摘要

自美軍將俄、中等國的防御戰略命名為“反介入/區域拒止”戰略以來，為增強無人系統的作戰能力，美軍先后啟動了一系列作戰項目，拒止環境下無人系統作戰模式已經成為研究的熱點。梳理了美軍反制拒止環境的典型項目進展情況，探討了拒止環境下無人系統的作戰模式，從自主協同、抗干擾定位、電子戰技術、平臺性能等方面分析了其關鍵技術，分析結果表明無人系統作戰的靈活多樣性能夠對拒止環境造成較大威脅。可為相關領域模式探討和技術攻關提供一定的參考。

“911”事件后，美國相繼發動阿富汗戰爭和伊拉克戰爭，戰爭期間暴露出的發展中國家快速崛起、軍事科技進展飛速及美軍軍事學說發展落后等問題導致美國新保守主義崛起，兩任國防部長相繼進行軍事制度改革。2001年，美國防部在《四年防務評估報告》中首次將俄、中、伊朗等國的防御戰略命名為“反介入”（anti-access）和“區域拒止”（aera-denial）戰略，并在此后大肆渲染“中國威脅論”以推進軍事轉型和高新武器發展。

“反介入/區域拒止”是指在劃定區域內構造強對抗環境，阻止外部勢力介入或干預。與常規作戰環境相比，拒止環境下雙方對抗強度大幅增加，體現在：（1）有人軍事設施面臨更高危險，導致無人系統間對抗增加；（2）電磁域的高強度信息對抗，通訊和定位保障差；（3）拒止環境導致的長距離作戰；（4）目標拒止技術廣泛應用，如誘餌、偽裝、目標移動等；（5）海陸空協同作戰，多軍種合作廣度、深度增加；（6）特種作戰強度增加等。為實現戰略反制，確保美軍的絕對優勢地位，美國國防部提出“空海一體戰”理念，陸軍提出“多域戰”理念，空軍提出“融合戰”理念，海軍提出“電磁機動戰”概念，美國國防高級研究計劃局（DARPA）提出“拒止環境中的協同作戰”（CODE）項目等。這些理念或項目均明確指出美軍對中遠程彈道導彈、隱形轟炸機、無人機、超遠程無人潛航器和定向能武器的發展意圖。

近年來，以無人系統為代表的新軍事技術飛速發展，2016年美智庫發表的《亞太地區無人機系統展望》中也稱無人機是反制中國拒止戰略很好的選項。然而拒止環境下無人系統作戰同樣面臨許多困難與挑戰，主要表現為：（1）現有無人系統自主適應戰場變化的能力有限；（2）單機任務模式居多，受“人在回路”影響，人機數據交互量龐大，戰術效果差；（3）多機協同作戰能力有限；（4）改善無人系統生存能力的常規方法成本高昂或技術不可行；（5）運作成本高，維護、操縱人員多，對于戰場動態反應慢，與常規作戰系統的兼容性差。因此，為提升無人系統在拒止環境下的作戰能力，研究其作戰模式及關鍵技術是十分必要的。

01典型項目發展概況

美軍自2001年提出“反介入/區域拒止”戰略改革軍事理念以來，在無人系統方面先后啟動了一系列項目，旨在通過同構、異構平臺協同作戰樣式突破拒止環境壓力。

圖1 美軍典型項目推進歷程

從美軍相關項目的推進歷程可以看出，美軍反制拒止環境的核心戰術與發展方向在于無人系統間協同作戰。隨著拒止環境下導航、數據鏈等技術的完善，自2014年起，無人系統項目的啟動與相關試驗的開展日益頻繁。下面為其中具有代表性的幾個項目。

1.1 “CODE”項目

2014年4月，美國國防高級研究計劃局（DARPA）啟動“拒止環境中協同作戰”（CODE）項目，旨在基于現有武器，通過發展協同算法及監督技術提升無人系統在拒止環境下的作戰能力。CODE主要的作戰任務是：對防空炮兵的戰術偵察、摧毀敵軍防空系統、以及反水面戰。具體目標是：開發、測試和驗證單機自主和協同自主技術，提升無人系統的單機自主及多機協同能力；開發監控界面以提升對于無人系統的監控效率和監控能力，并進行輔助決策；建立開放的架構、提供明確的界面以便將不同類型的系統及功能進行快速整合。

