未來軍事斗爭將向無人化、智能化、自主化方向發展,無人作戰將成為重要的作戰樣式。無人作戰的核 心是無人作戰指揮控制。研究了無人作戰的發展歷程,探討了無人作戰的制勝機理,分析了無人作戰指揮控制的主 要特征。基于無人系統自主程度的不同類型,提出了無人作戰指揮控制的過程模型,即“人在回路中”模式、“人在回 路上”和“人在回路外”3 種過程模型,探討了過程模型中軍事人員與無人系統的關系。提出了提升無人作戰指揮控制 的途徑,為未來遂行無人作戰指揮控制提供參考借鑒。當今時代,全球化的趨勢加速推進且不可逆 轉,一切皆處于加速發展且變動不居的態勢。“實際 上,我們的環境比我們(以及我們的本能)意識到的 更為復雜”[1]。網絡信息技術的快速發展進一步放大了全球化的格局,愈加呈現為不確定的狀態。與 過去相比,傳染病毒、洪災、颶風等災害造成的經濟 影響越來越嚴重。以智能化軍隊、自主化裝備和無 人化戰爭為標志的軍事變革正在加速推進。以空域 為例,在不久的將來,在空戰環境中的自主無人機 集群無疑將代表著空中力量的革命性飛躍。可以毫 不夸張地說,“隨著人工智能技術的發展,無人作戰 正在成為未來智能化戰爭的重要作戰樣式”[2]。實 際上,無人作戰系統在軍事領域的應用十分廣泛, 并且仍在不斷發展。甚至有人斷言,以無人作戰系 統為代表的智能化武器正在顛覆傳統戰爭,重構作 戰法則。
空天防御裝備體系具有組成要素多、分布時空廣、協同鉸鏈深、博弈對抗強的特點,對裝備要 素進行作戰管理是提升作戰效能的必要手段,國內外實踐證明,也是最有效的手段之一。分析了 空天防御裝備作戰管理的基本內涵、特點以及國外發展現狀,提出了空天防御裝備作戰管理后續 發展的思考及建議。 以信息技術為代表的第三次科技革命,促進了 生產自動化、管理現代化、科技手段現代化和國防 技術現代化[1] ,其中“管理現代化”催生了現代管理 理論方法及其實踐應用;“國防技術現代化”在大幅 提升單裝作戰能力的同時,也有力推動廣域分布單 裝通過有機組合形成復雜作戰體系的體系化作戰 能力生成,實現以整體性的互補優勢突破傳統單裝 各自能力邊界,極大提升了整體作戰能力和戰爭規 模烈度,由此催生了體系化作戰的新型戰爭形態。 作戰管理[2-4]是聚合單裝要素形成復雜作戰體 系及體系化作戰能力的關鍵環節之一,因此備受關 注。在此背景下,本文分析了作戰管理的概念內 涵、特點及國外典型作戰管理系統發展現狀,結合 空天防御裝備體系作戰管理的實踐應用經驗,提出 了空天防御裝備作戰管理后續發展的思考與建議。
針對復雜作戰環境下的體系對抗問題,對聯合作戰背景下的體系效能評估方法進行 了梳理,闡述了聯合作戰體系效能評估的重要意義。總結了評估方法的研究現狀和典型方 法,闡明了其優缺點;歸納了現有方法存在的問題及挑戰,提出了未來可能的發展方向。
隨著武器裝備信息化進程的不斷推進,面對聯 合作戰、跨域作戰等復雜作戰環境下體系對抗的任 務需求,最大限度地利用好分布在不同區域的信 息、火力平臺以及跨兵種作戰資源是聯合制勝的關 鍵所在[1-4] 。因此在裝備建設、資源規劃、力量編 成、體系構建以及任務協同等規劃與設計過程中, 就需要充分借助系統工程思想,通過計算、評估、模 擬、推演、仿真等手段對體系效能進行評估,確定出 影響體系效能發揮的薄弱環節,從而進行相應調整 以達到體系效能的最優化。同時,如何基于體系作 戰效能進行裝備編成、配置構建,如何根據在體系 中的定位牽引具體裝備的性能指標,如何評價體系 配置、作戰任務完成率、裝備對體系的貢獻率等,在 工業設計和裝備應用中變得愈來愈重要[3, 5-9] 。然 而,由于體系組成復雜、各種影響因素交織,作戰環 境的復雜性、多樣性、瞬變性和難以預測性等對體 系建設和評估帶來了極大的困難。因此,對現有的 各種體系效能評估方法進行梳理與總結,分析各方 法的優缺點以及在體系效能評估中的具體應用,進 而為體系效能評估策略的選擇和設計提供依據是非常必要的。
