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無人機技術已達到先進階段，基于無人機的應用在軍事和民用領域的實用性成倍增加。最近在軍事領域使用無人機系統的一個例子是，在正在進行的俄羅斯-烏克蘭戰爭中，使用經過改裝的消費者無人機在飛近目標定位區域時攜帶和投擲炸彈。這些無人機裝有夜視攝像機，用于監視和投擲特殊炸彈，給俄軍造成了巨大損失。本文將研究多無人機系統的實用性，包括建立高速通信鏈路和高效的協作決策協議，使其高效、穩健和可靠。最近，協調通信的發展勢頭越來越猛，多無人機系統可以通過協調和通信在短時間內共同完成任務，并提高效率和可靠性。報告還概述了單個無人機的效用，以及多無人機系統在聯合通信網絡中的增強效用。最后，還討論了多無人機系統的設計、其局限性以及克服局限性的措施。

引言

多無人機系統現在已成為現實需求，多架無人機可以針對特定任務進行無縫通信和協作。無人機協同工作，共享信息，協調活動，實現共同目標。多無人機系統建立的共享和彈性通信網絡和系統為軍事行動和人道主義工作帶來了新的可能性和進步。利用多無人機系統建立的連接和彈性通信網絡正在改變電信領域。多無人機系統連接成一個連續的網絡，共同提供一個彈性和可靠的通信網絡，并實時交換數據、規劃行動和精確執行任務，以實現最終目標。通過共享網絡，無人機可以協同工作、共享信息并作為一個有凝聚力的系統發揮作用，從而實現協同增效。單個無人機作為唯一的跟蹤設備，現在已讓位于多無人機系統，后者利用互聯和協作網絡的力量充分發揮其潛力。

共享網絡使無人機能夠執行多種任務，如航拍、掃描大面積區域和在商業機構中進行高效的商店送貨，從而節省了執行任務所需的安保人力成本。因此，多無人機系統可以收集數據并進行實時處理，這對商業領域以外的共享網絡產生了變革性影響。在軍事行動中，無人機正在徹底改變作戰方式。聯合無人機可以在不危及地面部隊的情況下進行協調監視、情報收集和精確打擊。它們提高了態勢感知能力，為軍方提供了寶貴的情報，同時將附帶損害的風險降至最低。此外，在人道主義行動中使用多無人機網絡可以拯救生命，并在遭受自然災害的地區做出快速反應。配備先進傳感器和攝像頭的無人機可以協同掃描難以進入的大面積地形，快速、全面地評估受損的基礎設施，在難以到達的地區尋找幸存者，并提供緊急援助。無人機之間的持續通信最大限度地提高了它們的效率，使它們能夠在危急情況下充當第一響應者。

然而，多無人機系統的有效通信面臨著許多挑戰，例如飛行環境的動態特性會造成帶寬有限、視線受限、干擾和信號干擾等障礙。這些挑戰要求開發可靠的通信系統，以克服干擾，即使在最惡劣的條件下也能保持連接。其中一些解決方案包括使用多個通信信道、動態頻譜分配、智能路由算法和衛星集成，以確保多無人機系統具有不間斷的連接性和可靠性。具備這種靈活通信能力的無人機即使在最惡劣的地形和環境條件下也能導航和克服障礙。

多無人機系統在民用領域發揮作用的關鍵方向

多旋翼無人機系統可用于需要在最短時間內完成任務且具有突發性質的領域或應用。在這種情況下，多無人機系統可以充當第一響應者，節省時間。多無人機系統在民用領域的用途如下：

在人跡罕至地區的應急通信中發揮作用。在人跡罕至的地形中，由于自然災害造成的破壞，固定電話通信不可靠或無法使用，多無人機系統可以充當救星。在這種情況下，多旋翼無人機系統可以建立關鍵的通信鏈路，從而能夠到達偏遠和交通不便的地區。在地形復雜或人口稀少的偏遠地區，傳統的固定線路通信基礎設施是唯一的通信來源，但由于地形條件惡劣，缺乏技術人員全天候維護，這種通信基礎設施不穩定，容易經常出現故障和中斷。配備通信設備的多無人機系統可充當飛行基站，臨時或永久覆蓋地面基礎設施無法到達的地區。這有助于偏遠地區的人們在惡劣天氣尤其是緊急情況下獲得基本通信服務。在發生自然災害時，可迅速部署多無人機系統，在災區建立通信聯絡，促進實時信息共享，從而為救災行動和受災民眾提供幫助。它們的敏捷性和靈活性使其能夠在關鍵時刻快速設置、即時連接和高效協調。這種能力大大提高了救災行動的效率，使救災工作更快、更有目標定位。

監控關鍵資產。在電信、能源、交通和危險行業（如原子研究和制藥行業），基礎設施的檢查和維護可能既昂貴又耗時，而且對工人有潛在危險。配備監控攝像頭和通信功能的無人機可有效地用于這些場所，提供安全高效的方法來檢查塔架、電線、管道和機械，而不會因為使用無人機執行此類任務而危及工人的生命安全。無人機監控系統可以向地面操作人員傳輸關鍵機械、設備及其運行情況的實時視頻，從而對基礎設施的健康狀況進行實時評估。無人機系統提高了檢測速度和準確性，降低了運營成本，并減少了人工檢測可能對工人造成傷害的相關風險。

人群管理。體育比賽和政治集會中的大型公眾集會由于用戶高度集中在狹小的空間內，往往會對現有通信網絡造成巨大壓力。配備通信功能的無人機可充當臨時網絡節點，減少數據流量，為參與者提供可靠的連接，從而減輕這種負擔。通過創建空中通信接入點，無人機可提高網絡容量，減少擁堵，并在擁堵環境中實現無縫通信和數據共享。

經濟性和可擴展性。多無人機系統為通信提供了具有成本效益和可擴展性的解決方案，因為它比傳統的通信基礎設施更容易安裝、維護，成本也更低，尤其是在偏遠或交通不便的地區。無人機系統可根據需要靈活地增加或減少通信資源，而無需對實體基礎設施進行大量投資。這種可擴展性使其成為短期活動、緊急情況或通信需求快速變化地區的理想選擇。

無人機在國防中的用途

無人機已被廣泛應用于軍事通信和行動中，并徹底改變了部隊在現代戰場上的作戰方式。利用具有監視能力的無人機，指揮官可以在不損害友軍安全的情況下獲得敵方的重要信息。戰場或行動中的一個嚴重缺陷是缺乏可靠的通信。裝有先進通信系統的無人機可為部隊提供更好的態勢感知和作戰準備。無人機在軍事通信和監視方面的作用對現代戰爭有如下重大影響：

實現實時監視和偵察。配備了高分辨率相機、熱成像設備和先進傳感器的無人機可捕捉實時空中圖像，收集寶貴情報，并將重要信息傳送給指揮控制中心的指揮官，后者根據對圖像的分析進一步決定下一步行動方案。這種實時監控使軍事指揮官能夠跟蹤敵人的動向，并迅速有效地做出明智的戰術決策，從而發揮戰斗力倍增器的作用，取得對敵軍的決定性優勢。此外，無人機還能偵測敵方巡邏隊的動向，協助指揮官及時埋伏，高效、及時地消除即將到來的威脅。隨著先進無人機技術的出現，其支持軍事行動、情報收集和監視工作的能力大幅提高。無人機還廣泛應用于軍事通信，為戰場指揮官和部隊提供實時信息、轉播高分辨率圖像和視頻，從而使他們能夠根據精確和準確的信息做出決策。在戰場上使用無人機的最大好處是，它可以減少在具有挑戰性的情況下對部隊人員的要求，避免不必要的生命危險，從而拯救人類生命。

改善通信網絡。無線電和衛星系統等傳統通信方式容易受到干擾和破壞，尤其是在偏遠或惡劣的環境中。然而，無人機可以充當移動通信節點，擴大軍事通信網絡的范圍和可靠性。這樣，即使在最困難的情況下，軍隊也能保持與指揮中心以及相互之間的通信。

軍事通信中的中繼節點。無人機可作為軍事通信網絡的關鍵節點，填補通信覆蓋范圍的空白，擴大現有基礎設施的覆蓋范圍。無人機可用作通信中繼器，在地面部隊、戰艦和空中平臺之間提供持續通信。通過傳輸語音、視頻和數據信號，無人機增加了通信范圍，提高了軍事行動的效率，特別是在偏遠或具有挑戰性的地形中，因為在這些地方，基礎設施和傳統通信層可能受到限制或破壞，這使得無人機和軍事通信近年來日益相互依存。

