医用压片机
国防科技NATIONAL DEFENSE TECHNOLOGY Vol.42,No.l Feb.2021
第42卷第1期
2021年2月
岳凡1，胥银华1，郭2
（1.32180部队，北京100072； 2.32377部队，北京100072）
［摘要］美军近期提出以小型低成本无人蜂形成高效费比的不间断侦察能力，并进一步提高战场打击精度的装备发展构想。本文以积极应对强敌新装备、新战法为出发点，研究了美军发展小型低成本无人蜂的思维导向以及该新装备的作战优势，并分析了其中所采用的先进技术。针对美军此次提出的应用大量小型低成本无人蜂实施协同侦察的作战运用模式，论述了其在大区域精确侦察、全方位敏捷机动和低成本运维保障等方面的作战运用亮点。基于其对我国土安全的威胁，结合军队装备自身特点，提出了以强磁净空、导航欺骗和通信干扰为主的“软杀伤”和以弹幕防御、以制、直捣蜂巢为主的"硬摧毁”相结合的体系化无人蜂反制策略，最后借鉴强敌小型低成本无人蜂发展思路，提出军队的发展对策建议。 ［关键词］強敌；无人蜂；运用；对策
［中图分类号］E91/V279.2［文献标志码］A［文章编号］1671-4547（2021）01-0027-05 DOI：10.13943/j.issn1671-4547.2021.01.05
1引言
2020年5月11H，美智库兰德公司撰文指出，中国快速发展的精确打击能力已经严重威胁美军的投送部署和基地安全，建议美军在高强度对抗环境中，使用小型低成本无人蜂遂行作战支援和空战任务。为此，兰德公司与美空军作战一体化能力办公室合作，提出“小猫”无人蜂作战概念，并以台湾海峡为主要想定场景，论述T小型低成本无人蜂在未来作战中的优势皿o 本文针对强敌新型装备的发展目的，研判其小型低成本无人蜂的发展情况、典型作战概念和作战运用优势，分析其威胁和影响，研究主要反制策略，并结合军队装备发展现状提出军队发展小型低成本无人蜂的建议及举措。
视频硬件
2强敌小型低成本无人蜂发展情况目前，美军已经将小型低成本无人蜂作战作为一个重要的研究方向，正通过顶层设计、项目规划、理论研究、关键技术攻关和演示验证等一系列方式，全方位推进这一研究方向的快速发展。
2.1战略导向明确
DARPA针对“从反恐重返大国竞争”新战略，提出“马赛克战”理念⑵。该理念强调“利用信息网络创建一个作战节点最小、功能高度分布的杀伤网络”。在此牵引下，美国各大研究机构纷纷开展针对小型低成本无人蜂的科研攻关，目前在研的项目主要有DARPA的“小精灵”项目、美国雷神公司的“郊狼”项目、美海军研究办公室的“低成本无人机集技术”项目以及美国防部战略能力办公室的“灰山鹑”无人蜂试验等。这些项目在功能上相互独立、各有侧重，在体系上又互为补充，融合发展。
2.2作战优势明显
DARPA认为高价值空战装备在大国对抗中
［收稿日期］2020-01-08［修回日期］2020-10-21［采用日期］2020-10-22
蓄电池防盗［基金项目］国家自然科学基金（61806108）
［作者简介］岳凡，女，博士，高级工程师，研究方向为控制科学与工程；胥银华，男，硕士，工程师，研究方向为无人装备；郭，男，硕士，工程师，研究方向为装备保障。
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将面临巨大生存威胁，需要将昂贵的大型装备的功能分解到大量小型平台上，以隐蔽、分散及灵活的
作战方式应对反介入/区域拒止威胁。未来分布式空战装备将向机体廉价化、载荷集约化和作战智能化的方向发展，小型低成本无人机技术与小型高性能载荷技术将成为空战装备的发展重点。自主协同蜂作战理论的发展将推动空战装备智能水平快速提升，小型低成本无人机可快速、大规模甚至超大规模生产，以较低的采办成本显著拓展空中作战能力，有望成为保持美军规模与性能优势的重要手段⑶。
2.3技术发展迅猛
