学术：无人机在优化时敏目的杀伤链中的功效科研

b1gc8v · 发表于 2024-8-4 14:14:39

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今日荐文的作者为中国电子科学科研院专家郝英好，严晓芳，赵楠。本篇节选自论文《无人机在优化时敏目的杀伤链中的功效科研》，发布于《中国电子科学科研院学报》第10卷第6期。下面和博主一块起始学习吧~

引言

随着卫星制导联合直接攻击武器和城市区域的高优先级目的在数量上的持续增多，留给武器攻击的反应时间越来越少。发掘要早，信息处理要快，决策要即时，反应要快速，这些要素变得越来越重要。杀伤链的优化是以减少锁定目的所需的时间（缩短杀伤链）为目的。

以快速移动目的为表率的时敏目的拥有随机性和速变性，对指挥决策系统和武器系统提出了更高的需求。怎样更快的识别、定位、跟踪和打击时敏目的作为将来战争的重要议题。近年来，因为先进的传感器、数据传输和综合电子技术等无人机技术快速发展，无人机的协同性、自主性、机动性、隐身性、多任务作战能力得到大幅加强，具备了在繁杂环境下打击时敏目的的能力。

本文重点讨论无人机在优化时敏目的杀伤链中的功效。

1.概念与内涵

1.1时敏目的

时敏目的是必须在必定的时间内给予打击的目的，包含来袭的导弹、无人轰炸机、山区中忽然显现的恐怖分子等。“必定的时间内”即打击时敏目的的“时间窗口”，它指的是目的处在被打击状态的连续时间，因为时敏目的显现的时间短，稍纵即逝，无形中给我方的打击系统提出更高的需求。

1.2杀伤链

“杀伤链（Kill Chain）”是经过实施“发掘——确定（定位和识别）——跟踪——指示——交战——评定”一整套作战行动流程，以达到摧毁敌方目的或挫败敌人计划的目的，详细见图1。针对具备“时间窗口”的时敏目的来讲，用“杀伤链”的办法对目的打击效果进行分析是非常有效的。为了保准目的被摧毁，从发掘、定位、识别、跟踪、目的指示到交战、摧毁的时间必要在时敏目的的“时间窗口”之内。

图1 杀伤链流程图

2.当前无人机杀伤链的不足

无人机系统是由于无人机和掌控无人机所需的设备、网络和人员构成的系统。初期的无人机通常只作传感器平台。在杀伤链中重点负责“发掘”环节的任务，在发掘目的后将信息传给地面人员，地面人员按照状况采取行动。而后，随着小型化雷达在无人机上的运用，无人机的定位和跟踪功能日益强大。无人机在杀伤链中的任务扩展至“发掘——定位——跟踪”。近年来，随着时敏目的的增加，传统的无人机发掘目的，传递给地面人员，地面人员作出决策，而后组织进攻的模式已然没法满足战争的必须。

首要，无人机与地面指挥所的信息互传必须必定的时间，其次，决策必须必定的时间，况且决策的周期未定。一旦做出决策，战争的形势瞬息万变，很可能这种决策已然变成错误的决策。怎样对无人机群进行目的分配是无人机在优化时敏目的杀伤链中发挥重要功效的关键。

3.无人机在优化时敏目的杀伤链中的功效

杀伤链的优化表现在缩短杀伤链的环节时间和加强命中率。缩短环节时间包含缩短发掘耗时、决策耗时、平台交互耗时、交战耗时。加强命中率包含加强抗反击能力和成功概率。

3.1 加强发掘概率，缩短发掘耗时

时敏目的因为具备时间窗口，倘若咱们的监测系统未在时间窗口之内活动，那样就会错失发掘目的的机会。因此呢，繁杂和网络化的战场环境需求关键信息能够在任何地区、任何时间以一种可运用的通用格式尽可能的被快速收集和共享。美国正在将无人机的传感器设计成通用化、模块化和可升级的传感器能力包（如雷达、光电/红外、全动态视频、信号情报等），它们与无人机平台的集成更加紧密，加强了传感器的持久侦察能力。能源技术的进步，能够促进无人机的持久性，而无人机与侦察卫星的结合又使无人机的侦察能力在空间和时间上有了大的飞跃，实现“对战场空间保持不间断监测”，从而有利于发掘时敏目的，见图2。

