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無(wú)人機(jī)蜂群攔截系統(tǒng)作戰(zhàn)構(gòu)想與關(guān)鍵技術(shù)
來(lái)源:無(wú)人機(jī)集群
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作者:劉立章
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發(fā)布時(shí)間: 2021-05-08
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為有效應(yīng)對(duì)敵可能發(fā)起的“飽和式攻擊”,提高重要軍事目標(biāo)的防護(hù)能力,著眼無(wú)人技術(shù)的發(fā)展,首先,提出了無(wú)人機(jī)蜂群攔截系統(tǒng)的概念;隨后,介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì),并針對(duì)敵可能的巡航導(dǎo)彈?無(wú)人機(jī)蜂群?炮彈等各類打擊,進(jìn)行了具體的作戰(zhàn)構(gòu)想設(shè)計(jì);總結(jié)了無(wú)人機(jī)蜂群攔截系統(tǒng)構(gòu)建運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù),包括無(wú)人機(jī)平臺(tái)研制?系統(tǒng)架構(gòu)?集群感知與信息融合?集群控制與群體智能?任務(wù)規(guī)劃?蜂群投放及回收補(bǔ)充等,并就技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可行性和相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了分析,為進(jìn)一步深化研究奠定了基礎(chǔ)?
在2020 年納卡沖突中,阿塞拜疆使用無(wú)人機(jī)攻擊亞美尼亞地面坦克及士兵的畫面震撼人心,無(wú)人作戰(zhàn)的時(shí)代已然到來(lái),傳統(tǒng)作戰(zhàn)模式已被以無(wú)人作戰(zhàn)為代表的人工智能技術(shù)徹底顛覆,未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)將朝著無(wú)人化?智能化的方向大步邁進(jìn)?可以預(yù)見(jiàn),在不久的將來(lái),大規(guī)模無(wú)人進(jìn)攻將占據(jù)極大優(yōu)勢(shì),不僅能達(dá)成戰(zhàn)術(shù)目的,甚至可達(dá)成戰(zhàn)役和戰(zhàn)略企圖?無(wú)人機(jī)力量既可以是攻擊的“利刃”,也可以通過(guò)研究開(kāi)發(fā),成為防守的“堅(jiān)盾”?
本文首先簡(jiǎn)要論述了無(wú)人機(jī)蜂群攔截系統(tǒng)的概念,隨后對(duì)攔截系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)和作戰(zhàn)構(gòu)想進(jìn)行了設(shè)計(jì)和闡述,據(jù)此分析了攔截系統(tǒng)構(gòu)建和運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù),最后對(duì)無(wú)人機(jī)蜂群攔截作戰(zhàn)的未來(lái)進(jìn)行了展望?
1 無(wú)人機(jī)蜂群攔截系統(tǒng)概念
現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中,對(duì)重點(diǎn)目標(biāo)的打擊和防護(hù)已經(jīng)成為交戰(zhàn)雙方關(guān)注的焦點(diǎn),特殊時(shí)刻,關(guān)鍵目標(biāo)往往能左右戰(zhàn)局走向?在未來(lái)作戰(zhàn)中,為突破防御系統(tǒng),達(dá)成作戰(zhàn)效果,不僅會(huì)有針對(duì)重點(diǎn)目標(biāo)的精確打擊,還可能存在“飽和式”的空天打擊?無(wú)人機(jī)蜂群襲擊等?此外,在非傳統(tǒng)安全領(lǐng)域,重點(diǎn)目標(biāo)還會(huì)面臨自殺式無(wú)人機(jī)蜂群?火箭彈?空飄氣球等非常規(guī)手段突襲,以達(dá)到制造公眾恐慌,引發(fā)社會(huì)動(dòng)亂的目的?與此同時(shí),重點(diǎn)目標(biāo)的防御也是備受關(guān)注的焦點(diǎn),但由于當(dāng)前世界主要國(guó)家的防空力量均是按照體系作戰(zhàn)的思想構(gòu)建的,其主要由遠(yuǎn)程?中程?近程和末端武器構(gòu)成,表面上看配置層級(jí)分明?科學(xué)合理,但遠(yuǎn)中近程防空武器(如S300 系列?防空導(dǎo)彈等)與末端防空武器(如高射火炮等)之間仍存在一定的火力空白,從而降低了防空攔截效率,特別是在應(yīng)對(duì)可能的“飽和式攻擊”時(shí),這一火力空白尤其致命?美國(guó)海軍研究生學(xué)院Loc Pham 在2012 年發(fā)表的《無(wú)人機(jī)蜂群攻擊》曾探討了防空系統(tǒng)對(duì)蜂群作戰(zhàn)的防御問(wèn)題?文章顯示,即使是世界上最先進(jìn)的防空體系之一的海面“宙斯盾”系統(tǒng)(裝備了干擾器?誘餌彈?“標(biāo)準(zhǔn)”系列防空導(dǎo)彈?127 mm 艦炮?2 座“密集陣”近防武器系統(tǒng)),面對(duì)5~10 架從各個(gè)方向來(lái)襲的無(wú)人機(jī)蜂群攻擊,也顯得力不從心,根本無(wú)法做到全部有效攔截?