部署在風險易發或難以進入的地區。將無人機整合到軍事通信中的另一個好處是，無人機能夠在操作員無法進入或危險的環境中工作。例如，可將無人機部署到受化學、生物或放射性物質污染的地區收集情報，而不會危及人的生命。這種能力在時間敏感的情況下尤為重要，例如在救災期間或恐怖襲擊之后。

支持情報、監視和偵察（ISR）行動。無人機由于外形小巧，可以在無人駕駛的情況下長時間飛越大面積區域而不被發現，為情報、監視和偵察（ISR）行動帶來了革命性的變化。配備先進 ISR 技術的無人機可提供持續監視，并能掃描感興趣的目標定位、收集情報和跟蹤潛在威脅，為軍事指揮官和決策者提供寶貴的幫助。這些無人機收集的實時信息可提高態勢感知能力，從而對不斷變化的威脅做出快速有效的反應。

促進目標定位和精確攻擊。無人機配備了目標定位系統和制導彈藥，已成為現代戰爭的一種工具。利用實時信息和監視能力，這些無人機可以非常準確地識別和跟蹤目標定位。先進通信系統的集成使無人機可以與地面或空中平臺進行無縫協調，從而對確定的目標定位進行精確打擊。這種能力大大降低了部隊的風險，最大限度地減少了副損傷，提高了軍事行動的整體效率。

提高部隊保護和態勢感知能力。無人機可為軍事人員提供遠距離空中視角，從而增強對士兵的保護。無人機可用于周邊監視、監測潛在威脅以及偵測軍事基地或設施周圍的未經授權的活動。這種先進的態勢感知能力有助于軍隊發現并應對安全漏洞，同時最大限度地降低人員和資產所面臨的風險。通過部署人工智能輔助無人機來監視無人巡邏的敏感區域，可以輕松克服用于巡邏活動的單元兵力不足的問題。任何入侵企圖都可以通過無人機內置的攝像頭進行遠程檢測，并將入侵者的圖像傳輸到基地，以便采取快速行動。

盡管在軍事通信中使用無人機有很多好處，但也存在一些挑戰。其中一個問題就是無人機可能被黑客攻擊或被對手破壞，從而導致敏感信息丟失。為降低這一風險，必須為無人機配備強大的網絡安全措施，以保護其所依賴的通信網絡。無人機系統的使用也導致了戰場上的道德問題，特別是在目標定位和殺人方面，因為雖然它有助于降低戰場上人命的風險，但也引發了這些行動的問責制和透明度問題。

多無人機系統的概念及在聯合網絡中的應用

多無人機系統導致了通信領域的范式轉變，因為配備先進通信系統的無人機在填補通信空白、擴大通信范圍和改善偏遠或困難環境下的連接方面具有革命性意義。多無人機系統配備全球定位系統以及加速計、陀螺儀和氣壓計等傳感器，可自動穩定和定位空間位置。此外，一些無人機還能承受成像和紅外攝像機等傳感器的額外重量。當使用這些小型無人機以常規圖像分辨率覆蓋大面積區域時，往往需要從數十個單獨的圖像中生成整體圖像。通常情況下，需要使用多架無人機來應對動態環境的時間限制和單架無人機有限的飛行時間。在這種情況下，多架聯網無人機必須在低空飛行，并使用專業軟件將生成的圖像轉換成單一的馬賽克圖像。這一過程被稱為圖像拼接，可生成目標區域的大型概覽圖像，用戶可從中提取所需的信息。目前，無人機在通信方面的應用已不局限于無人機與遙控器之間的點對點通信，而是達到了與移動通信技術緊密結合的階段，如超高頻寬、低延遲、高可靠性和廣覆蓋等。此外，現有的長航時續航能力、安全管理和無人機控制技術等特點也是無人機聯網這一新興領域的推動力。

多無人機系統是指在一個網絡中部署多架無人機，這在覆蓋大面積地理區域的任務中非常有用，因為單架無人機由于功率和承載能力有限，不足以覆蓋大范圍。多架無人機系統由多架聯網無人機組成，可以覆蓋更廣的地理區域。聯網無人機可從不同的有利位置覆蓋廣闊區域，從而提高容錯能力。

多無人機系統的組成部分

多無人機系統的組成部分包括通信、傳感器、調度模塊和無人機平臺。聯網無人機系統的關鍵屬性是耐用性、適應性、可擴展性、協作性、異構性，以及通過整合每架無人機及其導航和通信能力實現的自配置。聯網無人機以集中或分散的方式工作。集中式聯網無人機從環境中收集信息，根據收集到的數據做出決策，然后集中執行任務。在分散式無人機系統中，單個無人機在不同階段共享和整理信息，以完成最終目標。因此，多無人機系統的設計涉及整合單個無人機以完成最終目標。必須對單個無人機的輸出進行整理，以獲得可行和理想的輸出，這就需要對單個無人機的物理控制及其能力進行無縫整合。協作無人機設計的第一個主要要求是在飛艇/固定翼無人機中進行選擇。然而，這里需要考慮的重要設計方面是，每種無人機在尺寸、有效載荷或飛行時間上都有所不同，從而影響網絡壽命、距離機動性和通信距離。第二個需要考慮的方面是許多無人機系統的使用區域，這將進一步決定最終的設計，如低級或高級控制以及軌道規劃、網絡和通信的其他方面。

多無人機系統各組成部分的功能

由于不同子系統之間的協調要求，設計一個以網絡形式運行的多無人機系統以實現預期目標非常復雜。多無人機系統包括多架無人機，這些無人機可感知環境，并通過無人機網絡與其他無人機通信，規劃路徑和分擔任務，以實現最終目標。開發多無人機系統的主要挑戰在于設計用于檢測、通信、聯網的硬件，以及硬件之間的進一步協調。在多無人機系統中，無人機必須觀察周圍環境、整理信息，并以最有效的方式發動所需的攻擊。其主要組成部分包括：

通信子系統。該子系統負責信息交換，并能有效適應各種通信網絡。該模塊負責協調無人機之間的關系，傳輸控制信息和交換觀察結果，以實現最終目標，例如在最短的時間內監視災難發生時的某個地理區域。

中繼塊。在某些通信基礎設施較差的情況下，需要一個中繼塊來提供分散在各地的基站之間的連接。眾所周知，由于無線連接和電池壽命有限，無人機的續航能力非常有限。即使在連接不良的情況下，中繼塊也能確保與地面站的連接。

協調子系統。該子系統通過計算無人機的軌跡來執行無人機之間的協調，然后在無人機之間分配任務，以獲得最終結果。這就需要在本地或全球范圍內對無人機進行嚴格的排兵布陣或分工。多無人機系統的這個子系統負責管理無人機和不同的任務。該子系統要解決的主要問題有：

任務分配。必須在該模塊中嵌入決策協議，以便在無人機組之間分配工作，并確保能夠管理模糊信息和動力任務運動。該模塊負責根據無人機的能力為任務需求分配任務。

路徑規劃。該模塊必須集成三向路徑規劃、任務優化、來自多個異構傳感器的高效數據整合技術、數據解釋和反饋機制以及可能的有效防撞和避障系統，以便為高效的多無人機系統進行路徑規劃。

多無人機系統的局限性

小型多無人機系統在多個方面受到資源限制。在惡劣天氣下，無人機上的可用能源直接影響總飛行時間、飛行行為和飛行穩定性。感知和通信能力差阻礙了復雜的車載推理能力。彌補單向的資源短缺往往會影響到其他方面。此外，每架無人機檢測到的數據都會傳輸到基站進行整理，然后向無人機發出完成任務的最終指令。這種方法之所以可行，是因為地面控制的計算能力比無人機更強。

但是，基站和無人機的傳輸能力受到限制。計劃的路線必須確保無人機在地面站或通信塊的通信范圍內，網絡連接必須允許特殊模式操作。

無人機與基站之間的多跳路由是一項基本要求。即使無人機處于中等傳輸范圍內，無線信道的波動也會導致無法接收信號。因此，在多無人機系統中不可能始終保證連接。

高效多無人機系統的基本要求

設計可靠的多無人機系統子系統。通信子系統負責無人機之間的有效協調，因此任務的成功與否在很大程度上取決于該子系統。檢測到的數據將被轉發到基站，任務請求也將傳遞給無人機。無線通信網絡效率低下，在需要傳輸大量數據的情況下可能無法工作，這也會影響任務執行時間。此外，多無人機系統中的無人機數量必須同步，以便多架無人機幾乎在同一時間從不同的有利位置收集數據。此外，多無人機系統中的攝像頭作為傳感器，需要記錄和拼接來自多架無人機的圖像，這也是一個巨大的挑戰。

