的损失来获得在战术甚至战略上的巨大效益;“自主”则要求系统具备一定的智能水平,试图用质量优势弥补数量劣势,用软件优势抗衡对手的硬件优势。

该计划第一阶段“包括来自多家传统和非传统供应商的各种尺寸和有效载荷的无人水面航行器、无人机系统和反无人机系统” [ 14 ] 。据悉,宇航环境公司(AeroVironment Inc.) 生产的“弹簧刀600”(Switchblade 600)无人机是该计划的一部分,与其同系列的“弹簧刀300”(Switchblade 300)无人机已在俄乌冲突中大量参战。第二阶段已经开始,涉及单个无人机的能力以及跨域能力软件等内容 [ 14 ] 。

2024财年,五角大楼将在“复制者计划”上投入约 5 亿美元,其中包括《 国防授权法案 》批准的约 3 亿美元,并在 2025 财年预算提案中要求再拨款约 5 亿美元 [ 15 ] 。该计划两年的总投入为10 亿美元。

2.2 DARPA“自主多域自适应蜂群体系”项目

2022年11月,美国国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)发布了“自主多域自适应蜂群体系”(Autonomous Multi-Domain Adaptive Swarms-of-Swarms,AMASS)项目的广泛机构公告,旨在开发一种通用的分布式指挥控制系统实现对蜂群的蜂群系统(蜂群体系)的高效指挥控制,以应对敌方战区级反介入/区域拒止(Anti-Access/Area Denial,A2/AD) [ 16 ] 。并计划为该项目投入7800万美元 [ 16 ] 。

蜂群的组成包括无人机、无人水面舰艇、无人地面车辆、无人水下潜航器等 [ 16 ] 。反A2/AD包括反综合防空系统、反 C4ISR (指挥、控制、通信、计算机、情报、监视和侦察)、反雷达、反机动、超视距瞄准等内容 [ 16-17 ] 。

DARPA希望尽最大可能利用现有的或在其开发周期中相对成熟的平台和有效载荷,而不是重新开发新的无人平台 [ 16 ] 。该项目的核心目标是开发任务规划和执行的指挥控制系统,使大规模蜂群体系形成削弱或击毁敌方A2/AD的整体能力 [ 16 ] 。通过一个通用的指挥控制系统、体系结构、标准和接口,不同类型无人平台组成的蜂群体系能够通过使用通用语言的人工智能进行通信,并协同执行所需的战区级任务,而不会对现有设计和特定系统的预期目的产生实质性的影响 [ 16 ] 。

为此,蜂群将通过一个优化过程进行分配,该过程考虑任务目标、优先级、风险、资源可用性、蜂群能力和时间等因素;在选择蜂群和蜂群组成时,将考虑未来潜在任务的需求;为了实现不同蜂群的无缝操作,无需对当前自主平台程序进行重大修改,而是开发一种共同的蜂群语言,可被称为蜂群体系协议(Swarms-of-Swarms Protocol,SOSP) [ 16 ] 。SOSP支持运行不同自主软件的蜂群与AMASS分布式蜂群体系指挥控制系统进行交互,使AMASS指挥控制系统能够请求服务、协商,并与区域内可用的蜂群交换信息 [ 16 ] 。开发的一个重点是优化蜂群规模、深度和控制跨度,以使蜂群体系达到一定的规模;也需要解决大规模蜂群的分布式、分层、安全通信问题;并需考虑网络鲁棒性和弹性 [ 16 ] 。

AMASS将通过使用可快速修改的开放式软、硬件接口来适应新的威胁和作战区域;还将建立能快速提供训练和配置蜂群体系指挥控制系统、蜂群指挥控制自主行为以及传感器、动能和非动能载荷所需的数据通道 [ 16 ] 。AMASS将与现有的联军指挥控制系统和情报系统实现互操作,促进必要的信息交换,使战区级作战成为可能;将AMASS整合到军事决策过程中,则可实现联合多域作战 [ 16 ] 。

2.3 美国海军“超级蜂群”项目

美国海军于2021年5月发布了一份预算文件,该文件显示其正在开展一项名为“超级蜂群”(Super Swarm)的项目 [ 18 ] 。该项目设想在未来若干年,能将百万架规模的无人蜂群投入战斗 [ 19 ] 。为实现超级蜂群的构想,海军开展了下列多个子项目研究。