DARPA于2015年启动的“小精灵”项目是最具代表性的小型低成本无人蜂项目之一，该项目先后突破了小型可损耗机体平台、高效集约载荷、集体决策与协同算法、集个体间通信、远程指挥控制、自修正和自适应编队飞行以及空中发射/回收等低成本蜂关键技术，为美军推进分布式空战概念提供了有力的技术支撑。项目成果可用于支持成本更低、性价更高的“小猫”无人蜂创建ISR分布网络。若“小猫”无人蜂作战概念落地，必将极大提升美军在高强度对抗环境中的战场态势感知能力，为美军实施联合作战、全域作战积累显著优势⑷。
3强敌小型低成本无人蜂的运用优势
小型低成本无人蜂可搭载不同载荷实施侦察、打击等作战任务。以往无人集的作战用途主要是实施饱和式攻击，而美军此次提出的“小猫”无人蜂主要用于协同侦察，其大范围分布式的使用，将大幅
提升己方态势感知和压制摧毁能力，大量消耗对手的防空资源并增大生存压力，迫使对手”防不起、打不起”，最终丧失抵抗能力。
3.1大区域精确侦察
与天基、空基侦察手段相比，小型无人蜂飞行高度低，能掌握各种天基和空基侦察手段无法准确获取的特定区域的目标情报，大规模小型无人蜂协同、持续性侦察也可大幅提升目标情报的准确度。随着各类传感器、芯片的小型化，单架“小猫”无人机可携带光电红外传感器、合成孔径雷达和电子情报系统等载荷，侦察范围约10km o在特定区域上空部署500架“小猫”无人机，采取主力舰机所在区域密集部署，其他区域稀松部署的“疏密搭配”方式，可完成对特定区域的全程监视并快速识别、锁定高价值目标[‘句。兰德公司的作战仿真试验显示，在缺乏小型低成本无人蜂协同侦察的情况下，10000枚导弹对入侵舰队的致毁率为72%；而在得到小型低成本无人蜂的支持下，仅1000枚导弹便可将对入侵舰队的致毁率提高到80%[1]0由此可见，小型低成本无人蜂极大提高了打击武器的作战效能。
3.2全方位敏捷机动
小型无人蜂进行空中侦巡时，通过机载低功率、短程定向无线电通信系统进行临近机体的通信并实施测距定位，进而实现自主随机对航向和航速进行秒级调整。虽然同时使用大量小型低成本无人机，但蜂的整体控制并非传统意义上的统一协调，而是通过无人机之间的实时沟通交互和分布智能算法，
保持蜂各无人机之间的必要间距并实现蜂的合理分散部署，使整个蜂具备高冗余度，即使损失部分无人机节点，也不会影响蜂的整体侦察效能。3.3低成本运维保障
近年来，美军特别强调通过发展高性价比装备解决大国战争场景下的高消耗问题，意图通过加紧发展低成本作战系统，支撑自己“打得起”，迫使对手“防不起、供不起”。据兰德公司估算，每架自带发射装置的“小猫”无人机成本约50万美元，一个“小猫”无人机中队拟编配600架，装备采购约需3亿美元，需500人进行操作与维护。一个小猫无人机中队每6小时可对300架“小猫”无人机进行发射和回收，一天24小时可保证1200架次，一周七天连续不间断，每年的运维费用约5000万美元，远低于美军一个侦察机中队每年动辄数十亿美元的采购和运维成本，符合大国战争场景下的持续消耗要求。
4反制强敌小型低成本无人蜂策略
“道高一尺，魔高一丈。”武器装备发展始终在矛盾运动中螺旋上升，是“矛更锐”还是“盾更固”，始终没有终点。世界各军事强国在大力研发分布式小型化低成本空中作战技术的同时，也在研究反制手段。积极反制强敌小型低成本无人蜂已成为军队抗御强敌、制胜疆场的重要任务。
岳凡，等：美军小型低成本无人蜂发展运用及对策29
4.1软杀伤手段
执行大区域、长航时侦察任务的无人蜂不仅需要加装光学、雷达等侦察载荷以支撑广泛的侦察任务，还需要自主控制芯片以支撑其执行自主巡航、规划路径及寻目标等任务。此外，由于蜂数量庞大，支撑协同行动的通信设备也必不可少，因此，我们可以从强磁净空、欺骗干扰及通信入侵三个方向入手，设计无人蜂的软杀伤手段。
4.1.1强磁净空
无人蜂从组成上来讲，无非是电子组件和芯片的结合体，因其追求小型化、低成本，机体和载荷需要进行轻量化设计，无法加装强效的电磁防护装置，因此电磁防护能力较弱，电磁攻击可以作为毁瘫无人蜂的首选作战样式。高功率微波武器能够以极高强度照射目标，干扰或损坏目标设备的电子元器件，使其失效或失能，有望成为无人蜂的“大杀器”。美国雷西恩公司开发的高功率微波验证机可有效干扰或损坏无人机重要传感器，毁坏关键电子元器件，并已验证发射一次高功率微波消除数千米范围内多个目标的能力⑺。俄方已经研制出相当成熟的反无人机微波系统并将其安装在“山毛樺”防空导弹系统上同，导弹上的微波系统能够通过发射高频电波，使直径800米范围内的无人机失控。