介紹了無人作戰平臺萌芽起步、探索改進和蓬勃發展三個階段的發展歷程,闡述了無人作 戰平臺偵察預警、指揮控制、綜合打擊、作戰評估和聯合保障五個方面的作戰特點,從作戰任務、作 戰方式、作戰模式和作戰戰法四個方面總結了無人作戰平臺的作戰應用,重點梳理了無人作戰平臺 建設在戰場態勢感知、通信、協同控制以及推進與動力四個方面的技術難點,在此基礎上,從裝備構 成、功能設計和作戰運用三個方面對無人作戰平臺的發展趨勢進行了展望。無人作戰平臺是指具備無人駕駛能力、能夠完 全按遙控操作或按預編程序自主運作、且可攜帶進 攻性或防御性武器遂行作戰任務的一類武器平臺。從組成要素看,無人作戰平臺主要包括空中無人作 戰平臺、地面無人作戰平臺、水面/水下無人作戰平 臺和太空無人作戰平臺; 從裝備構成看,無人作戰平 臺主要包括無人機、無人戰車、無人艦艇、無人潛航 器以及無人軌道飛行器等[1 - 2]。目前,無人作戰平 臺已在美國、俄羅斯等軍事強國多場局部戰爭和反 恐行動中發揮了至關重要的作用。未來,隨著人工 智能、大數據、物聯網、云計算等高新技術的快速發 展和深入應用,戰爭形態將逐步由信息化向智能化 加速演進,因此,基于網絡信息體系智能化條件下的無人作戰將取代傳統作戰樣式,無人作戰平臺也將 取代有人作戰平臺成為未來戰場的主要作戰力量。同時,科學技術的發展也促進了無人作戰基本概念、 技術支撐和制勝機理等理論層面的不斷突破,與之 對應的無人作戰平臺將成為未來世界各軍事大國競 相角逐的主要領域。
目的 對軍事領域中人機協作的應用現狀和理論現狀進行歸納與分析,指出未來的發展趨勢,旨 在為人機協作軍事系統的技術發展和設計研究提供理論方向。方法 以無人機系統、無人車系統、無人 艇系統的實際應用場景為代表,分析人機協作的軍事應用現狀;剖析軍事背景下國內外人機協作任務分 配、人機交互方式、人機交互界面設計、人機協作效能評估的研究進展;綜合前人的研究現狀對未來的 研究發展趨勢進行總結。結論 根據國內外研究的現狀、熱點與趨勢可知,人機協作的任務分配需綜合 考慮人員行為和任務時序等因素,以提高人機協作效率,探尋更優的分配模式;多模態智能交互將成為 未來人與無人集群交互的主流形態,多通道結合的信息交流將改變操作員與指控系統互動的方式,實現 人與無人集群的高效交互;態勢認知是未來智能戰場面臨的挑戰,人機協作為智能態勢認知領域的研究 奠定了基礎。
隨著戰場信息化趨勢的發展,現代化戰場的整體 規模不斷擴大,戰場要素也愈加復雜,涉及多目標任 務和多資源的體系化作戰成為了主要的戰爭形態。人 機協作是指發生在人和自動化之間的協同交互,通常 被稱作 Human-Agent Teaming 或者 Human-Automation Collaboration[1]。在軍事層面,龐大的有人/無人協同 系統會參與到信息化戰場的協同作業中,復雜的操作 任務和作戰資源需要作戰體系具備規劃任務和自主 完成目標的能力[2]。因此,在復雜多變的戰場環境下, 自主規劃系統及監督指揮人員的協同作業顯得至關 重要[3]。人機協同作戰一直是軍事領域的研究熱點, 是指將無人系統與有人系統進行有機融合,基于共享 任務或信息的形式完成共同目標,這是智能化戰爭中 具有代表性的作戰方式之一[4]。基于對相關領域的研 究及應用資料的調查,美軍于 2003 年的伊拉克戰爭 中首次實現了有人/無人機協同作戰,通過有人機指 揮“MQ-1 捕食者”無人機發射導彈,實現作戰目標 物的發射打擊任務[5]。當前,國內外對無人機領域的 人機協作應用研究愈加廣泛。為實現資源的最大化利 用,通常采用單一操作員監督多個無人機的作戰模 式,但這種方式往往會增加人機系統的總體操作負 荷[6]。例如,美國在 2018 年的“拒止環境下無人機 協同作戰 CODE”項目中采用單一操作員控制多架無 人機的模式,執行偵察、打擊等作戰任務[7]。隨著未 來作戰化的趨勢向協同一體化的方向發展,在操作者 層面和武器平臺層面,實現資源的合理利用及充分配 置是人機協同作業的重要目標。 隨著人工智能、大數據等技術的發展,智能計算 等高新技術廣泛應用于軍事領域中的指揮控制系統、 無人作戰系統及輔助決策系統等自動化系統[8]。上述 系統注重人工智能技術的應用,突破了戰場環境下人 類生理疲勞等方面的限制,通過與人類合作來執行作 戰任務,形成人機協同作戰系統。