首先,针对无人机蜂群的航程限制问题,美国海军开展“部署和使用自主远程系统”(Deployment and Employment of Autonomous Long Range Systems,DEALRS)项目研发,旨在开发可携带并发射大量小型无人机的大型“空中母舰”无人机系统 [ 20-21 ] 。该项目的目标是在无人干预的情况下运输和发射“大量”小型无人机,为低成本无人机提供跨越战区级距离的能力,同时确保其在敌方反介入/区域拒止能力覆盖区域内进行突防、任务和打击 [ 20-21 ] 。

其次,在2022年10月31日,美国海军发布了一份关于“可消耗性无人系统母舰”(Attritable UxV Mother Ship,AUMS)的信息邀请书,以求在激烈对抗的战场环境中以高效经济的方式向前线运送大量无人系统(包括空中、地面、水面和水下无人系统) [ 21-22 ] 。

该母舰本身也是一个无人系统,“可消耗性”要求其成本尽可能低;还应采取模块化设计,以支持后续升级。邀请书列出的详细需求有 [ 22 ] :

(1)航程为1500海里(2778 km);

(2)最高速度在12~20节(22~37 km/h);

(3)能在5级海况下生存,并在4级海况下全面执行任务;

(4)无人工干预的情况下可运行5天;

(5)能通过 GPS 导航;

(6)拥有超视距和视距内通信;

(7)具有防登舰和防篡改功能;

(8)远程命令下自行沉没的能力;

(9)最短使用寿命为5年。 第三,为显著降低无人机制造成本,美国海军启动了一个名为“大规模自主系统制造”(Manufacturing of Autonomous Systems at Scale,MASS)的项目,旨在使用3D打印和数字设计工具来大量制造低成本无人机 [ 20 ] 。其目标是设计出一种可以随意修改的设计,以便在同一生产线上生产出针对不同目的优化的无人机(例如,最大限度地提高速度、续航能力、隐身性或有效载荷等) [ 20 ] 。预算文件显示,该项目将尽可能在前线制造无人机,即在更接近作战地点的海军舰艇上进行生产 [ 23 ] 。

第四,“有人-自主编组”(Manned and Autonomous Teams,MATes)项目旨在培育出新型协作模式,实现人机融合,构建高度智能化的未来战场生态 [ 24 ] 。在任务执行期间遭受到干扰时,可用的通信带宽可能会下降,MATes 项目允许蜂群在无法从指挥员那里获得决策时,自主采取行动 [ 20 ] 。MATes项目将监控人类或有人系统队友的状态、行为、任务和敌方威胁状态,以一种可预测、可沟通且受到人类/有人系统队友信任的方式进行适当的战术性预判和行动,这将使自主系统能够在与人类/载人系统队友和任务目标协调的情况下进行优化 [ 23 ] 。还将开发直观的人机交互界面,使指挥员能够专注于更高层次的决策任务,从而管理数百、数千个无人机自主系统 [ 23 ] 。

2.4 小结

对美军研究分析可知,无人蜂群项目无论在军事战略、军事技术还是在作战模式上对无人化、信息化、智能化的现代战场都具有重大意义:

(1)重视非对称作战优势。这些项目旨在通过无人机蜂群等技术,以相对低成本、大规模的方式对抗敌方高价值目标和防御体系,寻求在面对实力相当或更强对手时的非对称作战优势,以数量和灵活的战术来弥补可能存在的技术或装备差距。

(2)强调多域作战理念。“自主多域自适应蜂群体系”项目明确体现了对多域作战的重视,表明美军致力于打破传统作战领域的界限,使无人机蜂群能够在陆、海、空、天、电等多个领域协同作战,实现多域力量的融合和互补,以提高整体作战效能。

(3)人工智能与自主控制技术的核心地位。三个项目都高度依赖人工智能和自主控制技术,以实现无人机蜂群的自主决策、协同配合、环境感知和任务规划等能力。这表明人工智能技术在未来军事领域的应用将越来越广泛和深入,是提升作战效能的关键因素。

(4)通信与组网技术的关键作用。无人机蜂群要实现大规模、多任务的协同作战,离不开高效可靠的通信与组网技术。这些项目推动了动态通信自组网、多源信息融合等技术的发展,确保蜂群中的无人机之间、以及与其他作战单元之间能够实时、准确地传输信息,实现无缝协同。

