2021年国外军用无人机领域发展（推进其无人机“蜂群协同”项目）

近年来随着现代战争向全域多维、无人化、智能化协同作战形态进行扩展，无人机的战场地位也逐渐从“战场配角”发展成遂行更多作战任务的“作战主体”。2021年，在“多域战”、“联合全域战”、“马赛克战”等新作战概念的影响下，美军继续寻求利用人工智能技术、自主协同控制技术、韧性通信组网技术推进其无人机“蜂群协同”项目、有人无人协同项目发展以及对传统无人机的现代化升级改造，从而实现无人智能化协同作战能力提升，重塑美军在未来战争中的不对称技术优势。除了研发新型无人系统和技术外，美军也在积极开展有人无人协同作战能力的演练。2021年4月，美海军举行了“无人集成作战问题”-21演习，涉及多个作战域的有人/无人系统大规模编队协同演习，成功演示验证了有人/无人系统协同杀伤链，证明美海军无人协同作战力量建设取得初步成效。2021年，其他军事强国在无人机领域也不甘落后，纷纷推进其符合本国特定需求的“无人蜂群”和忠诚僚机项目，其中以色列更是将其人工智能无人蜂群投入实战，引发全球关注。

1  无人机蜂群协同技术日臻成熟，自组织网络技术有望助力蜂群通信能力实现

美国国防高级研究计划局（DARPA）认为高价值空战装备在大国竞争中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。通过低成本、小型“可消耗”无人机蜂群之间协同作战，可使作战体系更加完善，大大提高作战体系的综合作战能力、任务完成能力和战场生存力。2021年，美军依然是先进无人机蜂群技术发展的佼佼者，领跑于其他国家，其在典型无人机蜂群项目中取得阶段性成果。DARPA首次空中回收“小精灵”（Gremlin）无人机试验成功，迈出实现无人蜂群韧性灵活作战能力关键一步；进攻性蜂群使能战术（OFFSET）也完成最终场地测试，即将在美陆军远征实验进行战术演练。俄空天军正在研发用于摧毁敌防空系统或遂行电子战任务的“闪电”蜂群无人机。以色列军方在与哈马斯组织的交战中首次使用人工智能无人机蜂群，掀起了无人智能化战争序幕。在无人机蜂群协同作战中，稳定可靠的蜂群通信系统至关重要。美国Domo战术通信公司（DTC）推出了两款微小型无人机机载无线电系统，或将利用移动自组网技术助力蜂群组网通信能力实现。

（1）DARPA首次空中回收“小精灵”无人机试验成功，迈出实现蜂群韧性灵活作战能力关键一步

长期以来，美军不断提升有人机各项性能，但在设计、作战使用和替换等环节资金投入巨大。在国防预算有限的大环境下，美军开始考虑采用分布式低成本无人机蜂群替代有人机执行任务。2015年9月16日，DARPA公布“小精灵”项目跨部门公告，寻求强对抗环境下低成本小型无人机集群创新技术及系统解决方案，设计低成本、可重复使用的“小精灵”无人机以及机载型无人机发射回收设备。“小精灵”项目旨在实现无人机蜂群通过C-130运输机、B-52/B-1轰炸机等平台空中发射，在空中组网和其他有人平台协同执行ISR、电子战、破坏导弹防御系统等任务，完成任务后通过C-130运输机最大限度回收。

2021年11月，DARPA宣布其具备分布式协同作战能力的“小精灵”项目在2021年10月进行的第四次飞行试验中，首次成功完成了空中回收无人机试验任务。两架X-61“小精灵”无人机在完成全部自主编队飞行后，由一架C-130运输机成功回收了其中一架X-61“小精灵”无人机。无人机空中回收技术被认为是“小精灵”项目最具挑战性的关键环节，对未来实现分布式空中作战至关重要。测试视频显示，C-130运输机放出机械臂后，“小精灵”无人机与其顺利对接，随后收起机翼，被机械臂带回机舱内。此次无人机空中回收试验成功证明了安全、可靠的空中回收技术的可行性。