人機協同作戰主要 有以下三種類型:第一種是智能化無人系統指引有人 系統實施作戰;第二種是智能化無人系統輔助有人系 統實施作戰;第三種是智能化無人系統掩護有人系統 實施作戰[4]。在人機協作系統中,智能系統運行速度 快,適用于執行規范化的繁雜任務,而人擔任監督規 劃的角色,通常在指定或突發階段,與智能系統聯合 完成協同作業[3]。然而,值得注意的是,雖然當前的 自動化系統能夠在一定程度上實現智能化任務,但是 在態勢感知及知識理解等方面仍存在固化思維,難以 完全替代人類[9]。例如,在指揮控制系統中,人類可 以發揮態勢感知的能力優勢,分析敵方的作戰意圖, 合理地分配作戰任務。而自動化系統主要是程序化的 定量感知,對動態的戰場環境感知的靈活度較低[10]。 總體來說,智能化作戰系統距離全自主性仍有較大差 距,需要和操作人員聯合完成作戰任務。 綜上所述,人和智能系統相互配合、執行任務, 可以發揮各自的優勢,提高作戰效率。人機協作過程 涉及任務分配、人機交互、效能評估等諸多方面,只 有實現各層面的高效融合和技術突破,才能達到理想 的協同作戰效果。然而,在動態、大規模的作戰環境 下,受限于智能技術的發展程度及未知的戰場態勢等 因素,人機協同技術仍處于探索階段,有許多工程技 術方面的難題需要解決,比如如何實現合理的協同任 務分配、如何實現靈活的人機交互等問題。因此,現 階段的研究重點是探究如何將人的經驗知識與機器智 能高效融合,最大化地發揮人機協同作戰系統的效能。
作戰概念是未來智能化戰爭設計的關鍵, 而作戰概念建模運用語言、符號、表格、圖形等對作戰概念這一想象的真實戰 爭系統進行抽象和簡化描述, 可為不同領域的專家提供溝通橋梁. 梳理總結作戰概念內涵、體系框架和開發等相關內容. 分析基于 模型的系統工程與概念建模, 描述作戰概念建模內涵, 歸納其特征與原則, 構建建模流程. 探討總結相關建模語言和方法的利弊及 其在作戰概念建模中的應用, 并建立了一種作戰概念建模的綜合集成方法, 以期能夠為未來作戰概念及其建模研究提供一定參考 和借鑒. 未來一段時期, 是世界“百年未有之大變局”的 重大量變階段, 智能化浪潮躍然而興, 顛覆性技術不 斷涌現[1] , 全球化趨勢調整前行, 各種矛盾沖突興盛 活躍, 大國博弈加劇, 加速了戰爭形態、作戰方式、 作戰能力和作戰理論等的變革. 如果沒有正確作戰 理論的指導, 不可能有成功的作戰實踐, 軍隊需要以 前瞻的作戰理論指導未來戰爭實踐. 而從某種程度 上而言, 作戰理論創新其本質是作戰概念的解構和 建構. 開發新的作戰概念的目的就是為了建立前瞻 的作戰理論, 以指導軍隊建設更好地聚集作戰資源、 凝聚作戰能力, 引領我軍部隊戰斗力由技術優勢(形 成交戰能力)向戰術優勢(形成任務能力)進而向戰場 優勢(形成行動能力)轉型升級. 作戰概念開發可以 牽引整體軍事發展. 需要在智能化戰爭這一新的戰 爭坐標維度下總結梳理戰爭史所重構出的“戰爭形 態”新概念, 為認知戰爭發展演變提供新視角, 為進 一步探尋新的方向和機遇提供可能.
馬賽克戰[2]、分布式作戰、多域戰[3-4]、全域戰、 決策中心戰 [5-6]、穿透型制空等美軍新型作戰概念層 出不窮[7-8] . 我國也提出了體系中心戰[9]、社會認知 戰[10]、全域智慧行動[11]、彈性殺傷網[12]、空間軌道博 弈[13]、電磁頻譜戰等作戰概念[14] . 這些作戰概念反映 了具有智能化特征的信息化戰爭的特點與未來戰爭 形態的進一步發展趨勢, 有些甚至是對作戰體系的 深度重塑. 將這些作戰概念向仿真或現實系統進行 轉化時, 需要完備、準確、詳盡的作戰概念模型支撐, 否則就無法將這些作戰概念的使命、任務、實體、行 動說清, 不同領域的專家很難進行溝通, 領域工程技 術人員也難以將作戰概念進行完整、準確、高效的 轉化, 從而影響作戰概念有效實施. 作戰概念所描述的作戰體系在作戰概念建模的過程中也可以得到初 步檢驗. 但從整體上系統總結和分析作戰概念尤其 是其建模理論與應用的論著尚不多見, 開發作戰概 念迫切需要作戰概念建模技術.