(5)作战效能的大幅提升。通过这些项目可以看出,无人机蜂群作战模式具有传统作战方式无法比拟的优势,如突防能力强、作战效费比高、协同能力强等。蜂群中的无人机可以相互配合,执行侦察、监视、干扰、攻击等多种任务,以整体的力量对敌方目标形成饱和攻击,极大地提升作战效能。

(6)对传统作战模式的变革与挑战。无人机蜂群作战的出现,将对传统的防空作战、海上作战等模式带来巨大挑战。传统的防御系统在面对大规模、高机动性的无人机蜂群时,可能会面临探测难、拦截难等问题,促使各国军队不得不重新审视和调整现有的作战理念、战术方法和装备体系,以适应新的作战需求。

3 无人蜂群系统特点分析

与协同作战、集群作战以及分布式作战的作战单元多样化和规模化特点不同,无人蜂群系统主要采用大量低成本、小型化的无人作战平台,以能力为中心,强调利用成员间的信息共享、各成员的分布式自主决策,使多个简单成员形成协同处理复杂任务的整体能力。因此,无人蜂群系统的发展理念与有人装备和传统大型无人装备以平台为中心的发展理念完全不同,二者比较如 图1 (a)、(b)所示。

▲ 图1 两种发展理念示意图 [ 25 ]

▲ Fig.1 Schematic diagram of two development concepts [ 25 ]

下面从典型维度给出无人蜂群系统与传统系统的综合量化对比,如 表1 所示。

▼ 表1 两类系统的综合对比

▼ Table 1 Comprehensive comparison of two systems

综合以上内容,相对于传统少量高价值装备,无人蜂群系统的优势主要体现在:

(1)数量优势。数量可以衍生出质量。通过大规模无人机部署,一方面,可有效提高监视侦察覆盖能力与多维空间渗透能力,单个无人机感知范围有限,但数百架无人机组成的蜂群可覆盖数十平方公里的区域,通过分布式传感器网络实现多角度、多层次的数据采集(如光学、红外、电磁信号),同时在空、地、海等多域协同行动,形成立体化覆盖。另一方面,以量补质的生存逻辑可有效提高抗毁性与容错能力,蜂群系统通过大量重复节点实现任务冗余。即使部分无人机被击落或故障,剩余单元仍可通过动态任务分配算法接管目标(如接力通信、补位侦察)。在复杂电磁干扰环境中,这种冗余性显著提升了系统稳定性。第三方面,饱和攻击实现突破防御系统的“人海战术”,现代防空系统(如“爱国者”导弹)的拦截弹成本高达数百万美元,而单架低成本无人机可能仅需数千美元。通过蜂群数量优势,可迫使敌方在短时间内耗尽拦截资源。例如,100架无人机同时突防时,即使拦截成功率达90%,仍有10架可突破防线。无人蜂群将在分布式感知精度、饱和攻击效能、动态任务切换以及高对抗环境生存性中具有传统系统无法替代的作用和价值。

(2)成本优势。一方面,单体制造成本实现从高端精密到模块化普惠。蜂群无人机通常采用标准化模块设计(如通用飞控系统、3D打印机身),并大量使用民用成熟技术(如智能手机芯片、开源算法),避免定制化开发的高成本。例如美国“郊狼”(Coyote)无人机单机成本约1.5万美元,仅为传统导弹的1/100。另一方面,可消耗性设计从“保装备”到“保任务”的范式转变。传统装备(如战斗机、卫星)需高成本保护自身安全,而蜂群无人机可承担高风险任务(如诱饵突防、核污染区探测),即使损失30%~70%单元仍能完成任务。第三方面,维护与升级成本从硬件依赖到软件定义。蜂群无人机结构简单(无复杂机械传动部件)、采用高可靠性设计(如固定翼无旋翼故障风险),大幅降低维修频率和备件库存成本。

(3)功能优势。无人蜂群系统的功能优势源于其群体智能与协同能力,通过分布式架构和自主决策机制,实现了传统单一平台或少量装备难以完成的任务。

1)协同性优势:

①分布式感知与信息融合。蜂群通过大量节点搭载的异构传感器(光学、红外、雷达、声呐等),实现多维度环境感知。此外,还可通过节点间的交叉定位(如三角测量、信号时差分析),提升目标定位精度;