DARPA將CODE項目分為三個階段執行。第一階段于2016年初完成，主要進行項目需求分析與總體設計，針對拒止環境特征，驗證了協同無人機在強對抗環境下的作戰可能性與作戰潛力；分析了協同無人機可能的戰術戰法，著重發展能夠增強協同無人機戰場打擊能力、提升存活率的近二十種自主行為；基于“未來機載能力環境”（FACE）標準、“無人控制程序”（UCS）標準、“開放式任務系統”（OMS）標準和“通用任務指揮和控制”（CMCC）標準等通用開發標準，預開發項目后續所需的開放式系統架構與系統接口進行。第二階段于2017年底完成，實現了開放式架構的系統軟硬件開發；以RQ-23虎鯊無人機為空中試驗平臺，對多無人機自主協同能力進行了大量飛行驗證試驗。第三階段于2019年初完成，2019年2月DARPA在Yuma基地對CODE技術開展了一系列綜合驗證試驗。試驗中，6架裝備了CODE兼容傳感器的RQ-23虎鯊無人機首先起飛，任務小組在地面站上同時監視這6架無人機和14架虛擬仿真無人機的態勢；將軟件平臺、開發的自主協同算法以及抗干擾網絡整合，創造了逼真的半實物半虛擬作戰環境；項目團隊實現了虛擬目標打擊、威脅應對、戰術制定等多個作戰目標，驗證了作戰系統在通信受到干擾、GPS信號不可用的情況下達成試驗驗證目標的能力。

1.2 “蜂群”無人機項目

拒止環境下對手通常會布置多個綜合性防空系統，針對這種作戰環境，美軍提出了通過大量小型、成本較低的無人機對敵方防空系統進行攻擊，使其防御網達到飽和狀態，進而突破防御網的作戰構想，即“蜂群”項目。無人機蜂群可以共享數據并協同執行任務，能夠攜帶不同載荷，協同完成偵察、打擊任務，即使其中一架被擊落，其余無人機仍可繼續任務，被擊落的損失在可承受范圍之內。這種作戰方式具有突防能力強、作戰成本低、偵察打擊融合度高、單兵目標特征小的優勢，已成為未來戰爭的發展趨勢之一。蜂群作戰最典型的代表有“小精靈”和“LOCUST”項目，這些項目同樣可以與CODE技術協作發揮更大的作戰優勢。

（1）“小精靈”項目

DARPA于2015年9月發布“小精靈”項目公告。最初的設計構想有兩個：一是通過低成本無人機群使對方的防空火力網達到飽和，降低大型戰斗機受到攻擊的風險以減少損失；二是為了解決由于控制成本而造成的無人機尺寸小、航時短的問題，由大型母機將無人機群帶至作戰空域附近，進行空中的集群發射和回收。低成本與可回收技術結合，進一步提升了作戰模式的經濟可行性。“小精靈”無人機巡航時間為1-3小時，飛行速度預計可達0.8馬赫以上，可由B-52、B-1、C-130母機平臺發射，在窗口時間內回收成功率可達95%。該項目分為三階段：系統設計階段、技術成熟階段、飛行試驗階段。DARPA計劃于2020年完成演示驗證工作，設定的裝備目標為1000架“小精靈”無人機及25套機載設備。

（2）“LOCUST”項目

“LOCUST”（低成本無人機集群技術）項目由美國海軍研究辦公室（ONR）2015年4月提出，其核心是自主集群飛行技術。美軍希望通過緊湊型發射系統在短時間內向空中發射多架折疊袖珍無人機，無人機編隊可以執行預先設定的任務，也可自主執行任務。項目使用了由Seonsintel公司生產的“郊狼”無人機，續航能力一小時左右，最高時速約145 km/h，單機重量不超過5.9 kg，發射系統的發射速度可達每分鐘30架。2016年7月，雷聲公司利用“郊狼”無人機在墨西哥灣開展了艦基無人機群試驗。目前，雷聲公司驗證了C-130H運輸機的無人機發射能力，后續將繼續開展P-8“海神”海上巡邏機、V-22“魚鷹”傾轉旋翼機等機型的發射能力測試。雷聲公司表示無人機群編隊驗證階段已基本完成，后續將開展更復雜的高自主化飛行試驗。