測試平臺的要求。為了測試多無人機系統各子系統之間相互依存的有效性，可以使用模擬器。更好的建議是使用測試平臺來找出系統的全部功效，這可以測試難以創建的多無人機系統的傳感、通信和網絡參數。解決方案是設計逼真的模型，研究惡劣天氣條件對通信鏈路、大量數據傳輸、短飛行時間和低有效載荷對多無人機系統整體設計的影響。

獨立的用戶界面。多無人機系統內置的應用要求無人機飛行操作具有一定的獨立性。有了高效的用戶界面，用戶就不必關心如何管理單個無人機，這也是確保低用戶參與度的基本要求。

結論

多無人機系統具有廣泛的應用前景，然而，開發這些系統在通信、控制和聯合決策方面面臨著各種挑戰。本文強調了多無人機系統的潛力和挑戰，并討論了可以利用這些系統的各個關鍵領域，包括數據收集和合作決策等任務，從而提高多無人機系統的性能。這些系統在監測、監視和管理方面的先進應用將很快成為現實。一旦克服了多無人機系統的缺點，在不久的將來，它們將在軍事和民用領域提供大量先進的應用。

自航空出現以來，技術一直在改變著空戰的面貌。20 世紀 70 年代微電子技術的進步使空戰更具殺傷力和決定性，正如 20 年后 1991 年海灣戰爭的巨大成功所證明的那樣。蘇聯解體后，空中優勢立即成為美國大戰略的工具之一，確保了其對領空和大氣層外空間幾乎無可爭議的統治地位。

為了對抗這種不對稱優勢，俄羅斯等建立了反介入和區域拒止（A2/AD）態勢，主要目的是對抗西方空軍相對優勢，但已逐漸演變為以遠程打擊、防空和反太空資產為基礎，并以網絡戰和電子戰（EW）為手段，建立庇護工具。

烏克蘭戰爭的緊張局勢清楚地表明，國家間的競爭進入了一個以缺乏對使用武力的限制、技術水平的提高和對共同空間的爭奪為特征的時代。在這一新的戰略背景下，對不同環境控制權的爭奪正悄然表明空中力量以其主要形式的回歸，即使用武力實現或爭奪對領空的控制權。與空中環境對抗相伴的技術動態提出了新興技術及其可能對空戰造成的潛在破壞的問題。本文擬通過概述航空航天行動的未來，對此提出一些見解。

C4ISR 架構和電磁頻譜控制：空戰的新焦點

烏克蘭沖突中明顯缺乏空中優勢可能會讓人錯誤地認為，未來的高強度交戰可以在沒有空中掩護的情況下進行。然而，面對日益增長的威脅，掌握制空權比以往任何時候都更加重要。首先，因為沒有空中掩護，地面部隊很容易遭到敵人的轟炸，而且空中力量是 C4ISR 鏈中的重要一環，即使在困難的電子戰環境中也能進行深入打擊。在未來可能發生的沖突中，獲得暫時的空中優勢對于在多域作戰（MDO）框架內形成局部 "超優勢氣泡 "仍然至關重要。特別是，空中力量將是多傳感器和多效應器網絡中的一個環節，它將為敵方提供作戰優勢。空中力量非但不會被邊緣化，反而會不斷擴大，以滿足質量和數量優勢、電磁頻譜指揮、MDO 集成和互操作性等方面的需求。

為了應對這些挑戰，對抗 2014 年已達到技術均勢的對手，美國推出了 "第三次補償戰略"，利用其技術優勢，從人工智能（AI）和機器人領域的進步中獲益。這一補償戰略尤其依賴于新興能力與新使用概念的結合，其核心是無人機和自主系統的使用。與任何戰略一樣，它也有辯證的因素，因為俄羅斯等大國的裝備戰略可被解讀為對抗美國第三次抵消戰略的運動。由于 C4ISR 架構和連通性在美國作戰概念中的重要性與日俱增，莫斯科等試圖增強其反 C4ISR 和電子戰能力。在智能化戰爭方法中，人工智能、云計算和蜂群作戰等技術將發揮重要作用，甚至改變勝利條件本身。

2040 年的航空航天行動：顛覆性技術的有利環境

要充分考慮新興技術和顛覆性技術對空戰的影響，就必須勾勒出清晰的輪廓。首先，需要考慮戰略文化、國家創新體系和可能的交戰場景，同時整合當前的能力趨勢和現有的作戰命令。其次，需要設定一個足夠遙遠的遠景，以便現在仍在出現的技術能夠達到必要的成熟度，從而對空中力量的使用產生重大影響。反之，必須將那些發展過于不確定或其預測成熟度將超出合理范圍的技術排除在外。因此，2040 年似乎是一個明智的選擇。第三，由于空中力量有不同的方面，而且它有助于實現部隊和政治力量所要求的效果，因此似乎應該把重點放在技術密集程度最高的任務上。這并不意味著空中力量其他應用領域的技術中斷不會產生重大的戰略影響，而是說技術構件及其在未來作戰環境中的多重互動構成了可能導致出現新的使用概念和大幅提高戰場軍事效率的因素之一。

到 2040 年，最新一代空戰系統的首批作戰能力應該已經公布。到那時，美國也將把 "下一代空中優勢"（NGAD）計劃及其配套的無人機（被稱為 "協同作戰飛機"）納入其庫存，它們將與大約 225 架 B-21 一同服役。屆時，高超音速巡航導彈、反 IADS 導彈和超遠程空對空導彈將擴大空載彈藥的范圍。它們將為美國空軍提供相當于歐洲Meteor、俄羅斯 R-37M 和中國 PL-17 的導彈，估計射程約為 400 公里。

歐洲人及其合作伙伴將開始使用來自全球空中作戰計劃（GCAP）和未來空中作戰系統（FCAS）的首批裝備及其相關無人機。

預計俄羅斯將有不少于 76 架蘇-57 "費倫 "隱形戰斗機和蘇-70 "奧霍特尼克-B "戰斗無人機加入其武器庫。

屆時，各種型號的殲-20 和殲-31 也將在中國空軍和海軍服役。各種各樣的無人機可能會為這一戰斗機群錦上添花，為中國提供全新的能力。WZ-8超音速偵察無人機、GJ-11、WZ-3000和FH-97隱形作戰無人機、FH-95電子戰無人機以及WZ-7 "翔龍 "和 "神鷹 "等高空長航時（HALE）偵察無人機都值得一提。后者有一個雙層機身，機身上裝有一個低頻雙靜態雷達，有可能用于探測隱形飛機。這也將改變美國對武裝對抗代價的戰略計算。決不能忘記衛星群在每個戰略競爭者的 C4ISR、目標定位和預警方面所發揮的主導作用。

航空航天領域新興和顛覆性技術

在這種戰略環境下，新興技術和顛覆性技術會帶來什么？在確定其前景之前，首先需要了解它們是什么，然后再看它們能給空戰帶來什么變化。新興技術和顛覆性技術有多種定義。歐洲防務局（EDA）和北約就新興技術和顛覆性技術（EDT）的主要應用領域達成了一致，但在解釋上有所不同： 歐洲防務局認為，這些技術將在一兩代人的時間內導致戰爭方式的根本改變，而北約則將破壞性技術與新興技術區分開來。此外，北約還補充說，這些技術可能結合在一起，導致顛覆性應用的發展，并與智能、互聯、分布式數字系統交叉連接。盡管如此，這些詞匯并沒有為這些技術在航空航天領域的顛覆性潛力提供一個實用的視角。因此，不得不求助于其他更具操作性的分類方法，詳細說明技術構件本身。《關鍵技術追蹤》已統計出 44 項，而其他分類則統計出近 200 項可能在未來三十年影響軍事安全的技術。在法國，2022 年國防創新政策參考文件詳細介紹了新興國防技術：量子探測器（如超穩定微型微型原子鐘和頻譜分析儀）、隱形材料、彈道防護、高溫材料、功能性紡織品、制造添加劑、雷達處理、新光電技術（如激光源）、主動式 3D 圖像和能源效率等。

似乎正在演變的航空航天作戰環境是軍事能力轉型復雜動態的一部分。其趨勢是減少火力和防護，以提高速度、射程和精確度，以及有助于贏得探測和規避競爭的能力。因此，可以根據新興技術和顛覆性技術對空中力量以下特征的潛在影響對其進行任意分類：速度、射程、精確度、探測、規避、飽和度、電磁頻譜指揮和力量生成。下表列出了新興技術和顛覆性技術在未來航空航天活動中的可能用途。