②动态任务分配与自组织。基于强化学习或拍卖算法,蜂群能实时分配任务。例如在打击任务中,无人机根据距离、电量和优先级自动分配打击单元和作战线路;

2)适应性优势:

①多域跨平台协同。空-地-海一体化:无人机、无人车、无人艇组成异构蜂群,适应多样化场景。例如,反潜作战中,空中无人机投放声呐浮标,水面无人艇跟踪目标,水下潜航器实施拦截。

②环境自适应与鲁棒性。动态环境响应:蜂群可通过实时数据调整策略。例如,遭遇强风时,无人机群自动切换密集编队减少能耗。

4 无人蜂群系统发展趋势分析

经历了十多年的摸索和发展,蜂群的颠覆性能力已在诸多方面得到了验证。蜂群2.0时代已悄然来临。笔者认为,2.0时代的蜂群将具备如下特征(如 图2 所示):

▲ 图2 蜂群2.0时代的特征

▲ Fig.2 Characteristics of Swarm 2.0 era

(1)高度自主性。自主性是指无人蜂群系统能够在没有持续人类干预的情况下自主执行任务。这不要求每个无人平台具有多高的自主性,但所有或部分无人平台通过网络连接组成的蜂群或子蜂群系统具有很高的自主导航、自主感知、自主决策、自主避障、自主飞行等能力;能够在复杂多变的环境中自主判断并执行任务,比如选择最优飞行路径避开障碍物、识别并优先攻击高价值目标,并根据战场变化重新分配任务角色。

(2)深度智能性。无人蜂群系统应具备高级人工智能,能够进行自主学习和进化。首先,通过深入集成先进的机器学习算法和人工智能技术,蜂群能够实时处理海量数据,实时分析战场态势,并做出快速决策,使其能够在复杂多变的战场环境中自主应对,提高作战效率和生存能力;还能辅助指挥官进行战略规划,提供基于数据驱动的决策建议,确保战术行动的精准与高效。另外,通过与云计算的结合,蜂群能够访问远程处理能力,实现更高级别的智能操作;能够从每次任务中学习并改进算法,随着时间推移不断优化性能,实现迭代式发展。其次,蜂群内的无人平台间能够通过局部交互而快速响应环境变化,实现更深层次的智能化协同,能够基于共享态势感知进行复杂的战术配合,如预测敌方行为目的、分散以规避探测、集中力量攻击目标等,形成一种类似于生物群体的智能集体行为,展现远超个体之和的群体智能。

(3)强弹性。蜂群系统的强弹性体现在以下三个方面:

1)任务强弹性:基于先进算法,蜂群能够识别和评估任务中的挑战(如目标变化、环境干扰或己方损失),快速反应并保持功能完整,确保任务顺利完成。

2)网络强弹性:通过多元化通信、去中心化网络、自适应频谱管理、抗干扰技术、动态网络重构及智能路由与能源管理,蜂群在复杂环境中遭遇干扰或损毁时,仍能维持信息可靠传输与指令下达,保障协同与任务效率。

3)环境强弹性:集成先进感知技术、自适应控制算法和强化机体设计,蜂群能在极端自然与人为环境(如复杂地形、恶劣天气、电子干扰)中稳定运行,智能适应战场条件,实现全天候、全地形的作战能力。

(4)融合全域化。无人蜂群能够跨越传统的作战域界限,在陆、海、空乃至天、网络、电磁等多个作战域内实现深度融合与高效协同,形成一体化作战体系。例如,从空中无人机向地面部队提供直接火力支援、协同海上无人舰船执行海上封锁,或与卫星网络配合进行全球范围的情报搜集与传输,以及在电磁域进行电子战和网络攻防,大大拓展了作战空间和战略深度。这要求蜂群通过搭载多种传感器,实现对各作战域的全天候、全时段、全方位感知。这些传感器数据通过先进的信息融合技术汇总处理,形成统一的战场态势图,为指挥决策提供实时、全面、准确的信息支持。信息的跨域共享使得各作战单元能够基于同一战场认知,快速响应和协同行动。一体化指挥控制是实现全域融合作战的关键支柱,它构建在高度集成的信息处理与决策支持平台上,通过跨域、跨平台的实时数据融合与共享,确保各作战单元基于统一的战场态势认知,实施高效协同。一体化指挥控制不仅要有去中心化的分布式决策机制,使无人蜂群具备自主适应战场变化的能力,还能利用人工智能辅助进行动态任务规划与资源优化,同时优化人机界面,增强指挥官的态势感知与决策效率,并集成高级加密与抗干扰技术,保障指挥控制链路的安全与稳定,为无人蜂群系统的全域作战提供了一套强大、灵活且智能的中枢神经系统。