1.3 “忠誠僚機”項目

“忠誠僚機”項目于2015年由美國空軍研究實驗室（AFRL）啟動，采用典型的有人-無人協同作戰模式，有人飛機作為長機、無人機作為僚機協同作戰，旨在使美軍有人戰斗機的駕駛員可以對無人機進行控制，大幅提升作戰能力、作戰效率和安全性。在區域拒止作戰環境中，“忠誠僚機”使得長機可以在對目標發動攻擊前保持無線電靜默，并在敵軍防控火力打擊圈外巡航，由僚機進入火力打擊范圍，充當長機的“眼睛”、“耳朵”和“拳頭”，實現對敵的偵察、探測和打擊。項目的具體內容為：為人-機編隊提供靈活的自主系統、多無人機協同編隊執行任務、保證系統可在拒止環境中作戰、保證作戰的安全性和有效性。

“忠誠僚機”項目采用XQ-58A“女武神”無人機作為驗證平臺，于2019年3月在亞利桑那州開展了首次試飛試驗。“女武神”無人機長8.8 m，翼展6.7 m，與常規戰斗機相比體型較小，而最大作戰半徑接近2000 km。為了降低成本，舍棄了起落架和起降控制機構，采用火箭助推起飛，降落傘回收，且并未配備高端控制系統。其特點是航程大、成本低、機動性較弱，單價成本僅200萬美元。依據美軍計劃公告，“忠誠僚機”項目2020財年試驗作戰想定場景是：GPS和局部通訊受到一定干擾、敵方防空力量較弱的情況；2022財年將驗證：在GPS和局部通訊受到較強干擾、敵方防空系統較強、存在電子對抗的情況下，“忠誠僚機”編隊對敵方防控系統的壓制能力。

02拒止環境下無人系統的作戰模式分析

根據“反介入/區域拒止”作戰的描述，其核心是在劃定區域內構造強對抗環境。考慮到無人系統對于信息系統的強依賴性，無人系統在拒止環境下作戰面臨的首要問題就是強信息對抗環境。過去戰場上信息對抗較弱，更多依靠戰場指揮員的主觀判斷。隨著信息化技術的發展和各國拒止能力不斷提升，作戰模式逐漸向強對抗、智能化、立體化方向發展。

2.1 協同作戰

由于拒止環境下戰場情況變化快、對抗強、導航與通訊條件不穩定，為提升無人系統作戰過程中的靈活性、有效性和生存性，美軍提出增強協同作戰能力，主要可以概括為三種作戰樣式：人-人協同、機-機協同、人-機協同。人-人協同即編隊協同，本質上是無人機平臺指揮員之間以及指揮員和有人戰斗機飛行員之間的協同配合；機-機協同即集群作戰，一群自主無人機建立通訊網絡，通過在節點內實時共享信息，快速完成對于目標的多方位偵察、探測和打擊任務；人-機協同又可以稱為有人-無人協同，在這種作戰概念下，有人平臺作為編隊的主機，多架無人機作為僚機，由主機發布作戰指令，僚機負責執行態勢感知、欺騙干擾、武器投放等危險性比較高的作戰任務，能夠極大提升有人平臺的作戰半徑和作戰人員的安全性。

圖2為協同作戰示意圖。在作戰伊始，通常由大型運輸機、武庫機或其它空中投放系統進行無人機集群投放，無人機之間實現通訊自組網并完成任務分配；根據任務分配結果的不同，形成多個戰術編隊子群。在作戰過程中，各子群相互配合而非獨立地實現對目標的偵察監視、壓制干擾與火力打擊。作戰任務完成后，依據自身健康狀況，完成空中回收、地面回收或自毀。

圖2協同作戰示意圖

2.2 智能化作戰

人工智能技術正在推動作戰模式由信息化向智能化轉變，尤其是由于區域拒止概念逐漸強化，通訊可靠性難以保障，對無人作戰平臺的智能自主性提出了更高要求。智能化作戰的主要特征包括：無人系統自主感知戰場態勢、自主識別打擊目標、自主實現作戰規劃、自主釋放作戰效能以及自主評估毀傷效果。智能化技術的發展正在逐漸將人類的角色由戰爭的指揮員變為監督者，這也意味著作戰人員的減少及作戰效率的提升。

無人系統的自主性同樣能夠提高作戰能力，作戰模式正由自動化向自主化轉變。自動化意味著無人系統可以依據人類預先設定好的確定性規則行動，而自主性代表無人系統能夠在人工智能技術的推動下實現自主學習，不斷從戰斗中獲取經驗進行學習，甚至改進和創新作戰方式，降低對信息的依賴，突破“人在回路”作戰的局限性。智能化作戰系統提供人-機交互接口以確保緊急情況下的人工干預優先控制權。作戰中由智能決策系統完成任務的生成、調度及規劃，將作戰指令發送給分系統執行機構，再通過傳感器獲取狀態信息返回狀態監測模塊形成閉環，如圖3所示。