4.1.2欺骗干扰
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无人蜂的控制通常是通过指挥中心和无人机上的自主控制芯片实现的。破解无人机与指挥中心之间的通信链路，宜接对无人机发出欺骗指令可有效控制无人蜂的行动，进而对其进行捕获或者令其自
毁。此外，无人蜂的主要任务是侦察，通常需要具有机器视觉识别能力，通过算法对抗和欺骗无人机的“视觉”形成错误图像使其丧失战斗力，也是一种可选的作战样式。
4.1.3通信入侵
由于作战地区相对分散，无人蜂无法建立起专用通信网络，通常使用开放式无线网络进行通信，信号较为微弱，很容易被干扰或者压制。针对这一薄弱环节，电子战飞机能够抵近无人蜂进行电子干扰，进而入侵其通信网络，切断蜂内部及其与指挥中心的通信联系，令无人蜂“龙无首”，完全丧失协同作战能力，无法遂行作战任务，是一种针对无人蜂作战非常有效的对抗手段。
4.2硬毁伤手段
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随着无人机攻防手段的不断提升，软杀伤手段无法稳定保证作战效果。对于突破软杀伤防御的无人蜂，我们可采用硬毁伤的手段将其击毁，常用的硬毁伤手段包括弹幕防御、以制和直捣蜂巢等。
4.2.1弹幕防御
采用发射密集的高射速武器拦截无人蜂是一种传统而实用的手段，密集防空火力和采用炮弹相结合的方式都能够对无人蜂进行拦截。美国雷神公司论证了使用火炮发射带有前向爆炸成型碎片杀伤弹头的炮弹，炮弹被高速旋转射出，在遭遇无人蜂时发生爆炸，破片旋转散开形成一张密集拦截网络
的战法［9】。此外，激光阵列能量强大，对目标的致毁率更强，也是近年来常被考虑的一种重要的无人蜂硬毁伤手段。
4.2.2以制
任何武器的最大天敌就是自己，小型低成本无人蜂也不例外。发展低成本格斗蜂，“以彼之道还施彼身”已成为反无人蜂的重要手段。美国联合无人机系统卓越中心负责人马奎尔上校就建议研制格斗型无人机，并同时研发廉价的长航时无人机，以加强对敌无人机的侦察监视和打击引导［训。美国雷神公司推出由小型可消耗“郊狼”无人机和先进雷达组合成的反无人蜂系统，为美军提供了一种经济上可承受且高度有效的反无人蜂解决方案。装有先进导引头和多类型战斗部的“郊狼”无人机能够根据雷达指令对目标机进行猎歼袭击，其低成本、高效率和支持多平台投放等优点引起世界各国的广泛关注。
4.2.3直捣蜂巢
由于小型低成本无人蜂的机体小、载荷轻，无法加装大容量电池，因此该装备航程较短，不适合远距离机动，需要利用飞机、舰船和车辆等平台将蜂运载到距离任务区较近的区域进行投送发射和控制干预，这个运载平台就是无人蜂的“巢穴”。在各种预警探测系统的支持下，通过通信型号检测、干预和侵入等手段尽早发现并锁定敌无人蜂的运载发射平台和控制站，然后运用综合火力对其实施全
方位打击，力争摧毁敌“蜂”载体，或将其拦截在投放
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区域之外使其难以实施无人机“蜂”作战，是“釜底抽薪”反制小型低成本无人蜂的典型战法。空中客车DS电子与边界安全公司已成功研发出XPELLER系统，这种系统配备了雷达、红外摄像机和无线电测向仪，能够发现5~10km 外的无人机潜在威胁，并利用无线电电子压制措施迫使其降落⑴】。
此外，在反无人机作战的过程中，还可以通过光学、热红外、声学和电子伪装欺骗技术等手段对己方目标进行适当伪装，降低对方无人机的侦察监视效率和效果。这类手段主要是通过发射欺骗导航信号实现对非合作无人机导航部件的诱骗阻断，可以与区域电磁环境管控系统相结合，通过在发射区域增强导航信号保障授权无人机正常飞行的同时，实现对非合作无人机的驱离与迫降。
5发展小型低成本无人蜂的对策建议电极片
目前，美军小型低成本蜂作战模式尚处于作战概念论证阶段。从科技发展看，小型低成本蜂作战不是某项单一技术的应用，而是分布智能、集控制、平台构型、多模载荷、移动网络及云边计算等多种相关技术的交叉融合与综合运用。从现有技术集成应用和实践探索来看，智能感知/攻击微型蜂系统未来战场应用的需求旺盛、前景广阔，小型低成本无人蜂将成为未来战场先敌使用、全程使用、逢战必用、制胜疆场的重要新型作战力量。
