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城市作戰中無人機蜂群的需求、作用及應用

來源:指揮控制與仿真 作者:丁玉坤,葉艾
發布于:2021-08-30 共5023字

  摘    要:学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作 針對當前城市進攻作戰打擊效率低、傷亡大等特點,首先提出了城市進攻作戰無人機蜂群的發展設想,并對其能力需求進行闡述,其次分析了城市進攻作戰無人機蜂群的地位作用,最后以三種類型的作戰任務為例,從作戰編組、指揮方式以及主要行動三個方面詳細探究了城市進攻作戰無人機蜂群的具體運用。

  關鍵詞 :     城市進攻作戰;無人機蜂群;發展設想;運用;

  Abstract: 学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作In view of the characteristics of low strike efficiency and high casualties in current urban offensive operations, this paper first puts forward the development idea of urban offensive operations UAVs, and expounds its capability requirements,then analyzes the status and role of urban offensive operations UAVs, and finally takes three types of combat missions as examples. The concrete application of UAVs in urban offensive operations is explored in detail from three aspects of combat organization, command mode and main operations.

  Keyword: urban offensive operations; UAVs; development; application;

  自古以來,城市就是“兵家必爭之地”,隨著城市現代化的推進,城市作戰面臨的環境愈加復雜,防御一方具有非對稱的優勢,進攻一方往往要付出極大代價才能奪占。以大量小型無人機組成的無人機蜂群具有克服地面復雜地形、突擊速度快、數量規模優勢明顯等特點,將成為城市進攻作戰的新質“利器”。

  1、 城市進攻作戰無人機蜂群的發展能力需求

  1.1、 具有較強的立體機動能力

  無人機蜂群采用多旋翼架構,具備空中懸停功能,能對高層建筑物防御之敵實施概略水平射擊,提高命中精度;運用先進的自主算法和低功耗的AI芯片,使單個無人機能夠在建筑物內部、地下空間以及人為干擾等無法良好使用GPS的環境下自主飛行,拓展無人機的機動空間。

  1.2、 具有攜帶多載荷的能力

  無人機蜂群采用模塊化設計的思路,能攜帶多種載荷,攜帶光電、紅外偵察設備就具備偵察能力;攜帶電子干擾設備就具備對指揮信息系統、防空雷達以及高炮導彈陣地欺騙干擾的能力;攜帶精確制導彈藥就具備精確打擊的能力。與此同時,可根據不同的城市進攻作戰任務靈活編組為異構的蜂群,戰術創新有較大空間。

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  1.3 、具有群體智能能力

  無人機蜂群采用魯棒性、無中心、分布式的網絡結構,減少系統的重心存在,增強系統的穩定性[1],即使部分無人機被摧毀,蜂群的整體功能仍保持相對完備;運用先進的自主協同算法,在面臨城市復雜環境時具備自主集群任務規劃、集群航路規劃、協同數據處理等能力,有效提高作戰效率,實現“1+1>2”的作戰效果[2]。

  1.4 、具有較強的隱身能力

  無人機蜂群采用空中或地面發射平臺搭載的方式接敵,在接近作戰地域時再進行釋放,提前偵察探測難度較大;單個無人機采用光學偽裝材料制作,達到與城市周圍環境融合的效果,使肉眼難以觀測;采用電池驅動,紅外信號弱,飛行噪聲小,有效降低紅外探測和聲探測系統發現的距離,進一步增強其在城市峽谷中隱蔽接敵的能力。多旋翼無人機如圖1所示。

  2 、城市進攻作戰無人機蜂群的地位作用

  2.1 、提升了城市戰場環境下的偵察能力

  城市里各類基礎設施縱橫交錯,這種錯綜復雜的戰場環境有利于防御一方進行多層次、分散化的隱蔽部署。受城市高低的建筑影響,傳統衛星偵察很難獲得較好的偵察效果,現有無人機也會由于城市建筑的陰影和頂棚形成偵察屏障,錯綜復雜的建筑物內部空間甚至直接成為偵察的“盲區”。發展垂直起降功能的多旋翼無人機蜂群能夠實施低空水平抵近偵察,有效解決城市進攻一方“看不清”的問題,擁有建筑物內部和地下空間飛行的能力,也能有效解決城市進攻一方“看不見”的問題。