一直以來(lái),世界各國(guó)都在研究抗擊“飽和式攻擊”的方法,但至今尚沒(méi)有較為成熟的作戰(zhàn)理念?無(wú)人機(jī)蜂群攔截系統(tǒng)是在無(wú)人機(jī)蜂群技術(shù)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)一種可實(shí)施高度自主攔截的無(wú)人機(jī)蜂群攔截系統(tǒng)?在該系統(tǒng)中,每架攔截?zé)o人機(jī)搭載必需的可自主組網(wǎng)控制終端?靈巧式高爆自毀炸彈和可探測(cè)來(lái)襲目標(biāo)的模塊,采用“六邊形空間錯(cuò)位矩陣”的排列結(jié)構(gòu),在預(yù)警空域常態(tài)巡航并機(jī)動(dòng)配置在可能出現(xiàn)的防空火力“真空區(qū)”?當(dāng)來(lái)襲目標(biāo)到達(dá)爆炸毀傷半徑時(shí),攔截?zé)o人機(jī)解鎖其攜帶的高爆炸藥,將攔截目標(biāo)摧毀或者引爆,以達(dá)到攔截的目的?系統(tǒng)通過(guò)采用“無(wú)人機(jī)蜂群對(duì)抗無(wú)人機(jī)蜂群”?“無(wú)人機(jī)蜂群集中毀傷巡航導(dǎo)彈”的策略,應(yīng)對(duì)敵可能采取的多彈種?高密度?全方位的“飽和式攻擊”,以充實(shí)現(xiàn)有防空體系,提高重要目標(biāo)的防護(hù)能力?
2 無(wú)人機(jī)蜂群攔截系統(tǒng)組成
根據(jù)系統(tǒng)作戰(zhàn)需求,為提高整體攔截效能,如圖1所示,無(wú)人機(jī)蜂群攔截系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)職能區(qū)分,采取群組編隊(duì)的方式,構(gòu)建以攔截群為核心,偵察群?反輻射群?誘餌群?電子對(duì)抗群(干擾群)?補(bǔ)充群負(fù)責(zé)協(xié)同的空中無(wú)人機(jī)蜂群攔截系統(tǒng)?
1)攔截群?正六邊形是能夠不重疊地鋪滿一個(gè)平面的三種正多邊形(正三角形?正方形和正六邊形)之一,其中,六邊形以最小量的材料占有最大面積 ?因此,如圖2 所示,攔截群通過(guò)采用“六邊形空間錯(cuò)位矩陣”的排列結(jié)構(gòu),前后交錯(cuò)排列,可實(shí)現(xiàn)攔截效率的最大化?攔截群進(jìn)行模塊化編組,每個(gè)模塊配置攔截?zé)o人機(jī)若干,前后分層配置,每層在不同平面上,且相鄰兩層之間留有一定的安全距離;每架無(wú)人機(jī)的位置在組網(wǎng)前根據(jù)編號(hào)定位,確保任務(wù)規(guī)劃到具體無(wú)人機(jī)?整個(gè)六邊形錯(cuò)位矩陣攔截網(wǎng)的分層數(shù)量?每層攔截網(wǎng)占有的無(wú)人機(jī)數(shù)量,以及每層攔截網(wǎng)之間的距離可根據(jù)來(lái)襲目標(biāo)攜帶彈藥的殺傷半徑進(jìn)行調(diào)整,確保無(wú)人機(jī)和無(wú)人機(jī)?攔截層和攔截層之間距離適當(dāng),防止出現(xiàn)“一彈引爆多機(jī)”的問(wèn)題?
攔截群在預(yù)定區(qū)域展開(kāi)后,通過(guò)地面雷達(dá)或無(wú)人機(jī)偵察群不間斷地向攔截群傳輸和共享指令,隨時(shí)調(diào)整攔截群位置?為有效應(yīng)對(duì)各類攻擊,提高攔截效率,如圖3 所示,可采用多層布防?多單元組合布防,以及多層多單元組合布防等方式來(lái)增加攔截面積和攔截縱深?
本文首先簡(jiǎn)要論述了無(wú)人機(jī)蜂群攔截系統(tǒng)的概念,隨后對(duì)攔截系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)和作戰(zhàn)構(gòu)想進(jìn)行了設(shè)計(jì)和闡述,據(jù)此分析了攔截系統(tǒng)構(gòu)建和運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù),最后對(duì)無(wú)人機(jī)蜂群攔截作戰(zhàn)的未來(lái)進(jìn)行了展望?