图2 无人机与侦查卫星结合加强发掘概率

3.2 缩短决策耗时

缩短决策耗时能够经过加强决策效率或下发决策权，减少决策层级来实现。针对无人机来讲，自主性的加强有利于缩短决策耗时，亦有利于按照战场态势快速改变策略。

3.2.1经过加强自主性缩短决策耗时

美国把无人机的自主性按级别划分为0-10级。级别越高自主性越强，

见图3。日前，经过发展无人机感知与防撞技术、动态任务规划能力、精确导航与授时技术，将来的无人机在地面战场上能够识别地形，避开山地和城市阻碍物；类似的，舰载无人机能够实现自主起飞或弹射、着舰。经过对无人机认知行径的深入科研，使无人机具备跟随/来/去能力的综合操作；无人机能够作为具备类人战术行径的自主“僚机”；经过智能无人系统编队实现无人系统在竞争环境下自主作战；无人系统具备与有人平台联合作战的能力。

将来的战争中，当对面飞来一个机群时，其中可能仅有一架是有人驾驶飞机，其它均为采用忠实僚机技术进行编队飞行的大型无人机。这些无人机能够按照战场态势快速做出判断，加强作战效率。在执行ISR、电子战、通信和空运机动等作战任务时，都无需人员操作就可完成。

图3 无人机自主性分布

3.2.2集中掌控和分散执行

按照目的的敏锐度确定哪个层级拥有打击时敏目的的准许权。发动攻击的授权应当给予拥有最佳信息和态势感知来执行任务并与武器系统的操作员直接通信的C2节点。以前，因为高层指挥官持有比低级指挥官和操作员更充分的信息，因此呢由高级指挥官做出决策的战略效果更好，然则随着GIG和JIE的创立，许多操作员能够得到与指挥官同样的信息，那样持有专业技能，能够最快的处理信息以创立最好的态势感知的人应当拥有武器释放权，只要他是支持指挥官的意图就能够。

美国空军越来越注重军队的灵活性，将这种职责授予给更低等级的人员。将准许授权下放到最低等级的人员寓意着更少的协调和更快的杀伤链。杀伤链的提速与《2003年空军转型飞行计划》中对“获取决策周期掌控权，在敌人进行有效防御之前打击”的需求是一致的。比敌人的行动更快，这般就能变被动反应为主动行动。

针对不可下放的准许权，必须对每一个时敏目的的优先性进行快速决策，针对高价值的时敏目的赋予最高的优先等级，并对传感器阵列和发射器进行功能和职责分配，将C2无缝连接实现快速反应，对目的各个击破。

图4 互联的操作者正在对无人作战飞机进行导航，将时空压缩到一个新的尺度

3.3缩短平台交互耗时

作战过程中触及的平台越多，平台间的交互就越多，从而产生更加多的交互耗时。为了减少交互耗时，一方面要减少平台数量，将更加多的功能集成于一个平台；另一方面要加快平台间的交互效率，信息共享和动态战场管理是很好的处理方法。

3.3.1平台武器化，缩短杀伤链

从传感器平台到察打一体化平台，无人机的多功能性促进杀伤链的改变。“捕食者”、“收割者”等无人机因为配置地狱火等小型精确制导导弹，在发掘目的后，经过地面指挥所的判断后下达攻击命令，由无人机发射导弹进行打击。

随着无人机自主性加强，从传递命令到执行命令之间的链条逐步缩短，乃至能够自主识别目的，判断攻击机会和评定打击效果，并发起二次攻击，节省了作战中的命令传递和执行部分所需的时间，这亦符合“3.2.2 集中掌控和分散执行”的原则，见图5。

纳米武器的发明提高了武器的爆炸威力，促进武器小型化，从而使无人机加载大威力武器作为可能。高能材料包括化学能量，在释放的时候能够快速燃烧或爆炸。纳米级高能材料已然起始用于军事用途。