表1:用于空戰的新興和顛覆性技術的非詳盡表

雖然不可能對表中所示的每種情況都進行詳細說明，但很明顯，其中一些技術破壞有可能極大地改變空戰的面貌。正如新型材料和推進手段的開發將提高航程、精度和速度一樣，人工智能、自主系統和連通性也將有助于加快交戰周期。它們將共同提升人類決策者在人機協作中的重要性。在這種情況下，人工智能將從能夠收集、計算、解釋、共享并在人類設定的參數限制內采取行動的智能體分布式網絡中產生一個敏捷的群體。

新美國安全中心（CNAS）副總裁兼科學主任保羅-夏爾提醒我們，在數字時代，軍事力量的衡量標準已經發生了變化。艦艇、飛機、坦克和地面部隊仍然重要，但更重要的是它們的數字化能力：探測敵情的傳感器、數據處理算法、傳輸信息的網絡、做出決策的適當 C2（指揮與控制）以及打擊目標的智能彈藥。日本采辦、技術與后勤局（ATLA）GCAP 計劃負責人 Masaki Oyama 將軍指出，雖然綜合通信系統（ICS）和機載電子設備（綜合傳感與非動能效應--ISANKE）的成本可能達到計劃總成本的 25%（而前幾代計劃的成本約為 10%至 15%），但它們對系統整體軍事效能的貢獻可能超過 50%，這就是正在進行的轉型的證明。

隨著 2023 年 3 月 "陣風 "F4.1 標準的認證，空天軍也站在了當前變革的前沿。據說，這一標準尤其能提高數據交換能力，更好地防范網絡威脅。法國現在正站在進入聯網協同作戰時代的前沿，從而為實現 FCAS 鋪平道路。

面對日益加劇的威脅，必須以敏捷性、反應能力和應變能力作為使用空中力量的戰略思想的指導。例如，美國 "敏捷戰斗部署"（Agile Combat Employment）等新后勤概念的發展，可以使部隊的組建和部署更具反應性。在這方面，新興技術也將起到決定性作用，需要在有利于作戰、技術和后勤互操作性的整體方法中加以考慮。

最后，應該牢記的是，任何創新都是技術、用途和意愿三者結合的結果。因此，未來空中作戰的勝利既取決于飛行員對新興技術的運用，也取決于部隊是否愿意進行必要的轉型，以適應新的戰爭現實。在未來的沖突中，數字化轉型將是現代化挑戰的核心，因為它是最具顛覆性技術的催化劑。未來空軍的作戰優勢將取決于此。

參考來源：Rapha?l BRIANT，法國國際關系與戰略總局（DGRIS）

最近的沖突，如烏克蘭戰爭和2020年納戈爾諾-卡拉巴赫戰爭，表明無人機的重要性日益增加。無人機是現代戰場上的持續威脅。這些平臺進行偵察，攻擊地面目標，并充當游蕩彈藥。它們的范圍從低成本的商用現成設備到國防工業產品，如伊朗的Shahed-131。據估計，無人機的數量如此之多，以至于僅烏克蘭軍方每月就損失了一萬多個平臺。一些烏克蘭軍隊報告說，敵對無人機每天飛越 20 次或更多次并不罕見。這些平臺的可用性和功能以一種全新的方式使戰場變得危險。

當然，有人試圖擊敗這一新威脅。有些人求助于傳統的防空系統，例如 ZU-23-2 高射炮、小型武器或地對空導彈。這些方法有時是有效的，但并不理想。用相對較大的口徑子彈擊中一個非常小、快速的目標具有挑戰性。或者，在每枚導彈上花費數千美元（如果不是數百萬美元）來消除廉價的無人機在經濟上是一件虧損的事情。擊敗這種日益增長的威脅的其他方法包括使用電磁頻譜的設備。這可能從干擾系統（GPS拒絕，通信鏈路拒絕）到激光和微波等定向能武器。雖然有時有效，但這些設備也有一些權衡，例如干擾友軍系統，以及一旦檢測到信號，就會大聲邀請對方火炮。無論選擇哪種防御機制，都沒有足夠的系統來提供足夠的保護來抵御成群的無人機。防空系統通常部署的數量剛好足以防御高價值目標，而不是其他太多。解決這一困境的辦法是采取無人機進化的下一步：空中優勢無人機（或戰斗機無人機）。

歷史一頁

要清楚地了解為什么空中優勢無人機是自然的下一步，人們只需要檢查相對較新的戰斗動力飛行歷史。在萊特兄弟成功證明動力飛行是可行的后不久，世界各國軍隊開始研究在戰斗中使用這種新技術。開發飛機、飛行員和供應鏈以大規模制造系統成為許多國家的優先事項。

動力飛行戰斗應用的第一步是偵察。對于飛機來說，這是一項顯而易見的任務，因為氣球已經在以前的沖突（包括美國內戰）中證明了其作為信號和瞄準平臺的價值。在戰前的 1911 年至 1914 年，開發用于偵察的飛機很重要。隨著第一次世界大戰的開始，飛機在探測敵人動向、引導炮火以及執行其他情報、監視和偵察任務方面的價值變得清晰起來。隨著塹壕戰的盛行，傳統的偵察兵（騎兵）已經失去了價值。需要其他偵察手段。

戰爭開始沒多久，飛行員就開始將他們的任務范圍擴展到對地攻擊角色。盡管缺乏專門開發的轟炸機，但飛行員開始使用飛機攻擊地面目標，使用從手投的飛彈到手榴彈再到小口徑炮彈的物品。這很快導致對地攻擊角色被故意納入軍事空中行動。由于地面部隊暴露于空中偵察平臺和新興的地面攻擊系統，防空機制成為一個重要的發展領域。當然，地面系統（防空武器）是這種新型防御技術的一個組成部分。與此同時，開發了旨在擊敗敵機的戰斗機。這最初是機組人員簡單地攜帶小型武器，然后演變為集成自動武器。軍隊不再僅僅依靠地面防御，而是意識到了空中防御對空中威脅的價值。從那時起，動力空戰系統的一個關鍵組成部分是空中優勢戰斗機，其任務是在飛行中擊敗敵機。

現代戰斗中的無人機遵循與有人駕駛動力飛機相似的軌跡。首先是情報、監視和偵察無人機。然后是地面攻擊系統。鑒于這條道路以及地面系統無法保衛天空免受無人機群的攻擊，下一個合乎邏輯的步驟是戰斗機無人機。烏克蘭無人機首次有記錄的空對空交戰和烏克蘭對戰斗機無人機發展的研究證明了這種需求。

發展空中優勢無人機中隊

對自主戰斗機的研究并不新鮮。系統已經在試驗中，例如自主僚機和用于自主戰斗機的空戰進化人工智能。然而，所有這些努力都集中在大型、昂貴的平臺上，這些平臺可以攻擊和防御現代空軍中的傳統噴氣式飛機。當然，這些系統將在未來的沖突中發揮作用，它們在應對傳統和未來空戰威脅方面發揮著重要作用。然而，它們并不能解決現代戰場上最低層次的問題。

軍隊迅速需要的是小型、廉價（又名一次性）平臺，這些平臺可以抵御戰場上籠罩的眾多商用現成無人機。在這一領域，領先于軍方的是空中運動聯盟的無人機格斗游戲，它讓兩架小型無人機在殊死搏斗中相互對抗。該領域也出現了一些小公司，以填補 DroneHunter F700 等產品的空白。無論開發路徑是什么，這些系統的成功都需要一些重要的功能。

空中優勢無人機的第一個可能也是最重要的方面是它們必須價格低廉且幾乎是一次性的。當威脅廉價而有效時，軍隊無法負擔數量上傳統定價的飛機。以這種方式進行防御可能暫時可行，但在長期沖突中不會成功，因為資源會限制可用性。低成本還將有助于確保最低級別的單位能夠獲得以前只能用于保護更有價值的資產的防御能力。

接下來，這些戰斗機系統將需要很大的自主性。至少，他們應該能夠在沒有用戶干預的情況下飛行巡邏模式，檢測威脅飛機，計算攔截路線，并以現代技術的速度將情報數據傳輸到相關系統。理想情況下，這些飛機還能夠與其他戰斗機無人機合作，以消除目標沖突，識別優先目標并自動應對威脅。鑒于威脅同樣是無人駕駛的，與自主瞄準相關的道德和挑戰應該不那么難以克服。在銷毀無人駕駛無人機時所犯的錯誤不應成為重大的道德或法律問題。總體而言，這些飛機應該像自動執行許多飛行任務的商用無人機一樣易于使用。這些無人機的通用用戶界面（例如智能手機、平板電腦）應為準，并使用點擊式路線設置。士兵不應該需要數天和數周的訓練來使用這些系統。