5.1加快小型无人侦察预警蜂研发步伐
军队应对标“小猫”无人蜂，采取“化整为零'的思路开展针对小型低成本无人蜂系统技术的研究。除传统光电侦察技术之外，还需突破密集飞行阵列构型保持、柔性阵列优化与动态副瓣抑制及任务驱动的飞行阵列动态重构等关键技术，将天线阵元和射频通道作为最小飞行单元研制无人蜂阵列系统，根据预警、侦察和干扰等不同作战任务需求和威胁方向、电磁环境、目标特性和作战任务的动态变化，自适应构建阵列形态和空时信号处理结构，实现对隐身飞机、战舰以及地面高价值时敏目标的精确探测感知，在主要战略方向上形成比肩强敌的蜂作战能力。5.2探索小型无人蜂作战与反制概念
无人蜂作为未来空域战场装备体系中的重要组成部分，将进一步推动分布式空战的技术变革。大量价格低廉的小型无人机将分别承担传统大型战斗机各项能力，在空战管理员有限介入和各类智能化技术的支持下，以体形式协同配合完成作战任务，从而形成一系列更加灵活、丰富的空中作战模式。同时，无人蜂虽具有智能化、无人化及自主化等技术优势，拥有小型化、数量多及成本低等作战优势，但同时也存在机动能力、防护能力和网络信号相对较弱等问题。因此，军队应针对无人蜂的能力优势与系统弱点，积极探索作战运用与有效反制作战的方式方法，以应对未来无人蜂作战样式的挑战。
5.3深化军民融合实现战斗力生产力双赢
小型无人蜂在低成本有限寿命机体、发动机及人工智能等技术发展方面，具有良好的军民融合发展基础。军队可充分利用先进的民用商业技术，积极采用先进低成本制造、弹性制造及自动装配工艺，研制小型低成本无人机。同时，可更多地选择商用货架产品并用于无人蜂系统，通过技术创新、集成创新和运用模式创新，大幅降低小型低成本无人蜂的研发、使用及运维成本，形成平时按需生产、战时全速率制造的小型低成本无人蜂量产快产能力，并培育出一批小型低成本无人机科技企业，实现军地双赢。
5.4积极推动实战化模拟促进能力形成
军队应追踪人工智能技术、无人机材料工艺、无人机载荷技术及无人机控制技术的发展现状，依托军事智能试验场地条件，主动筹划不同类型、不同功用的无人蜂赛事，并按实战对抗标准设置无人蜂精确侦察、分布察打、饱和攻击、蜂对抗、电磁瘫毁及密集拦截等比赛科目O 通过这样的设置，实战化检验无人蜂去中心化、智能控、态形变、自主协同、抗扰抗毁、联合侦察以及配合打击等能力，在真打实抗中不断推动无人蜂作战概念的创新，并深度挖掘和筛选无人蜂新技术，积极发现和培育无人蜂的优势科研团队，快速生成新质战斗力。
6结语
“小猫”无人蜂作战概念为大区域、全方
岳凡，等：美军小型低成本无人蜂发展运用及对策31
位精确侦察提供了低成本的解决方案。通过给无人蜂加装高分辨率相机，并利用其规模庞大但又灵活敏捷的特点，能够对敌方实施不间断的细致侦察，从而大幅提高打击精度，进而减少弹药消耗，缩短作战进程。未来战争中，只有不断运用新技术才能保障我们能够屡出奇兵、赢取胜利，而低成本装备的发展才能保证我们能够持续作战，并在不利的情况下反败为胜。美军发展“小猫”无人蜂的思路启发我们，通过对已有技术和装备的集成应用创新，同样可以达到高技术装备的作战效能，并大幅缩减研制和使用维护成本。因此，军队在发展高技术装备时，可以采用技术突破和集成创新并驾齐驱的思路，以促进装备技术的快速迭代。
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The US military's development and application of small and low-cost
unmanned swarms and countermeasures
YUE Fan1,XU Yinhua1,GUO Zemin2
(7.Unit32180,Beijing100072,China;2.Unit32377,Beijing100072,China)