(5)人蜂智联化。在蜂群2.0时代,尽管蜂群的自主性与智能化水平得到了大幅提升,但仍离不开人类的上层决策,因此需要人类、有人系统与蜂群系统的智能互联与交互。无人蜂群系统能够通过高级人工智能算法和传感器技术,深度感知并理解人类指挥官的意图。这不仅仅局限于直接接收与执行指令,而是通过分析指挥官的决策习惯、战场态势感知、甚至是微妙的非言语提示,主动预测并调整行动策略,实现意图的智能化预判与快速响应。需要建立双向、实时、高效的人类与蜂群的信息交流机制。人类操作员可以通过高度直观的界面,轻松监控无人蜂群的动态,获取战场实时数据,同时下达复杂指令。反过来,无人蜂群能够将多源信息整合,包括战场态势、任务进展、系统状态等,以易于理解的形式即时反馈给人类,确保双方共享同一战场认知,决策与行动高度同步。

5 无人蜂群系统发展建议

根据近几年无人蜂群在现代战争的实战运用以及美国利用“复制者计划”、“超级蜂群”项目对大规模无人蜂群系统的深远谋划,结合无人蜂群高度自主性、深度智能性、强弹性、融合全域化以及人蜂智能化的发展趋势,针对发展无人蜂群力量从技战术方面提出以下建议。

5.1 技术发展建议

无人机蜂群作为未来智能化、分布式系统的代表,同时在无人机协同控制、抗毁伤能力、规模扩展以及反制措施等技术领域也提出了重要挑战,对此,针对无人蜂群技术发展提出以下建议:

(1)提升自主协同作战能力 面对复杂、动态环境中能够实时协同(如避障、队形变换)的能力需求,如何促进算法快速升级迭代,面对单一节点的集中式架构易崩溃的问题,如何开发分布式自主协同机制,是当前亟待解决的关键问题。首先,要提升协同智能化能力,开发分布式AI算法,开发去中心化的群体智能算法,实现蜂群自主协同与动态任务分配;其次,要具备异构蜂群协同功能,实现无人机、无人车、无人艇等多域平台的协同作战,提升融合全域化;最后,建强动态任务分配能力,根据战场态势实时调整任务优先级和目标分配。

(2)增强抗干扰与抗毁能力 通信链路需具备较强的抗截获/抗欺骗(如量子通信、跳频技术)能力,同时,在部分无人机损毁时,剩余节点需要自适应重组,无疑对安全性、鲁棒性提出了更高要求。一方面,开发抗干扰通信技术,包括研发量子通信、光通信、自适应跳频技术,提升复杂电磁环境下的通信稳定性;另一方面,提升电子战防护能力,开发抗干扰通信与导航技术,提升复杂电磁环境下的生存能力。最后,设定容错机制,支持蜂群在部分节点失效后仍能完成任务。

(3)模块化与低成本设计 无人机数量从几十到上万时,系统复杂度及成本急剧增长,大规模部署需有效降低单机成本,同时确保故障率可控(冗余设计),因此,如何生产模块化低成本无人机是同样亟待攻克的难题。首先,要标准化硬件架构。定义统一接口标准,支持不同功能模块(传感器、载荷)的即插即用。其次,研发仿生轻量化材料,采用碳纤维、柔性电子等材料降低机体重量,延长续航时间。最后,发展3D打印与量产工艺,通过低成本制造技术实现规模化生产。

(4)开发无人机蜂群反制技术 无人机反制 方面,因其具备大规模、低成本、强协同、高冗余等特点,将造成对无人蜂群探测识别困难,干扰费效比低下,同时需要具备多波次拦截能力。