小型無人機戰斗機（和其他無人機）發展的最后一個挑戰是融入戰場環境。這些系統不應由傳統的空中優勢服務擁有，而應由任何需要無人機防御的地面單位擁有。鑒于其他空中平臺的存在，空域管理將變得更具挑戰性，特別是因為新的飛機所有者將不屬于現有空域規劃工作的一部分。為了在保持其他飛機安全的同時實現戰斗機無人機的密度和有效性，需要制定空域使用規則。無論是通過高度、時間還是位置來消除沖突，新規則都需要為天空提供一些組織。這些規則將在設計上保護其他空域用戶，因為空中優勢無人機是消耗品。此外，戰斗機無人機應納入整體防空共同作戰圖景。空中防御者應該知道系統的位置，以及它們將防御能力同步到最大潛力的能力。這將有助于保護友軍地面部隊免受這種不斷變化的威脅。

無人機從小到大，改變了現代戰場及其上方的空域。曾經是空戰服務的領域，現在是飛機的公開混戰。防空系統的發展速度還不夠快，無法擊敗這種新的威脅，而且在它們發展的地方，它們被證明是不夠的。現在是開發和部署空對空作戰無人機的時候了。美軍要做好準備，就必須不是用冷戰技術，而是用現代無人機技術來對抗無人機威脅。

參考來源：美國西點軍校現代戰爭學院

這篇文章探討了海軍如何利用水面平臺來應對不斷變化的無人潛航器威脅。

目前，有許多自主/無人駕駛水下潛航器（UUV）項目正在開發中，或可用于軍事和非軍事領域。目前，大多數投入使用的海軍 UUV 都用于水雷戰或水文勘測。許多國家的海軍有更大的雄心壯志來操作更大、更復雜的 XLUUV（如英國皇家海軍的 CETUS 計劃），用于海上偵察并最終執行打擊任務。

無人潛航器可以為有人艦艇提供傳感器和效應器，可以在高風險環境中工作，并能與敵方資產進行非常密切的互動。大型 UUV 的主機平臺可包括潛艇、軍艦或直接從岸上發射。

(1) 用于為其主機/控制單元提供對峙支援的 UUV 和 USV。

反UUV戰

無人潛航器開始對傳統反潛戰（ASW）操作人員、方法和系統構成巨大的新威脅。冷戰結束后，作戰重點從海洋轉向了沿岸和淺水環境。這一變化要求反潛戰部隊不斷發展，以便在不利于探測的環境中對付隱形柴電潛艇和 AIP 潛艇。主要在同一瀕海水域活動的 UUV 將為這一挑戰增添另一層復雜性。

UUV 可以相對迅速地加強其薄弱的水下力量，但對手也在競相效仿，因此急需采取有效的反制措施。UUV 對有人潛艇的威脅值得另文討論，但在此將重點討論從水面反擊 UUV 的方法。這種戰爭可稱為 "反 UUV 戰"（AUUVW）的一個新子類型，針對的是難以探測的小型平臺，需要特定的系統來對付它們。

(2) 在此示例中，USV 被部署為對峙反潛武器。這個例子表明，在未來的瀕海戰爭中，UUV 和 USV 實際上可能是最先相遇的對立單元。

態勢感知

有效監視對確保成功執行大多數殺傷鏈階段（探測、分類和跟蹤）至關重要。目前服役的大多數反潛戰傳感器和武器系統都針對有人駕駛潛艇目標進行了優化。被稱為低頻主動聲納（LFAS）的新一代聲學傳感器性能卓越，在探測超靜音 AIP 潛艇方面取得了重大進展。網絡多靜態聲納是探測能力有所提高的另一個領域。UUV 甚至 XLUUV 的目標強度通常較低，尤其是在艇首-艇尾方面，而且輻射噪聲特征很小。因此，瀕海水域的探測將尤其困難，因為探測距離短，幾乎沒有時間做出反應和部署反制措施。

目前，可以認為大多數無人潛航器將用于 ISR 任務，其續航時間和有效載荷要求決定了它們的大小。在探測方面，對 UUV 的大小、類型和作用進行分類和評估也是一個問題。現在，許多行動都必須假定對手的 UUV 可能存在，即使無法探測到它們。只有通過觀察到的有人駕駛的潛艇活動、ORBAT 分析和更廣泛的情報畫面，才能了解威脅的規模。

消除威脅

消除威脅的難度僅次于發現威脅的難度。威脅至少可以部分地通過機動來消除，但這只有在良好的態勢感知和有效的戰術圖景下才能實現。與 UUV 相比，大多數水面資產在速度方面都有很大優勢，但在許多潛在的戰爭場景中，僅靠機動是不夠的，尤其是在保護海底基礎設施等靜止物體時。

由于現有的反潛武器既不適用，又非常昂貴，因此成本效益高的反 UUV 效應器應被視為近期的關鍵需求。目前的空射或水面發射輕型魚雷是當今主要的反潛武器，但它們缺乏足夠的傳感器和制導系統來定位和殺傷 UUV。更合適的反 UUV 武器是微型魚雷。這種新型魚雷將提供一種低成本的解決方案，其適當的機動性、傳感器、速度和彈頭經過優化，可摧毀 XLUUV 尺寸以下的目標。

(3) 萊昂納多 "黑色蝎子 "微型魚雷（1100 毫米 x 127 毫米），用于對付 UUV、微型潛艇和可能的水下運載工具。設計用于在 30 米至 200 米的淺水區作戰，可在空中、水面或水下發射，航速超過 15 節，配備 2.8 公斤彈頭（圖片：萊昂納多公司）。

除了精致的微型魚雷外，還有一種火箭推進深水炸彈。這種深水炸彈射程遠、火力強，而且價格更低廉。俄羅斯和一些前東歐國家仍有裝備這種幾乎過時的反潛武器的軍艦，但它們可能已經找到了新的作用。標準重力深水炸彈如今已很少使用，但也可能提供一種有前途的解決方案。由于傳統重力式深水炸彈很重，不適合從小型 USV 或航空飛行器上大量部署，因此需要新一代小型深水炸彈。BAE 系統公司的新一代深水炸彈概念是目前正在開發的一種解決方案。

(4) 在非盟潛航器水下任務中部署 USV 的潛在方案。目前已經存在執行這一任務的概念 USV，如 Elbit Seagull 和 Atlas Elektronik ACRIMS 的變體。

下圖概述了監視和中和因素，并對典型的反潛和近未來的 AUUVW 進行了簡短比較。這兩個領域在傳感器和效應器方面有許多共同之處，但在探測概率和武器使用方面存在顯著差異和限制。

結論

目前有多種計劃開發用于常規反潛戰的無人駕駛和自主系統，但非盟潛航器似乎不太受重視。面對不斷擴大的 UUV 計劃以及射程、傳感器和人工智能能力不斷增強的潛水器的發展，這種情況可能很快就會改變。

在未來的反潛任務中，反制 XLUUV 極有可能成為首要目標。在其他情況下，同樣的資產將被部署到敵方行動區或其領海進行探測，AUUVW 的重要性可能與今天的反潛任務相同。雙方都使用自主或無人系統的對峙行動使 USV 和航空平臺成為執行 AUUVW 任務的天然候選者。

參考來源：NAVY LOOKOUT

隨著通信組網、智能決策、協同控制等關鍵技術在無人機領域的推廣應用，蜂群作戰逐漸成 為顛覆未來戰場規則和樣式的重要推手，其發展應用備受矚目。文中從蜂群作戰的基本樣式入手， 研究分析了敘利亞戰爭、也門戰爭、納卡沖突中蜂群作戰典型戰例的兵力對比和應用特點，從規模 化、信息化、智能化、多樣化四個方面總結歸納了蜂群作戰的發展趨勢，以期為我國蜂群作戰提供參 考借鑒。無人機( UAV) 的“快、精、廉”等特性使其廣泛 投入戰場，并取得非凡戰果［1］。近年來，隨著通信 組網、智能決策、協同控制等無人機集群技術的推廣 應用，逐漸衍生出無人機作戰的更高階模式———蜂 群作戰［2 － 7］。蜂群作戰是指由多架次無人機組成蜂 群，通過仿生行為決策技術和去中心化管理方式，實 現高度智能、協同自主的作戰方式［8］。聚焦納卡沖 突、也門戰爭、敘利亞戰爭，蜂群作戰展現出了降維 打擊、非對稱打擊的天然優勢，一定程度上顛覆了戰 場規則和態勢［9 － 10］。在第十四屆中國航展( 珠海) 上，中國兵器裝備 集團正式展出“輕型高機動車載蜂群武器系統”，該 裝備能夠發射多達 18 架無人機( 或巡飛彈) ，可以 有效實施單體精確打擊和集群飽和攻擊，相比于俄 羅斯在烏克蘭戰場上使用的以 GPS 和慣性制導為主的，只能按照固定飛行路線攻擊固定目標的伊朗 “沙希德-136”無人機更為自主智能。文獻［11］對無人作戰飛機集群協同作戰樣式、 基本原理、關鍵技術、研究動態進行了系統梳理和深 入分析，為后續跟進研究奠定了理論基礎。近幾年 來，文獻［8］在總結前人研究成果的基礎上，全面梳 理了國外無人機蜂群科研試驗項目研究進展。文獻 ［12］著眼現代戰場，研究分析了部分無人機蜂群實 戰應用案例，提出了未來一段時間內無人機蜂群發 展趨勢。本文從蜂群作戰的基本樣式入手，通過全 面梳理蜂群作戰歷史脈絡和近年來典型戰例，研究 分析特點規律和發展展望，以期為蜂群作戰早日由 概念走向實裝提供參考借鑒。