纳米粒子有更加多的表面积，因此呢，增多了与推进剂和炸药中其它化学物质的接触。反应起始后，更大的表面积会引起更快的反应速度，从而爆炸的威力亦就越大。这项工作将给武器系统带来益处，以利用更大的能量并使之更加致命。在纳米尺度上加工处理，武器设计师还能够经过改变纳米粒子的体积来掌控能量释放的速度，为每一个爆炸应用进行尤其定制。倘若这种武器与无人机结合必定改变战争的模式。

图5 交战程序优化图

（优化后，虚线框内部分能够省去）

3.3.2更好的信息共享，减少交互环节

将来战场上的无人机必须改变侦察平台、指挥掌控平台和武器平台之间的信息传递方式和从传感器到指挥掌控平台再到武器平台的传递流程。而先进的网络设备和MIMO通信设备，使传感器、指挥所和武器系统能够共享、相关和融合高质量的数据、航迹和信息，让作战人员能够得到最理想的战场态势，改善态势感知，加强目的跟踪精度和目的身份识别能力，优化决策水平，集成火力掌控，改善武器/目的配对及交战能力，采取最佳行动。这种“网络中心战”的思想表现了信息获取方式的改变，GIG、JIE的逐步完善，信息共享逐步作为现实。而无人机正在将传感器、通信、射手功能融为一体，同期具备高精度侦察、监测、快速识别、跟踪、定位能力，加上宽带数据链和自己配备的小型大威力武器，无人机的全面升级能够使杀伤链环节减少2-3个，节省的时间针对以快取胜的现代战争非常宝贵。战争比拼的是科技，无人机在战场上的功效亦随之提高，“远程掌控、精确打击、无人员伤亡”作为战争的终极目的，见图6。

图6 美军作战空间网络协同感知图

3.3.3 动态战场管理

在实质的战场对抗中，无人机作战编队经常同期存在多个目的，每一个目的又存在区别的时间窗口，而咱们的作战平台亦存在多架无人机，每架无人机又存在多项任务，怎样在目的、攻击平台、任务项之间进行恰当配置是成功完成打击任务的关键。

为此，能够把区别的无人机设定成区别的角色。例如，咱们能够在一架大型无人机上加装AWACS，将其改导致无人预警机，侦察无人机做为传感器，武装无人机做为攻击平台，利用无人机之间的协同功能，发挥无人预警机的战场动态管理职能处理这个问题。无人预警机能够按照战场态势，按照需求，设定最佳的打击流程，恰当分配侦察、跟踪、干扰、进攻装备。战场资源的统一调配能够加强作战效率，缩短杀伤链时间。

3.4缩短交战耗时

在杀伤链中，在发掘目的并作出攻击决策后，必须起步攻击程序，选取合适的武器在合适的时间和地点对目的进行打击。装备系统的反应时间和武器的速度是缩短全部交战耗时的关键。

3.4.1 经过无人机预置编队缩短交战反应耗时

做有准备的战争才可最大限度的缩短交战耗时，能够将无人机提前部署在可能出现战争的地区，对战场空间保持不间断监测，做好交战准备，一旦发掘目的，能够快速反应。将来随着技术的进步，全天候（超过24小时连续飞行的高储能无人机）、超隐身（例如拥有“全身全频谱”隐身性能的X-47B）无人机必然显现，能够实此刻敌方战场的提前布局，并预设起步程序，当指挥官做出攻击决策时，能够随时对目的进行攻击。

3.4.2超燃发动机

起步攻击程序后，为了使无人机能够快速的到达目的地，给无人机配备高性能的发动机是必需的选取。高超声速无人机系统是技术上最具挑战性的无人机系统，这必须在推进系统、材料学、新能源方面取得突破。

尽早的开展高超声速无人机的研制，实现快速发掘、快速打击功能针对取得将来战争的胜利至关重要。美国的X-51项目便是运用超燃发动机，日前已然进行了四次飞行实验。2013年5月进行的第四次实验中，运用超燃发动机的X-51 飞行器达到了5.1倍音速。将来的飞行器只会越来越快，这在打击时敏目的中无形中节省了有些时间。倘若咱们的速度快到必定程度，时敏目的亦就再也不时敏，由于咱们打击此类目的的时间足够充裕。