1)开发多模态感知与干扰技术 研究宽频段电磁频谱感知技术(覆盖通信、导航、雷达频段),结合智能电子战系统,实施动态频谱干扰和欺骗(如GPS/北斗信号干扰、数据链劫持),同时,发展高功率微波(HPM)和激光武器,针对无人机蜂群的密集编队特性,实现低成本、高效率的物理摧毁(例如单次激光脉冲击落多架无人机)。

2)研究智能化反蜂群算法与网络攻击 基于深度强化学习(DRL)和博弈论,构建蜂群行为预测模型,设计针对性干扰策略(如诱骗关键节点、分割蜂群编队)。同时通过逆向工程分析敌方蜂群通信协议(如MAVLink、自定义加密协议),开发漏洞利用工具,实施“蜂后”节点劫持或注入虚假指令。还可针对蜂群依赖的云端控制中心或通信中继节点,发起高并发网络攻击,瘫痪其指挥链路。

5.2 战术应用建议

无人机通过搭载不同任务载荷,可快速切换功能角色,实现侦察与监视、电子战与信息战、精确打击和后勤支援等多样化任务,极大提升作战灵活性和任务适应性,进一步凭借大量低成本的特点可有效消耗敌方高价值防空资源,实现“以量制胜”全域化作战。

(1)侦察与监视 无人机蜂群通过分布式传感器网络,可以实现战场态势的立体化感知,一方面,蜂群可协同执行大范围战场侦察,实时传输高清图像和视频。另一方面,微型无人机可潜入敌方阵地,执行长时间隐蔽监视任务。可以看出,无人蜂群将使战场转向透明化成为可能,从根源上瓦解“战争迷雾”,将信息优势转化为绝对制胜权的基础要素。

(2)电子战与信息战 蜂群凭借数量优势和分布式特性,成为电子战新锐力量。蜂群可在搭载电磁干扰模块,实施饱和式频谱压制,瘫痪敌方通信、雷达系统的同时,规避传统集中式干扰易被定位反制的缺陷。此外,蜂群还可协同执行网络渗透与数据窃取任务,实现大规模网络攻击。

(3)精确打击 无人蜂群凭借低廉成本毁伤高价值目标可以有效解构传统防御体系,颠覆攻防成本平衡。例如,微型无人机可搭载高爆弹头完成自杀式攻击,执行精确打击任务。基于协同控制,蜂群还可协同引导导弹或火炮实施精确打击。无人蜂群的发展将终结“坚盾利矛”均衡时代,防御成本呈指数级增长而进攻成本线性下降,重新定义战略威慑平衡。

(4)后勤支援 无人蜂群小型而灵活的特点可有效突破地形限制实现“即时补给”。首先,无视地形障碍与战场封锁实现“点对点”精准补给,解决高原、岛屿、城市废墟等场景的“最后一公里”难题。其次,根据作战单元实时需求可动态调度资源,将传统层级化后勤转变为网状自适应体系,显著降低战场物资冗余度。此外,可蜂群构建临时通信网络,保障战场通信畅通。 在此基础上,以无人机蜂群打击敌某重点区域为例,开展战术案例分析(如 图3 所示),通过电子战群、侦察群、打击群、支援群的异构分工,可以形成“电磁压制→动态感知→饱和攻击→持续保障”的闭环作战链,突破传统集中式指挥的脆弱性。

▲ 图3 无人蜂群打击示意图

▲ Fig.3 Schematic diagram of the unmanned swarms strike

阶段一:隐蔽渗透与电磁压制(电子战群主导)

电子战蜂群(200架微型无人机)低空突防至目标区域外围,释放电磁干扰箔条形成“电子烟雾”,遮蔽敌方雷达对后续机群的探测。分批次启动定向微波干扰器,压制敌方通信频段(切断指挥中心与防空阵地的联络)。10架诱饵无人机模拟战斗机信号,诱使敌方雷达开机并暴露位置。致使敌方雷达屏幕出现大量虚假目标,近防炮系统因通信中断转为独立作战模式,反应效率下降。

阶段二:动态侦察与目标锁定(侦察群主导)

侦察蜂群(50架多功能无人机)划分高空组(太阳能长航时无人机)和低空组(四旋翼无人机),高空组利用合成孔径雷达(SAR)扫描全区域,构建高精度3D地图,标记防空导弹发射车和指挥中心通风口坐标。低空组贴近建筑物飞行,使用红外/光学传感器探测热源(如发电机组),通过AI图像识别确认指挥中心入口。自杀式侦察机故意触发敌方近防炮火力,记录弹道数据并回传至打击群。边缘计算节点实时整合信息,生成动态威胁图谱并分配优先级目标。