圖3智能化作戰示意圖

2.3 多域融合作戰

“作戰云”理論是由美國空軍最早提出，核心思想是通過綜合海上、陸上、天空、太空以及網絡的作戰能力，整合作戰數據，實現多域融合和優勢互補，在作戰區域形成更大的綜合效益，提升作戰效率和成功率，作戰模式如圖4所示。跨域綜合作戰模式的發展以云計算能力的提升為基礎，逐漸形成了“云部署、云聚合、云攻擊、云消散”的作戰模式，各個作戰單元動態接入云計算數據中心，與云端實時共享數據，有效獲知敵方及己方力量的位置坐標和狀態信息。

圖4多域融合作戰示意圖

在美軍的傳統作戰模式中，一向強調充分運用衛星通訊和空海聯合力量作戰，但隨著對手區域拒止能力的提升，GPS和通訊信號成為了易被敵方切斷的薄弱環節。美軍提出的多域戰思想，將軍種間的相互依賴真正轉化為相互融合，通過同時制造多個作戰或戰術困境抵消敵人優勢，具體表現為：要求陸軍及海軍陸戰隊增強機動性，能快速有效的向其他領域輸送作戰力量；依托作戰云實現不同作戰域信息高度共享；不僅在物理域，更力求在心理域和認知域挫敗對手，利用跨域融合高機動性營造的優勢達成武力和思想層面的壓制。

03關鍵技術分析

以無人機平臺為依托，拒止環境下無人系統作戰的關鍵技術主要涉及單機自主、多機協同、抗干擾定位、電子戰技術、無人系統平臺性能以及異構平臺協作能力等。

3.1 單機自主作戰技術

隨著人工智能、智能控制等學科的發展，單機智能自主作戰能力是減少“人在回路”影響的必然趨勢。在單機智能執行任務時，環境感知與決策系統、飛行控制系統和有效載荷等任務子系統的協調一致是無人系統在不確定環境中具有任務自組織和自適應控制能力的保證。在機載傳感器對戰場態勢有效感知的前提下，無人系統對任務序列自主決策；根據任務屬性實時生成飛行路徑，并由飛行控制系統完成威脅規避與軌跡跟隨；有效載荷感知平臺姿態，完成規定的任務。

單機智能自主技術主要包括：多傳感器融合、自主學習與決策、飛行控制等。其主要應用包括：目標識別、態勢感知與評估、實時任務與路徑規劃、自主學習與決策、可變自主權限的自主控制、任務狀態監視與告警管理、故障檢測與自修復控制等。

3.2 多機協同作戰技術

單機系統智能化的不斷完善是多機自主協同能力的基礎，多機自主協同能力是無人系統智能自主能力發展的最終目標，也是未來無人系統作戰的關鍵。

多機分布式自主協同作戰在多個平臺、傳感器和有效載荷之間構架橋梁，形成平臺數據共享的分布式網絡，應用分布式協同控制技術、實時任務與軌跡規劃技術等實現最小的人工干預，同時有效執行多個任務。

協同自主技術主要包括：協同體系構建、多源數據融合、決策共享與節點管理、集群自組織、抗干擾通信等。其主要應用包括：開放式實時協同體系結構、多平臺數據一致性、協同任務與路徑規劃、協同察打、協同低帶寬數據鏈、編隊技術等。

上世紀90年代末，美國首次提出“蜂群作戰”概念。2005年，美國陸軍航空兵應用技術管理局（AATD）發起的無人機自主協同作戰項目（ACO）。2014年，DARPA啟動CODE項目，致力于發展拒止環境下無人機協同作戰技術。2015年，美國海軍研究局在發布的新版《美國海軍科學技術戰略》中特別強調分布式無人系統的重要性。

3.3 GPS拒止環境下定位導航技術

無人系統依賴定位與導航系統獲取自身時空信息。而美軍“空海一體戰”的核心行動是針對各種軍事網絡的致盲作戰，通過電子戰手段和賽博攻擊形成GPS拒止環境。此類威脅環境對無人系統的指揮系統、載荷系統和通訊網絡構成極大威脅。因此，GPS拒止環境下的輔助定位與導航能力是無人戰斗單元的關鍵技術之一。