1 無(wú)人機(jī)蜂群攔截系統(tǒng)概念
現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中,對(duì)重點(diǎn)目標(biāo)的打擊和防護(hù)已經(jīng)成為交戰(zhàn)雙方關(guān)注的焦點(diǎn),特殊時(shí)刻,關(guān)鍵目標(biāo)往往能左右戰(zhàn)局走向?在未來(lái)作戰(zhàn)中,為突破防御系統(tǒng),達(dá)成作戰(zhàn)效果,不僅會(huì)有針對(duì)重點(diǎn)目標(biāo)的精確打擊,還可能存在“飽和式”的空天打擊?無(wú)人機(jī)蜂群襲擊等?此外,在非傳統(tǒng)安全領(lǐng)域,重點(diǎn)目標(biāo)還會(huì)面臨自殺式無(wú)人機(jī)蜂群?火箭彈?空飄氣球等非常規(guī)手段突襲,以達(dá)到制造公眾恐慌,引發(fā)社會(huì)動(dòng)亂的目的?與此同時(shí),重點(diǎn)目標(biāo)的防御也是備受關(guān)注的焦點(diǎn),但由于當(dāng)前世界主要國(guó)家的防空力量均是按照體系作戰(zhàn)的思想構(gòu)建的,其主要由遠(yuǎn)程?中程?近程和末端武器構(gòu)成,表面上看配置層級(jí)分明?科學(xué)合理,但遠(yuǎn)中近程防空武器(如S300 系列?防空導(dǎo)彈等)與末端防空武器(如高射火炮等)之間仍存在一定的火力空白,從而降低了防空攔截效率,特別是在應(yīng)對(duì)可能的“飽和式攻擊”時(shí),這一火力空白尤其致命?美國(guó)海軍研究生學(xué)院Loc Pham 在2012 年發(fā)表的《無(wú)人機(jī)蜂群攻擊》曾探討了防空系統(tǒng)對(duì)蜂群作戰(zhàn)的防御問(wèn)題?文章顯示,即使是世界上最先進(jìn)的防空體系之一的海面“宙斯盾”系統(tǒng)(裝備了干擾器?誘餌彈?“標(biāo)準(zhǔn)”系列防空導(dǎo)彈?127 mm 艦炮?2 座“密集陣”近防武器系統(tǒng)),面對(duì)5~10 架從各個(gè)方向來(lái)襲的無(wú)人機(jī)蜂群攻擊,也顯得力不從心,根本無(wú)法做到全部有效攔截?
一直以來(lái),世界各國(guó)都在研究抗擊“飽和式攻擊”的方法,但至今尚沒(méi)有較為成熟的作戰(zhàn)理念?無(wú)人機(jī)蜂群攔截系統(tǒng)是在無(wú)人機(jī)蜂群技術(shù)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)一種可實(shí)施高度自主攔截的無(wú)人機(jī)蜂群攔截系統(tǒng)?在該系統(tǒng)中,每架攔截?zé)o人機(jī)搭載必需的可自主組網(wǎng)控制終端?靈巧式高爆自毀炸彈和可探測(cè)來(lái)襲目標(biāo)的模塊,采用“六邊形空間錯(cuò)位矩陣”的排列結(jié)構(gòu),在預(yù)警空域常態(tài)巡航并機(jī)動(dòng)配置在可能出現(xiàn)的防空火力“真空區(qū)”?當(dāng)來(lái)襲目標(biāo)到達(dá)爆炸毀傷半徑時(shí),攔截?zé)o人機(jī)解鎖其攜帶的高爆炸藥,將攔截目標(biāo)摧毀或者引爆,以達(dá)到攔截的目的?系統(tǒng)通過(guò)采用“無(wú)人機(jī)蜂群對(duì)抗無(wú)人機(jī)蜂群”?“無(wú)人機(jī)蜂群集中毀傷巡航導(dǎo)彈”的策略,應(yīng)對(duì)敵可能采取的多彈種?高密度?全方位的“飽和式攻擊”,以充實(shí)現(xiàn)有防空體系,提高重要目標(biāo)的防護(hù)能力?
2 無(wú)人機(jī)蜂群攔截系統(tǒng)組成
根據(jù)系統(tǒng)作戰(zhàn)需求,為提高整體攔截效能,如圖1所示,無(wú)人機(jī)蜂群攔截系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)職能區(qū)分,采取群組編隊(duì)的方式,構(gòu)建以攔截群為核心,偵察群?反輻射群?誘餌群?電子對(duì)抗群(干擾群)?補(bǔ)充群負(fù)責(zé)協(xié)同的空中無(wú)人機(jī)蜂群攔截系統(tǒng)?
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