為了滿足在接觸層的同級對手沖突的需求，軍方需要開發能夠提供更長的對峙和停留時間的小型模塊化無人機蜂群。這些小型無人機蜂群的使用將使軍方擁有一個小特征和低成本的選擇，以促進在被拒絕環境中的行動。有了這些小型無人機蜂群，軍方就能在接觸層與同級對手競爭，同時限制升級的風險。

本概念文件旨在研究模塊化自主無人機蜂群（MADS）的開發和使用，可為海軍陸戰隊提供在同級對手的 IADS 中開展行動所需的遠程能力。憑借在復雜的 IADS 中的機動自由，海軍陸戰隊可以獲得態勢感知，并創造機會利用電子戰和網絡戰加強作戰。如果不能保持這種態勢感知能力，尤其是在偏遠地區，海軍陸戰隊就會面臨不必要的風險，難以圓滿完成任務要求。

海軍陸戰隊必須設法進入有爭議的環境，以便繼續確保機動自由。MADS 可以提供這種通道，而且升級風險較低。盡管 MADS 概念需要一些額外的技術發展才能成為可行的資產，但它有可能極大地改變海軍陸戰隊在 A2/AD 環境中的 EABO 能力。

無人作戰飛機(unmanned combat aerial vehicle，UCAV)在進行空戰自主機動決策時，面臨大規模計算，易受敵方不確定性操縱的影響。針對這一問題，提出了一種基于深度強化學習算法的無人作戰飛機空戰自主機動決策模型。利用該算法，無人作戰飛機可以在空戰中自主地進行機動決策以獲得優勢地位。首先，基于飛機控制系統，利用MATLAB/Simulink仿真平臺搭建了六自由度無人作戰飛機模型，選取適當的空戰動作作為機動輸出。在此基礎上，設計了無人作戰飛機空戰自主機動的決策模型，通過敵我雙方的相對運動構建作戰評估模型，分析了導彈攻擊區的范圍，將相應的優勢函數作為深度強化學習的評判依據。之后，對無人作戰飛機進行了由易到難的分階段訓練，并通過對深度Q網絡的研究分析了最優機動控制指令。從而無人作戰飛機可以在不同的態勢情況下選擇相應的機動動作，獨立評估戰場態勢，做出戰術決策，以達到提高作戰效能的目的。仿真結果表明，該方法能使無人作戰飛機在空戰中自主的選擇戰術動作，快速達到優勢地位，極大地提高了無人作戰飛機的作戰效率。 目前無人作戰飛機(unmanned combat aerial vehicle, UCAV)被廣泛應用于軍事領域[1]，UCAV在過去主要從事戰場監視、吸引火力和通信中繼等任務，隨著武器裝備的傳感器、計算機及通信等技術的發展，性能不斷提升，未來的UCAV將逐步升級成為可以執行空中對抗、對地火力壓制和參與制空權的奪取等作戰任務的主要作戰裝備之一。盡管UCAV的性能提升很大，但大多數的任務都離不開人工干預，控制人員通過基站在地面對UCAV進行控制，這種控制方法有延遲且易受到電磁干擾。因此研究UCAV的自主作戰能力已經成為空軍發展的必然趨勢，裝備了無人作戰決策系統的UCAV將逐步取代飛行員的位置，以達到減少成本，提高戰斗力的作用。在近距離格斗的階段，UCAV應根據當前的空戰態勢及時選取合適的飛行控制指令，搶占有利的位置，尋找擊落敵機的機會并保護自己[2]。

在空戰條件下，飛機模型本身為非線性同時目標的飛行軌跡是不確定的，這些都將給UCAV的機動決策帶來許多不便，因此良好的機動決策是UCAV自主空戰的一個重要環節，自動機動決策要求UCAV能在不同的空戰環境下自動生成飛行控制指令。常規的機動決策控制方法包括最優化方法、博弈論法、矩陣對策法、影響圖法、遺傳算法、專家系統、神經網絡方法以及強化學習方法等。文獻[3]將空戰視為一個馬爾可夫過程，通過貝葉斯推理理論計算空戰情況，并自適應調整機動決策因素的權重，使目標函數更加合理，保證了無人戰斗機的優越性。文獻[4]設計了一個基于遺傳學習系統的飛機機動決策模型，通過對機動的過程加以優化來解決空戰環境未知情況下的空戰決策問題，可以在不同的空戰環境中產生相應的戰術動作，但該方法的參數設計存在主觀性，不能靈活應用。文獻[5]利用統計學原理研究UCAV的空戰機動決策問題，具有一定的魯棒性，但該算法實時性能較差無法應用于在線決策。文獻[6]將可微態勢函數應用于UCAV微分對策中，可以快速反應空戰環境，但由于實時計算的局限性很難解決復雜的模型。文獻[7]采用博弈論對UCAV空戰決策進行建模，對不同的空戰環境具有通用性。雖然這些決策算法可以在一定程度上提高決策的效率、魯棒性和尋優率，但由于這些決策模型存在推理過程較為頻繁，會浪費大量時間尋優等問題，導致UCAV的響應變慢，并不適用于當今的戰場環境。

基于人工智能的方法包括神經網絡法、專家系統法以及強化學習算法。文獻[8]采用了專家系統法，通過預測雙方的態勢和運動狀態生成相應的機動指令控制UCAV飛行，但不足之處在于規則庫的構建較為復雜，通用性差。文獻[9]采用了自適應神經網絡技術設計PID控制器，對高機動目標具有較強的跟蹤精度，但神經網絡方法需要大量的空戰樣本，存在學習樣本不足的問題。與以上兩種方法相比，強化學習算法是一種智能體與環境之間不斷試錯交互從而進行學習的行為，智能體根據環境得到的反饋優化自己的策略，再根據策略行動，最終達到最優策略。由于強化學習的過程通常不考慮訓練樣本，僅通過環境反饋得到的獎勵對動作進行優化，可以提高了學習的效率，是一種可行的方法[10]。文獻[11]將空戰時的狀態空間模糊化、歸一化作為強化學習算法的輸入，并將基本的空戰動作作為強化學習的輸出，使得UCAV不斷與環境交互從而實現空戰的優勢地位。在此基礎上，文獻[12-13]將神經網絡與強化學習相結合，提高了算法的運算效率，但這些文章都沒有考慮飛機的姿態變化。

本文提出了一種深度強化學習(deep reinforcement learning, DRL)算法來解決UCAV自主機動決策作戰的問題，并在MATLAB/Simulink環境中搭建了某種六自由度UCAV模型，充分考慮了其非線性。同時選取適當的空戰動作作為UCAV的機動輸出，建立空戰優勢函數并設計UCAV空戰機動決策模型。通過強化學習方法可以減少人為操縱的復雜性，保證計算結果的優越性，提高UCAV的作戰能力，而神經網絡可以提升實時決策能力。最后通過仿真將該方法應用于UCAV機動作戰決策中，證明了其有效性和可行性。

世界各地的軍隊現在正在開發和構想無人機群。蜂群由多個無人駕駛飛行器（UAV）組成，具有一定的自主性，可以導航和感知周圍區域。與 "捕食者 "或 "死神 "相比，它們更聰明、更自主，被設計為自行起飛和降落，自行飛行任務集，自行在空中加油，并自行穿透敵人的防空設施。

在最近和正在進行的敘利亞、也門和納戈爾諾-卡拉巴赫的沖突中，無人機的使用凸顯了大規模應用無人駕駛和自主平臺的意義和效用。這種蜂群也迫使對手消耗彈藥和其他軍事資源，從而以一種能夠進一步精確攻擊或電子反制的方式發出陣地信號。

