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無人機蜂群攔截系統作戰構想與關鍵技術
來源:無人機集群
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作者:劉立章
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發布時間: 2021-05-08
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為有效應對敵可能發起的“飽和式攻擊”,提高重要軍事目標的防護能力,著眼無人技術的發展,首先,提出了無人機蜂群攔截系統的概念;隨后,介紹了系統設計,并針對敵可能的巡航導彈?無人機蜂群?炮彈等各類打擊,進行了具體的作戰構想設計;總結了無人機蜂群攔截系統構建運行的關鍵技術,包括無人機平臺研制?系統架構?集群感知與信息融合?集群控制與群體智能?任務規劃?蜂群投放及回收補充等,并就技術實現的可行性和相關問題進行了分析,為進一步深化研究奠定了基礎?
在2020 年納卡沖突中,阿塞拜疆使用無人機攻擊亞美尼亞地面坦克及士兵的畫面震撼人心,無人作戰的時代已然到來,傳統作戰模式已被以無人作戰為代表的人工智能技術徹底顛覆,未來戰爭將朝著無人化?智能化的方向大步邁進?可以預見,在不久的將來,大規模無人進攻將占據極大優勢,不僅能達成戰術目的,甚至可達成戰役和戰略企圖?無人機力量既可以是攻擊的“利刃”,也可以通過研究開發,成為防守的“堅盾”?
本文首先簡要論述了無人機蜂群攔截系統的概念,隨后對攔截系統的系統架構和作戰構想進行了設計和闡述,據此分析了攔截系統構建和運行的關鍵技術,最后對無人機蜂群攔截作戰的未來進行了展望?
1 無人機蜂群攔截系統概念
現代戰爭中,對重點目標的打擊和防護已經成為交戰雙方關注的焦點,特殊時刻,關鍵目標往往能左右戰局走向?在未來作戰中,為突破防御系統,達成作戰效果,不僅會有針對重點目標的精確打擊,還可能存在“飽和式”的空天打擊?無人機蜂群襲擊等?此外,在非傳統安全領域,重點目標還會面臨自殺式無人機蜂群?火箭彈?空飄氣球等非常規手段突襲,以達到制造公眾恐慌,引發社會動亂的目的?與此同時,重點目標的防御也是備受關注的焦點,但由于當前世界主要國家的防空力量均是按照體系作戰的思想構建的,其主要由遠程?中程?近程和末端武器構成,表面上看配置層級分明?科學合理,但遠中近程防空武器(如S300 系列?防空導彈等)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,特別是在應對可能的“飽和式攻擊”時,這一火力空白尤其致命?美國海軍研究生學院Loc Pham 在2012 年發表的《無人機蜂群攻擊》曾探討了防空系統對蜂群作戰的防御問題?文章顯示,即使是世界上最先進的防空體系之一的海面“宙斯盾”系統(裝備了干擾器?誘餌彈?“標準”系列防空導彈?127 mm 艦炮?2 座“密集陣”近防武器系統),面對5~10 架從各個方向來襲的無人機蜂群攻擊,也顯得力不從心,根本無法做到全部有效攔截?
一直以來,世界各國都在研究抗擊“飽和式攻擊”的方法,但至今尚沒有較為成熟的作戰理念?無人機蜂群攔截系統是在無人機蜂群技術的基礎上,設計一種可實施高度自主攔截的無人機蜂群攔截系統?在該系統中,每架攔截無人機搭載必需的可自主組網控制終端?靈巧式高爆自毀炸彈和可探測來襲目標的模塊,采用“六邊形空間錯位矩陣”的排列結構,在預警空域常態巡航并機動配置在可能出現的防空火力“真空區”?當來襲目標到達爆炸毀傷半徑時,攔截無人機解鎖其攜帶的高爆炸藥,將攔截目標摧毀或者引爆,以達到攔截的目的?系統通過采用“無人機蜂群對抗無人機蜂群”?“無人機蜂群集中毀傷巡航導彈”的策略,應對敵可能采取的多彈種?高密度?全方位的“飽和式攻擊”,以充實現有防空體系,提高重要目標的防護能力?