針對GPS拒止環境，美軍于2011年啟動全源定位與導航（ASPN）項目，截至2017年5月，系統在有/無GPS環境下完成了多平臺框架通用性及綜合導航能力的驗證；2014年12月，DARPA啟動快速輕量自主（FLA）項目，完成了小型無人機在無人員操作且無GPS信號情況下在障礙環境中自主導航飛行；針對高級慣性器件，2015年啟動精確魯棒慣性制導彈藥（PRIGM）項目，研制先進導航慣性測量單元（NGIMU）與先進慣性微傳感器（AIMS），以求在極端條件下提供穩定的導航性能。

3.4 電磁反干擾技術

反介入環境中，電磁空間對作戰單元的拒止模式分為壓制與欺騙。前者通過多個干擾源實現對目標接收機壓制，使其無法接收有效信號；后者通過調節電磁波排放，使目標接收機捕獲欺騙信號。因此，提高電磁拒止環境下的目標信號識別與反制是電子戰關鍵。

電子戰系統首先需要對隱藏于壓制信號、掩護信號、欺騙信號中的目標信號準確識別，進而選擇對應的預編程序電子對抗技術，以保證決策正確與戰術反制。傳統目標排放的電磁波頻率和模式由硬件決定，而現代戰場上目標排放波形更加靈活，為電子戰戰場帶來更大挑戰。因此，建立一套能夠快速識別與反制的電子戰系統成為拒止環境作戰的關鍵技術之一。

DARPA已于2012年7月啟動自適應雷達反干擾（ARC）項目，目標為使電子戰系統自適應、實時生成對未知雷達波的有效對抗措施。ARC技術通過嵌入算法和信號處理模塊隔離敵方和己方雷達信號，推斷不同雷達信號反映的威脅，并通過傳輸抵消信號的方式進行對抗。

3.5 低成本與長續航平臺技術

區域拒止使得美國在拒止國家的近海介入成本急劇上升，而無人系統生產與維護成本高昂使得其難以大規模應用。另一方面，拒止環境下無人系統面臨大范圍長時間作戰，這對于無人系統的續航能力提出更高的需求，沒有長航時能力的無人系統將難以具備執行任務的能力。因此，低成本與長續航能力是未來無人機集群的平臺特征與基礎。

低成本平臺技術主要應用包括：多學科設計優化、自動化制造與一體化成型、低成本復合材料、高精度無損維修維護等技術。3D打印技術、以自動鋪帶技術（ATL）與自動纖維鋪放技術（AFP）為核心的自動化制造技術、大面積整體成型技術等得到有效應用，提高了生產效率，降低了無人機的生產成本。

在續航能力方面，相較于傳統的鋰離子電池、航空煤油等，安全、高密度的新型能源，如高能量密度蓄電池、氫燃料電池等是未來發展的重點方向之一。如美國海軍研究室（NRL）的離子虎無人機采用氫燃料電池和高壓液氫實現了航時48 h以上飛行，作戰應用潛力巨大；美國XFC潛射無人機采用氫燃料電池，可在滿載12.3 kg的條件下飛行6 h以上。

此外，對于大型無人機，使其具備或增強自主空中受油能力，對突破拒止環境下現役防御體系、提高系統作戰效能與自由性大有裨益。如美國X-47B無人機，在不進行空中受油的情況下續航時間大于6 h，最大作戰半徑大于2100海里；而依靠空中受油技術X-47B可實現全球目標的覆蓋，最大續航時間最大可達到100 h。

3.6 異構平臺間兼容協作技術

拒止環境下無人系統協同作戰必將與美軍其它作戰理念，如“空海一體戰”概念等相呼應，因此，異構平臺間兼容性與協同作戰能力，尤其是跨域協同信息互聯能力，是未來協同作戰關鍵技術之一。

美軍在“忠誠僚機”項目之外對其它異構平臺協同作戰進行了嘗試與試驗。如美軍于2015年實現了REMUS-600型自主式無人潛航器、“沖浪者”無人艇與貝爾直升機之間的信息互聯，形成了系統的廣域監察能力，并完成了三者協同目標識別與打擊任務。

04結束語

無人系統在拒止環境下的大規模應用是必然的，其作戰能力的多樣性與靈活性對防守方的拒止能力構成較大威脅。

在拒止環境下無人系統應用中，單機自主作戰能力是基礎，多機分布式自主協同作戰能力是核心，GPS拒止環境下的定位與導航能力是支撐，電磁反干擾能力是關鍵，低成本與長航時平臺是保障，異構平臺間兼容性與協作作戰能力是擴展。為提升綜合作戰能力，無人系統需充分融合各項技術，發揮各自作戰優勢。

審核編輯 ：李倩