無人機群的發展和該技術在各國的進一步發展將在后面的段落中介紹。

美國：美國蜂群計劃

為了保持領先地位，美國一直在大力投資于無人機群的研究和開發。美國蜂群計劃中的三項發展特別令人感興趣：Perdix無人機蜂群、低成本無人機蜂群技術（LOCUST）、機器人智能體指揮和傳感的控制架構，即CARACaS系統。

Perdix無人機群。2016年10月，美國戰略能力辦公室（SCO）在加利福尼亞發射了一個由103架Perdix無人機組成的蜂群。這些無人機是從三架F/A-18 "超級大黃蜂 "戰斗機上發射的，表明美國空軍有能力結合其先進的空中優勢和 "尖端創新 "來使用蜂群技術的發展。

Perdix無人機是一種微型無人機，因為它的翼展不到30厘米--使它成為在城市環境中運行的理想選擇。它有兩組機翼，一個小型電池組，以及一個內置攝像頭。這是一個簡單的設計，起源于2011年麻省理工學院的林肯實驗室，后來被SCO拿去做實驗。無人機被裝在一個小盒子里，可以從戰斗機上的照明彈分配器中彈出，這是一個重要的解決方案，因為它意味著這些系統可以輕松地安裝在現有的飛機上。該蜂群展示了先進的行為，"如集體決策、自適應編隊飛行和自我修復"。它被比喻為一個集體有機體，共享一個分布式大腦進行決策，并像自然界中的蜂群一樣相互適應。

Perdix系統相互連接并自行形成蜂群，不需要操作員的微觀管理。即使一些系統死亡，蜂群也能做出反應，重新制定模式或完成任務，這意味著一架Perdix無人機的失敗不會導致其他無人機放棄任務。Perdix微型無人機演示如上所示。

LOCUST計劃。Perdix無人機表明向自主運作的硬件邁進，而LOCUST計劃是指所使用的軟件。LOCUST目前正被用于Coyote（叢林狼）無人機，該無人機從一個平臺上發射--與目前美國海軍艦艇上的反艦導彈發射器一致。被認為是獲得攻擊能力的一種更便宜的方式，LOCUST計劃有可能取代單一的、昂貴的反艦導彈。LOCUST系統在40秒內至少發射30個 "叢林狼 "無人機，然后在飛行過程中進行同步，形成蜂群。30架無人機群的價格約為50萬美元，單機價格僅為1.5萬美元，LOCUST的成本不到目前部署的價值百萬美元的魚叉反艦導彈的一半。LOCUST的具體目的是利用低成本的無人機，如Coyote--無人機是可消耗的，因此如果一個被摧毀，"其他的無人機會自主地改變其行為以完成任務"--進入進攻層面。

CARACaS計劃。最后，美國蜂群計劃的第三個發展可以在CARACaS計劃中找到。CARACaS開發的軟件和硬件都可以安裝在美國海軍的任何船只上，這說明走向自主系統的過程正在多個戰場上發生。CARACaS目前用于小型無人船--但也可用于任何船只--并使用群集技術進行操作，使船只能夠相互溝通。這個項目背后的想法是，昂貴但重要的日常任務，如港口巡邏，可以委托給一個無人監督的系統。海軍的CARACaS系統正在消除 "水手生活中枯燥、骯臟和危險的任務"。

小精靈計劃。美國國防高級研究計劃局（DARPA）也展示了X-61A Gremlin空中發射無人機。DARPA的 "小精靈 "計劃背后的想法是將像C-130這樣的貨運飛機變成母艦，能夠在遠離敵人防線的地方發射和回收成群的小型無人機。小精靈 "飛行器長約14英尺，加滿燃料后重約1,600磅。這比Perdix微型無人機大得多。

最初展示的是回收四個Gremlins，從長遠來看，一個C-130可以回收多達16個這樣的飛行器，這取決于操作要求。從概念上講，"小精靈 "也可以從F-16戰斗機、B-52戰斗機和其他飛機上發射，只需對飛機進行少量改裝。這可以大大改變蜂群中的系統數量。

這將為軍方開辟一個可能性的世界，允許部署小型、廉價、可重復使用的無人機群，其傳感器和有效載荷與傳統的飛機不同。

俄羅斯

俄羅斯軍方正在努力開發空中、地面和海上的機器人系統群，其中一些項目已經接近于現實。

早在2017年，在關于 "俄羅斯武裝部隊機器人化 "的年度會議上，就審議了機器人群的概念。

2018年，俄羅斯國防部MOD的 "ERA軍事創新技術城"與高級研究基金會--一個類似于美國 "國防DARPA "的組織--以及莫斯科物理技術學院的科學家一起主辦了無人機群試驗。

同年，關注無線電電子技術公司，一家國有企業集團，聲稱到2025年，它將開發一種能夠控制無人機群的直升機。

2020年，俄羅斯國防部還用三種不同的無人機類型進行了首次空中蜂群試驗，這些無人機在敘利亞被廣泛使用，使俄羅斯軍隊的分層覆蓋范圍擴大到250公里。

Staya-93計劃。俄羅斯國防部的茹科夫斯基和加加林航空學院的科學研究中心目前正在研究Staya-93提案--Staya在俄語中是 "flock"的意思--專注于領導者和跟隨者無人機之間的連接和通信，特別是當無人機可能受到對手的廣泛反制。

Molniya計劃。Kronshtadt設計局最近提出的另一個名為Molniya的蜂群概念涉及從有人和無人的平臺上發射多個噴氣動力的隱形無人機，進行空中和地面打擊，并提供電子戰和偵察能力。

到2021年底，俄羅斯軍隊將獲得多功能遠程無人機，以提供精確打擊，可與有人駕駛飛機以及地面和海基機器人系統一起群起而攻之。這些無人機包括Okhotnik S-70重型戰斗無人機和Altius無人機。

俄羅斯國防部對軍用無人機開發的優先事項包括將人工智能元素引入無人機控制系統，同時進行無人機群開發。

2021年4月，俄羅斯國防部宣布，它正在進行一個項目，以創建一個專門的無人駕駛飛行器來識別和打擊敵人的潛艇。按照設想，這些無人機將能夠利用人工智能的元素在群中運行。俄羅斯國防部暗示，為了容納必要的設備和武器，可以使用具有大型有效載荷的無人機模型，如S70 Okhotnik或Altius。另一項建議涉及俄羅斯未來的遠程隱形PAK-DA轟炸機發射和指揮無人機群。

高級研究基金會正在開發Marker UGV，作為多種技術的試驗臺，包括地面和空中機器人的人工智能和群集控制。

另一種UGV，即重型Udar，以BMP-3裝甲車底盤為基礎，設想與無人機和UGV編隊協同作戰。

正在接受俄羅斯國防部評估的新Kungas概念涉及一組不同大小的UGV，用于情報、監視和偵察以及戰斗任務。

俄國防部還在設計一個水下微型機器人群，可以在北極條件下連續工作數小時，同時還在為北極探索設計一個巨大的冰山水下概念，將涉及多個有人和無人的平臺。

當談到利用人工智能進行蜂群 "指揮和控制 "時，俄羅斯軍事機構及其專家承認，在開發關鍵算法方面還有很多工作要做。

中國

中國是最接近美國高密度無人機群能力的國家，開發人工智能授權的自主無人機群。最近，中國電子信息研究院（CAEIT）測試了一個由CH-901無人機組成的48×管狀發射無人機群。CAEIT過去曾在2017年展示了一個200個單位的無人機群。中國公司還展示了令人印象深刻的1000多架無人機群，使用四旋翼無人機進行大型公開展示，然而這些無人機是由地面控制的，不具備分布式智能。

中國正在進行現有無人機機群的整合，與軍方進行強有力的協作自主作用。它還有一個忠誠的僚機AVIC 601-S '暗劍'正在開發中，它將與第四代和第五代PLAAF戰斗機平臺一起運行。中國已經保持了一項吉尼斯世界紀錄，即同時飛行3,051架預設程序的無人機。

英國

英國可能在2021年中期擁有世界上第一支可操作的蜂群無人機部隊，以執行包括在敵方防線內執行自殺式任務和壓倒對手防空的任務。皇家空軍的№216中隊已被賦予測試和部署未來無人機群能力的任務。英國還宣布了 "蚊子項目"，這是英國皇家空軍的輕量級廉價新型作戰飛機（LANCA）無人駕駛忠誠僚機計劃的一部分。這旨在到2023年飛出一個聯網的無人駕駛僚機。