2 無人機蜂群攔截系統組成
根據系統作戰需求,為提高整體攔截效能,如圖1所示,無人機蜂群攔截系統根據任務職能區分,采取群組編隊的方式,構建以攔截群為核心,偵察群?反輻射群?誘餌群?電子對抗群(干擾群)?補充群負責協同的空中無人機蜂群攔截系統?
1)攔截群?正六邊形是能夠不重疊地鋪滿一個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,攔截群通過采用“六邊形空間錯位矩陣”的排列結構,前后交錯排列,可實現攔截效率的最大化?攔截群進行模塊化編組,每個模塊配置攔截無人機若干,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;每架無人機的位置在組網前根據編號定位,確保任務規劃到具體無人機?整個六邊形錯位矩陣攔截網的分層數量?每層攔截網占有的無人機數量,以及每層攔截網之間的距離可根據來襲目標攜帶彈藥的殺傷半徑進行調整,確保無人機和無人機?攔截層和攔截層之間距離適當,防止出現“一彈引爆多機”的問題?
攔截群在預定區域展開后,通過地面雷達或無人機偵察群不間斷地向攔截群傳輸和共享指令,隨時調整攔截群位置?為有效應對各類攻擊,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增加攔截面積和攔截縱深?
本文首先簡要論述了無人機蜂群攔截系統的概念,隨后對攔截系統的系統架構和作戰構想進行了設計和闡述,據此分析了攔截系統構建和運行的關鍵技術,最后對無人機蜂群攔截作戰的未來進行了展望?
1 無人機蜂群攔截系統概念
現代戰爭中,對重點目標的打擊和防護已經成為交戰雙方關注的焦點,特殊時刻,關鍵目標往往能左右戰局走向?在未來作戰中,為突破防御系統,達成作戰效果,不僅會有針對重點目標的精確打擊,還可能存在“飽和式”的空天打擊?無人機蜂群襲擊等?此外,在非傳統安全領域,重點目標還會面臨自殺式無人機蜂群?火箭彈?空飄氣球等非常規手段突襲,以達到制造公眾恐慌,引發社會動亂的目的?與此同時,重點目標的防御也是備受關注的焦點,但由于當前世界主要國家的防空力量均是按照體系作戰的思想構建的,其主要由遠程?中程?近程和末端武器構成,表面上看配置層級分明?科學合理,但遠中近程防空武器(如S300 系列?防空導彈等)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,特別是在應對可能的“飽和式攻擊”時,這一火力空白尤其致命?美國海軍研究生學院Loc Pham 在2012 年發表的《無人機蜂群攻擊》曾探討了防空系統對蜂群作戰的防御問題?文章顯示,即使是世界上最先進的防空體系之一的海面“宙斯盾”系統(裝備了干擾器?誘餌彈?“標準”系列防空導彈?127 mm 艦炮?2 座“密集陣”近防武器系統),面對5~10 架從各個方向來襲的無人機蜂群攻擊,也顯得力不從心,根本無法做到全部有效攔截?
一直以來,世界各國都在研究抗擊“飽和式攻擊”的方法,但至今尚沒有較為成熟的作戰理念?無人機蜂群攔截系統是在無人機蜂群技術的基礎上,設計一種可實施高度自主攔截的無人機蜂群攔截系統?在該系統中,每架攔截無人機搭載必需的可自主組網控制終端?靈巧式高爆自毀炸彈和可探測來襲目標的模塊,采用“六邊形空間錯位矩陣”的排列結構,在預警空域常態巡航并機動配置在可能出現的防空火力“真空區”?當來襲目標到達爆炸毀傷半徑時,攔截無人機解鎖其攜帶的高爆炸藥,將攔截目標摧毀或者引爆,以達到攔截的目的?系統通過采用“無人機蜂群對抗無人機蜂群”?“無人機蜂群集中毀傷巡航導彈”的策略,應對敵可能采取的多彈種?高密度?全方位的“飽和式攻擊”,以充實現有防空體系,提高重要目標的防護能力?
2 無人機蜂群攔截系統組成
根據系統作戰需求,為提高整體攔截效能,如圖1所示,無人機蜂群攔截系統根據任務職能區分,采取群組編隊的方式,構建以攔截群為核心,偵察群?反輻射群?誘餌群?電子對抗群(干擾群)?補充群負責協同的空中無人機蜂群攔截系統?