阶段三:分层打击与饱和攻击(打击群主导)

第一波次(自杀式蜂群)300架低成本巡飞弹从多个方向突入,以“波浪式”冲锋消耗近防炮弹药(每波50架,间隔5 s)。部分无人机搭载高爆弹头直接撞击防空导弹发射车,其余携带石墨纤维弹瘫痪电网。 第二波次(精确打击群)20架中型攻击无人机避开残存防空火力,发射微型导弹穿透指挥中心通风口,内部引爆温压弹。5架电磁脉冲( EMP )无人机在雷达站上空引爆,烧毁电子设备。

阶段四:持续支援与战场维持(支援群主导)

通信中继蜂群(30架六旋翼无人机)在战场上空组成“动态浮空基站”,使用激光通信链路保持各群数据互通,避免依赖易受干扰的无线电。 后勤蜂群运输无人机向深入敌后的侦察群空投备用电池。携带干扰源定位器的无人机持续追踪敌方电子战部队,引导后续打击。 医疗救援组则由3架大型无人机搭载医疗舱构成,待安全区域确认后降落,接应受伤特种部队人员。

5.3 作战体系建议

无人蜂群作为未来空战场的重要武器装备,从作战体系层面开展无人蜂群能力建设与提升是大势所趋,对此,针对蜂群作战指挥系统、训练系统以及作战条令提出以下建议:

(1)蜂群作战指挥系统 构建“云-边-端”弹性架构。在云端,建立战区级智能指挥平台,集成卫星、预警机等全域情报,生成蜂群作战任务基线(如目标优先级、攻击波次)。在边缘节点,部署蜂群母舰或长航时无人机作为移动指挥站,执行本地任务分配与动态路径规划(如遇通信中断时接管指挥)。终端则在单机嵌入轻量化AI芯片(如NPU),支持基于规则库的实时避障、编队维持与应急打击决策。

(2)蜂群作战训练 建立单机操作层、集群战术层以及联合战役层为基础的多层级模拟训练系统,打造“虚实互嵌”演训体系。在单机操作层,基于VR模拟器训练飞控手掌握蜂群基础编队、故障应急处置(如电机失效后姿态调整);在集群战术层,建立数字孪生战场推演系统,支持导入真实地理数据,模拟复杂电磁环境下蜂群突防效能;在联合战役层,则构建“红蓝对抗云平台”,蜂群与有人战机、电子战部队联合作战,验证跨域杀伤链闭合效率。

(3)蜂群作战条令 确立“敏捷-合规”双轨框架。首先保证战术原则规范化,编队使用规则方面,明确蜂群最小作战单元规模(如不少于50架)、突击波次间隔(≥15 min防止敌方模式识别);交战权限矩阵方面,划分自主攻击等级(Ⅰ级:打击无标识装甲车辆;Ⅱ级:攻击人类目标需人工确认);跨域协同规范方面,规定蜂群与有人平台的安全距离(如与有人机保持500 m以上防碰撞)。在此基础上明确动态条令更新机制,利用AI辅助修订,通过作战数据挖掘(如蜂群被反制案例库),自动生成条令修订建议,并建立“战场测试-快速迭代”通道,重要战术更新可在48小时内下发至一线部队。

6 结 论

本文深入分析了无人蜂群系统的发展及其在现代局部冲突中展现出的革命性作用,这些系统展现出新特征和能力。美国通过“复制者计划”、“自主多域自适应蜂群体系”、“超级蜂群”项目,展示了对无人蜂群系统未来发展的深远规划,这不仅凸显了无人蜂群系统的战略意义,也反映了在大国竞争中保持技术优势的迫切需求。无人蜂群系统通过其数量优势、成本效益和颠覆性功能,已经在实战中证明了其有效性,并预计将在未来战争中扮演更加关键的角色。必须高度重视无人蜂群技术的发展,通过提前布局和技术创新,构建具有高度自主性、深度智能化、强弹性、融合全域化和人蜂智联化能力的无人蜂群系统,确保在智能化战争时代中保持战略优势,维护国家安全和地区稳定。

   
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