  圖1 多旋翼無人機

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  2.2、 增強了城市進攻一方的打擊效率

  在城市這種復雜立體防御條件下,單位空間內較其他作戰環境地形可以部署更多的作戰力量,城市進攻一方只能沿道路街區發起進攻,兵力過于集中容易造成大面積傷亡。另外,受高低射界的影響,進攻一方很難命中高空建筑物的敵人,而現有的察打一體無人機多為大中型無人機,既容易被對方防空系統發現,成本又高,難以大批量部署,以上因素使進攻一方的打擊效率變得非常低下[3]。發展低成本的多旋翼無人機蜂群可以通過模塊化的生產能力大批量部署,攜帶精確彈藥就相當于大大增強了己方的作戰力量,并且還具有不占用地面空間、隱蔽突擊以及抵近水平攻擊的優勢,有效提升了城市進攻一方的打擊效率。低成本的多旋翼無人機蜂群如圖2所示[4]。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作  圖2 低成本的多旋翼無人機蜂群

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  2.3、 實現了無人系統作戰角色的提升

  復雜的城市環境容易使城市進攻作戰發展成為一城一池的攻堅戰,對于進攻一方十分不利,現有的無人系統更多擔負的是探測排雷、偵察監視以及目標指引等作戰保障任務,難以完成復雜的任務,對城市戰局起不到關鍵作用。發展多旋翼的無人機蜂群可以攜帶不同的載荷,彼此之間相互分工協作,并根據作戰任務配置相應載荷于無人機蜂群上,組成集誘、偵、擾、打功能為一體的異構蜂群,形成一個完善的作戰體系,使無人機蜂群的作戰能力呈幾何式增長[5],能完成更加復雜的任務,真正實現無人系統從輔助作戰向主體作戰的轉變。

  3、城市進攻作戰無人機蜂群的具體運用

  無人機蜂群作為城市進攻作戰中的關鍵作戰力量,除了執行常規的偵察打擊任務外,還主要擔負奪占高樓建筑、攻擊防空陣地以及空襲重要目標3種類型的作戰任務。

  3.1、 城市進攻作戰無人機蜂群的作戰編組

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作  1)奪占高樓建筑時的作戰編組。高樓建筑形體高大,樓層多,其典型的防御特點是火力點較多且分散復雜,任何一個門窗、樓內的拐角、走廊等都可能變成隱蔽的射擊陣地,此時無人機蜂群主要采取異構式自適應編組,即攜帶多種功能載荷的無人機蜂群以自適應的方式編組,在面對高樓建筑的復雜敵情時,能夠快速感知,進行任務理解和情況判斷,并且根據情況判斷結果以自適應的方式實時調整編組,同時進行任務分配和協同規劃。

  2)攻擊防空陣地時的作戰編組。信息化條件下的城市進攻作戰,非常講究信息偵察,進攻一方的各類型無人機都要發揮重要作用,這往往會被城市中對方的防空武器摧毀。作為城市防御的一方,防空陣地的雷達大都處于隱蔽關機狀態,只有個別處于值班靜默狀態,此時無人機蜂群主要采取同構式梯隊編組,即攜帶單一功能載荷的無人機蜂群成梯隊運用,此種編組更加注重發揮蜂群的欺騙和干擾功能。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作  3)空襲重要目標時的作戰編組。關鍵目標通常是指位于城市中的對方指揮信息系統、武器指揮系統、關鍵防御要點以及軍政首腦等重要目標,與城市防御的安危息息相關,具有牽一發而動全身、擊一點而撼全局的作用,發現此類目標應不惜一切代價摧毀,此時無人機蜂群主要采取同構式整體編組,即攜帶偵察打擊載荷的無人機蜂群,用最密集的火力從不同的方向和角度實施協調一致地打擊。

  3.2、 城市進攻作戰無人機蜂群指揮方式的運用

  城市進攻作戰中,無人機蜂群受續航能力限制,難以長時間持續作戰,要想成為進攻一方的關鍵“奇兵”,就要發揮蜂群系統搭載移動平臺隱蔽接敵的優勢,此時可以采用分布式指揮的體系結構,即不同結構的無人機蜂群系統依托空中或地面移動指揮平臺、一體化通信網絡和戰場綜合態勢圖,在分散配置和機動的狀態下,以網上交互信息為主的方式,完成作戰指揮活動的指揮形式[6]。在城市戰場上,采取分布式指揮既能有效提高蜂群系統的生存能力,又能隱藏作戰企圖,還有利于在城市分區殲敵作戰中就近按需快速支援作戰分隊。同時,單套蜂群系統完成任務的能力有限,有時為完成持續時間更長、作戰規模更大的進攻行動時,需要將分散配置在城市里的多套蜂群系統融合起來,使它們緊密協作,形成整體合力,這時又必然更加需要集中指揮。綜上,應設計分布式和集中式相結合的指揮體系結構,根據城市進攻作戰擔負具體任務的不同采取不同的指揮方式。