英國還測試了一個自主的無人機群，每個無人機都攜帶萊昂納多的BriteCloud消耗性主動誘餌的變種，作為電子戰有效載荷。使用含有電子戰干擾器的BriteClouds，無人機能夠對作為假想敵綜合防空網絡代理的雷達發動模擬的非動能攻擊。

法國

法國空中客車公司首次為未來戰斗航空系統（FCAS）/Systeme de Combat Arien du Futur（SCAF）計劃展示了協作式遠程載具（RC）群和僚機技術。

其他國家

以色列正在開發蜂群技術，關于這種舉措的細節被嚴密保護。有趣的是，IAI提供了一個基于智能手機的蜂群指揮和控制應用程序，在全球范圍內銷售。

土耳其已經通過TB-2等國產平臺在敘利亞和利比亞證明了成熟的MALE無人機能力，它也有各種蜂群無人機計劃。其中最主要的是 "卡爾古（Kargu）"四旋翼飛機，它可以在戰術戰場上發揮動能攻擊作用。在未來的日子里，土耳其正在努力成為一個全球無人機大國。

伊朗是另一個在行動上使用無人機的中東國家。伊朗當局將無人機用于兩個主要目的--監視和攻擊，伊朗有能力在地平線上和大多數天氣條件下執行任務。這些無人機包括有能力投擲炸彈或發射導彈并返回基地的無人機和尋找機會目標的 "神風 "無人機。伊朗當局在后者方面取得了更大的成功，這在2019年沙特油田襲擊事件中可見一斑，據稱當時使用了伊朗制造的無人機和巡航導彈。雖然在車輛群方面可能有基本的協作自主權，但伊朗和土耳其都沒有在其無人機群中展示真正的分布式情報能力。但他們的努力清楚地表明了該技術是如何成熟和擴散的。

印度：無人機群發展

印度陸軍展示了一種成熟的進攻能力，由75架具有分布式智能和邊緣計算的自主無人機群組成，在2021年1月新德里的印度建軍節閱兵期間用神風攻擊摧毀了各種模擬目標。在演示中，偵察無人機調查了目標，然后攻擊和母艦無人機釋放有效載荷和裝有炸藥的神風特攻隊無人機，進行攻擊。西方評論家注意到印度陸軍演示的幾個重要特點，并將其與美國圍繞無人機所做的努力相比較，后者往往強調一個大型同質化的蜂群。有人指出，印度的原創工作，在世界上第一次公開展示了異質蜂群的努力，是這一領域可能的發展方向。一家印度初創公司NewSpace Research & Technologies與印度陸軍的蜂群開發項目有關。

印度斯坦航空有限公司（HAL）已經公布了空中發射靈活資產（ALFA -S）空中發射蜂群無人機系統，作為其下一代戰斗空中編隊系統（CATS）的一部分。這是一個獨特的計劃，它利用空中發射的遠程載體和蜂群單位的網絡來滲透到有爭議的空域。美國空軍的空軍研究實驗室正在與印度就ALFA-S的各個方面進行合作。新空間研究與技術有限公司也是HAL的ALFA計劃的合作伙伴。

HAL的CATS計劃的另一個組成部分是 "勇士 "忠誠翼人資產。這是為防空和進攻性打擊任務準備的，將與印度的Tejas LCA和即將到來的AMCA第五代作戰飛機一起以載人和無人機組隊（MUM-T）的方式使用。值得注意的是，印度被本土研究的力量和政府的 "印度制造 "所推動，以擁抱顛覆性技術，這在某些領域與世界各地發生的類似努力不相上下。HAL在班加羅爾舉行的2021年印度航空展上公布了勇士號的第一個1:1模擬模型。

三家印度初創公司在印度空軍組織的為期三年的蜂群無人機競賽中獲勝。"蜂群架構"獎由前印度空軍軍官Sameer Joshi經營的新空間研究與技術私人有限公司獲得。順便說一下，新空間公司最近從印度陸軍贏得了1500萬美元的蜂群無人機訂單。"通信架構"獎由德里科技大學團隊與阿達尼防御公司合作獲得，"無人機架構"獎由Dhaksha無人系統公司獲得。

IAF構思了2018年10月3日啟動的 "梅哈爾-巴巴蜂群無人機競賽"，以鼓勵開發蜂群無人機，在不同領域中使用。該競賽的名稱是為了紀念已故空軍準將梅哈爾-辛格，他在IAF的同事和崇拜者親切地稱為 "Baba"梅哈爾-辛格。它的概念是為蜂群無人機技術發展專有的設計、開發、制造和生產的 "低成本-高影響 "解決方案。該競賽只對本地人才和本地初創企業開放。

無人機群的特性

美國戰略能力辦公室（SCO）實際上并沒有創造出蜂群；麻省理工學院（MIT）的工程學生采用了 "全商業組件設計"。因此，如果無人機蜂群技術足夠容易獲得，以至于學生可以開發它，全球擴散幾乎是不可避免的。因此，新的無人機技術正在被各個國家迅速部署。

創建任務分配算法。創建無人機群從根本上說是一個規劃問題。無人機可以很容易地在電子商店買到，或者就像伊拉克和敘利亞伊斯蘭國那樣用膠帶和膠合板建造。無人機群的挑戰是讓各個單元一起工作。這意味著開發通信協議，以便它們能夠共享信息，管理無人機之間的沖突，并共同決定哪些無人機應該完成哪些任務。要做到這一點，研究人員必須創建任務分配算法。這些算法允許蜂群將特定的任務分配給特定的無人機。一旦創建了算法，它們就可以隨時共享，只需要在無人機上進行編碼。

人工智能（AI）的利用。國家安全和人工智能方面的專家爭論的是，單一的自主武器是否能夠充分區分民用和軍用目標，更不用說數千或數萬架無人機。據美國的人工智能專家稱，在某些狹窄的環境中，這種武器可能在50年內就能做出這種區分。他們認為，人工智能還不能管理戰場上的復雜情況。

先進的蜂群能力。先進的蜂群能力，如異質性（不同大小的無人機或在不同領域運行的無人機）和靈活性（輕松增減無人機的能力）仍然相當新穎。然而，讓無人機協作并投擲炸彈是可以實現的。

涉及的風險量。無人機群惡化了致命的自主武器所帶來的風險。即使一個精心設計、測試和驗證的自主武器擊中錯誤目標的風險只有0.1%，但如果乘以數千架無人機，仍然意味著巨大的風險。

無人機通信。無人機通信意味著一架無人機的錯誤可能會傳播到整個蜂群。

涌現行為。這是一個術語，指的是由單個單元的行為導致的復雜的集體行為，是蜂群的一個強大的優勢，允許像自我修復這樣的行為，在這種情況下，蜂群會改革以適應無人機的損失。但是，涌現行為也意味著每個無人機共享的不準確信息可能導致集體錯誤。

無人機群未來發展路徑

武裝的、完全自主的無人機群是未來的大規模毀滅性武器。蜂群可以造成與在長崎和廣島使用的核武器同樣程度的破壞、死亡和傷害--即數萬人死亡。這是因為無人機群結合了傳統大規模殺傷性武器特有的兩個特性：大規模傷害和缺乏控制以確保武器不傷害平民。

各國已經在把非常大的無人機群放在一起。美國海軍研究生院也在探索在海上、水下和空中運行的100萬架無人機群的潛力。要達到長崎的潛在傷害水平，無人機群只需要39,000架武裝無人機，如果無人機上有能夠傷害多人的爆炸物，也許會更少。

繼2021年1月在新德里建軍節閱兵式上展示了75架無人機群后，印度已表示有意將無人機群規模擴大到1000架以上。

無人機群也可以作為沒有核武器的國家的戰略威懾武器，以及作為恐怖分子的暗殺武器而發揮作用。

消耗性微型無人機。佩迪克斯微型無人機能夠進行低空情報、監視和偵察以及其他短期任務。它們可以從空中、海上或地面發射，并以小群和大群的方式運行，以執行其任務。

DARPA的Gremlins計劃，如這個藝術家的概念所示，設想從轟炸機、運輸機和戰斗機上發射無人駕駛飛機群，在主機仍在射程之外的時候攻擊目標。

在飛行中改變。DARPA的 "拒止環境中的協作行動"（CODE）計劃將使多個配備CODE的無人駕駛飛機能夠協作地感知、適應和應對意外的威脅和新目標。這些系統可以共享信息，計劃和分配任務目標，做出協調的戰術決策，并在高威脅環境中做出反應。

俄羅斯S-70 Okhotnik忠實僚機與蘇-57戰斗機

2021年建軍節，印度軍隊在新德里展示了75架無人機的異構蜂群

土耳其軍隊已經部署了500多個卡爾古群集無人機系統進行動力攻擊