本文總結分析了作戰概念內涵、體系框架、開 發等作戰概念基本理論內容, 梳理歸納了基于模型 的系統工程與概念建模, 作戰概念建模內涵、特征與 原則、過程等作戰概念建模基本理論內容, 然后分析 探討了相關系統工程建模語言和方法在作戰概念建 模中的應用及其優缺點, 最后建立了對象過程方法 論(object-process methodology, OPM)與系統建模語 言(systems modeling language, SysML)結合美國國防 部體系架構框架(Department of Defense Architecture Framework, DoDAF)的作戰概念建模綜合集成方法. 期望能夠對未來作戰概念及其建模相關研究貢獻綿 薄之力.
當前,無人潛航器(UUV)作為未來水下作戰的重要一環,已成為世界各國海軍爭相研究的對象,并紛紛致力于 大型UUV的研發。通過大量文獻分析,針對大型UUV目前的技術水平和任務需求,首先從自持力、設計模式、作戰能力等方 面歸納出大型UUV的特點;其次介紹了“虎鯨”“大鍵琴”“波塞冬”等三型主要大型UUV的基本性能和主要領用領域;之后對 大型UUV可以擔負的作戰任務進行分析;最后對大型UUV的未來趨勢進行展望,以對日后裝備發展提供參考思路。關鍵詞 無人潛航器;水下無人作戰;應用分析. 無 人 潛 航 器(Unmanned Underwater Vehicle, UUV)是一種可長期潛入水下,依靠自帶能源、自推 進、遙控或自主控制,通過配置任務載荷執行作戰 或作業任務,能回收和反復使用的海上無人潛航 器[1] 。隨著 UUV 在 20 世紀 90 年代后相關技術相對 成熟,其在軍事領域的重要價值逐漸凸顯。根據美 國海軍提交國會的報告顯示[2] ,大型無人潛航器直 徑大于 914mm,排水量可達 9t;超大型 UUV直徑大 于 2.134m,需要在碼頭布放。相對于輕型及便攜 性 UUV,大型 UUV 載荷攜帶能力突出,自持力強, 還可作為潛艇的任務搭載模塊,具有諸多優勢,是 未來新概念水下戰的核心節點。
高超聲速武器具有高空高速機動飛行的突出性能優勢, 展現出強大的突防能力, 促使各軍事大國開始進行高超聲速武器防御體系的建設工作. 介紹了高超聲速武器的防御難點, 梳理了以美俄為代表的國外高超聲速武器防御體系的發展現狀與存在問題, 分析了高超聲速武器防御體系的發展趨勢, 并指出了發展過程中可能面對的風險與挑戰.
高超聲速武器是一類能在大氣層內以超過 5 Ma 速度受控飛行的武器, 具有打擊速度快、機動性能 好、突防能力強等特點, 吸引以美俄為首的軍事大 國在該領域展開激烈角逐. 俄羅斯率先將“先鋒”(A原 vangard)、“匕首”(Kinzal)高超聲速助推滑翔導彈投 入現役, 積極開展“鋯石”(Zircon)高超聲速巡航導彈 的國家試驗工作, 并披露了“小精靈”(Gremlin)、“幼 蟲-MD”(Larchinka-MD)、“銳利”(Ostrota)與 Kh-95 等多款高超聲速巡航導彈的發展計劃. 美國密集進 行高超聲速武器試驗, 全力推動“常規快速打擊” (conventional prompt strike, CPS)、“遠程高超聲速武 器”(long-range hypersonic weapon, LRHW)和“空射快 速 響 應 武 器 ”(air -launched rapid response weapon, ARRW)三大高超聲速助推滑翔武器項目形成裝備級 成果, 并試圖借助“吸氣式高超聲速武器概念”(hy原 personic air-breathing weapon concept, HAWC)、“超 聲速推進先進沖壓發動機”(supersonic propulsion en原 abled advanced ramjet, SPEAR)、“一次性吸氣式高超 聲速多任務演示器”(Mayhem)等項目在高超聲速巡 航導彈武器領域取得突破. 預計到 2030 年, 將有一 批發展成熟的高超聲速武器型號進入各國裝備序列, 成為其作戰體系的有機組成部分. 與此同時, 高超聲 速武器技術的快速發展打破了攻守雙方的平衡態勢, 加劇了各國對高超聲速武器防御體系的構建需求. 從介紹高超聲速武器的防御難點入手, 分析國外典 型高超聲速武器防御體系的建設現狀與存在問題, 預測了高超聲速武器防御體系的發展趨勢。