  3.3 、城市進攻作戰無人機蜂群的主要行動

  1)奪占高樓建筑時的主要行動。采用地面發射平臺搭載的方式快速隱蔽至己方前沿相對安全處,在概略了解建筑內部敵情的基礎上合理編組攜帶不同載荷的異構蜂群,其次以連續突襲的方式發射無人機蜂群,它們利用人工智能技術迅速搜索發現建筑內各類目標并對其實施精準打擊。以蜂群集體作戰時要注重無人機蜂群內部的協同,可以數架突襲的“狼群”模式對建筑分散火力點實施殲滅,也可先由單個無人機為誘餌,其余在后方伺機發動致命一擊的模式進行殲滅。與此同時,還要注重與其他有人力量的協同,可攜帶煙霧發生器,通過釋放煙霧來掩護地面清剿分隊快速安全地進入建筑內部實施清剿作戰;可發揮隱身性能好、機動能力強的優勢進入建筑內部為清剿分隊提供目標態勢圖,方便清剿分隊制定合適的進攻路線和方法;特別是在與己方的外圍狙擊手協同作戰時具有突出優勢,多旋翼無人機由于具有體型小、打擊精準以及行動突然的特點,一旦出現在對方的視野,勢必會引起各種力量的圍攻,這為己方的狙擊手快速發現目標實施遠程精確打擊創造了良好條件。無人機蜂群奪占高樓建筑如圖3所示[7]。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作  圖3 無人機蜂群奪占高樓建筑

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  2)攻擊防空陣地時的主要行動。運用空中發射平臺發射不同載荷類型的同構式蜂群并成梯隊運用,第一梯隊的無人機蜂群攜帶金屬箔條充當誘餌,偽裝成高價值的戰略有人機、戰術導彈,制造空襲假象,誘導對方防空雷達探測設備開機,暴露陣位,為己方后續火力打擊創造條件;第二梯隊的無人機蜂群攜帶電子干擾設備,對對方預警雷達、制導武器進行電子干擾、壓制、利用數量優勢對敵實施立體化空間的全功率、全頻段、全方位飽和式干擾[8],在短時間內對其電子設備實現阻塞壓制,使其工作效能降低甚至徹底喪失,為無人機蜂群實施打擊開辟安全走廊,提供可靠的掩護;第三梯隊的無人機蜂群攜帶攻擊載荷對防空雷達和陣地實施全向突防,其特點是沒有主要攻擊方向,可極大增強對方的混亂性,使其已經受到干擾的雷達系統無法實施有效攔截,從而實現成功突破。具體行動時,可使用直升機充當無人機蜂群的載機,由于直升機具有不依賴跑道、低空快速飛行以及殺傷威力大的優勢,利用高層建筑作為掩護發起攻擊,可有效掩蓋攻擊防空陣地的企圖;第三梯隊的無人機蜂群發起攻擊時,可將陣地中的雷達或防空武器等關鍵目標信息傳給后方直升機,由直升機發射破壞力更強的導彈實施快速精準摧毀。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作  3)空襲重要目標時的主要行動。通過空中發射平臺或地面移動平臺搭載的方式隱蔽在對方防區外沿,在發現目標后,采取“臨門”突防的方式發起攻擊,這種方式能較好地隱蔽己方的作戰企圖,壓縮對方的反應時間,增大襲擊的突然性,提高對方的預警難度、抗擊難度以及支援難度,能達到出奇制勝的效果[9]。實施攻擊時,通常一次性發射多套無人機蜂群,通過攜帶大量的精確制導彈藥,從不同路徑到達城市重要目標,而后進行全方位、多角度的飽和式攻擊,依靠無人機數量規模的優勢提升己方瞬時殺傷威力,力求在最短的時間內突破對方防線,達成快速消滅對方的目的。空襲重要目標時,要依靠一切可以依靠的力量對目標實施摧毀,當直升機作為無人機蜂群的搭載平臺時,同樣需要兩者發揮各自長處實施協同作戰,火力不足時還可將目標的方位信息發送給上級指揮員,請求遠程精確制導武器實施精確打擊。

  4 、結束語

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作  隨著全球城鎮化進程的推進,未來的任何一場戰爭大概率都會發生在城市,美軍已開展多個無人系統集群在城市作戰中的應用項目研究,我軍要利用自身在無人機蜂群技術方面的優勢,強化頂層設計,深入研究現代化城市進攻作戰特點,找準城市進攻作戰條件下的無人機蜂群的地位作用,組織科研人員加強技術攻關,先于對手形成實戰能力,以期在未來對抗中取得優勢。

  參考文獻

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学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作  [7]王宇,郭興旺.無人系統集群海上作戰應用研究[J] .艦船電子工程, 2019,39(12):21-25.

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作者單位:中國人民解放軍陸軍炮兵防空兵學院
原文出處:丁玉坤,葉艾.城市進攻作戰無人機蜂群發展設想與運用探析[J].指揮控制與仿真,2021,43(04):13-16.
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