Abstract:Based on the fact that the US military's plan to develop small and low-cost unmanned swarms to form an efficient and cost-effective uninterrupted reconnaissance capability,and to further i
mprove the battlefield combat accuracy.Starting from actively responding to the new equipment and new tactics of the powerful enemy, we focused on the analysis of the strategic orientation of equipment development and the operational use of new equipment,and concluded that it can achieve operational advantages of large-area precise reconnaissance, all-round agile mobility,and low-cost operation and maintenance support.Aiming at the development intention, combat capability,and application characteristics of this new type of unmanned swarms,it studies its threats to our country's national security,as well as the constraints and influences on the battlefield capabilities of our military's combat forces.Aiming at the development intention,combat capability,and application characteristics of this new type of unmanned swarms,it studies its threats to our country's national security,as well as the constraints and influences on the battlefield capabilities of our military's combat forces.Combining the characteristics of the equipment itself,a systemic unmanned swarm countermeasure strategy is proposed,which uses swarms to counter the swarms,uses strong magnets to expel the swarms,and directly strikes the equipment that carries the swarms.Finally,drawing lessons from the development ideas of the powerful enemy's unmanned weapon system,the countermeasures and suggestions for our Army to develop small low-cost unmanned swarms are put forward.
Key words:strong enemy;unmanned swarms;application;countermeasure
(责任编辑：王姝)
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