图1  X-61“小精灵”无人机执行空中回收任务

为满足实战化要求，DARPA“小精灵”项目的最终目标是30分钟内完成四架X-61“小精灵”无人机的空中发射和空中回收任务。DARPA表示，对X-61“小精灵”等无人飞机进行安全、有效和可靠的空中回收的成功试验，将极大地扩大在飞行中部署和回收无人机的范围和潜在用途，可通过现役大型飞机在空中投放携带侦察与电子战载荷的无人机对对手防御系统实施攻击，同时使有人平台远离敌方防御系统，降低被攻击风险。

DARPA“小精灵”项目未来还需要通过大量仿真或演习进行论证，解决复杂环境下“小精灵”无人机与有人机的协同作战问题，以及进一步放宽无人机的行动权限，提高行动自主性。

（2）DARPA“进攻性蜂群使能战术”（OFFSET）完成最终场地测试，蜂群战术即将参与美陆军演练形成作战能力

为提升无人蜂群辅助地面部队的作战效能，DARPA开展了“进攻性蜂群使能战术”（OFFSET）项目，旨在通过开发蜂群技术，创建100种无人蜂群战术，使用自主系统可以理解的算法来实现蜂群指挥官的意图，并验证由250个无人系统组成的自主蜂群协同行动，以辅助未来小型地面部队在复杂城市环境中执行任务。OFFSET项目自2017年启动以来，共进行了5次“蜂群冲刺”（也称为现场实验（FX）），每6个月进行一次，主要聚焦以下5个领域：蜂群战术、蜂群自主性、人-蜂群编队、虚拟环境以及物理测试平台。

图2 DARPA OFFSET项目第六次现场试验（FX-6）

2021年11月，DARPA OFFSET项目在卡西迪联合武器集体训练设施（CACTF）进行了第六次，也是最后一次现场实验（FX-6）。FX-6中部署了大量自主空中和地面车辆，测试蜂群系统综合任务能力。在此次实地测试中，两家蜂群系统集成商诺格任务系统公司和雷神BBN技术公司负责在物理和虚拟环境中设计、开发并部署一个开放式蜂群架构。该蜂群系统由一个可扩展的基于游戏的架构组成，能够设计和集成蜂群战术、人机系统团队协作的沉浸式接口，以及一个由数百架小型无人机和地面机器人组成的物理测试平台，用以验证新能力。该测试平台由小型无人系统组成，包括背包大小的自主装置以及多旋翼和固定翼飞行器。蜂群指挥官负责执行蜂群战术，利用沉浸式蜂群接口指挥并控制蜂群，例如虚拟现实、增强现实、平板电脑以及智能手机，完成FX-6测试任务。

为了推动OFFSET项目向实用转化，DARPA计划于2022年2月在佐治亚州本宁堡举行的2022年美陆军远征战士实验（AEWE）上展示无人蜂群作战能力。

（3）俄空天军研发“闪电”蜂群无人机

在蜂群无人机战术高速发展的当下，美欧等军事强国或军事集团相继推出了自己的蜂群无人机研制计划。俄罗斯也不甘落后，期望能在无人机蜂群领域抢占制高点。俄军工企业2021年正在为俄空天军研发“闪电”无人蜂群系统。该无人机系统由俄罗斯喀琅施塔得公司研发，是一款由机载平台发射的综合打击系统。它采用“蜂群”战术，从机载平台上大量投放后实施作战，用于摧毁敌防空系统或遂行电子战任务。这款无人机外形类似巡航导弹，机身细长，配备喷气式发动机和折叠翼。“闪电”无人机机长1.5米，翼展1.2米，设计时速超过600千米，可携带重约5千克至7千克的战斗部或有效载荷，能从上方攻击坦克顶部或打击掩体内的步兵。未来作战行动中，“闪电”无人机系统通过机载平台大量投放后，在飞行过程中相互配合，交换信息，对敌方防空系统进行压制作战。此外,“闪电”无人机系统还可执行情报监视与侦察任务，为己方指示打击目标坐标。

（4）英国完成“蜂群无人机作战效能提升”项目大规模演示验证

英国国防科学技术实验室（Dstl）2021年1月宣布完成了大规模蜂群无人机竞赛，同时标志着实现了“蜂群无人机作战效能提升”项目既定目标。此次竞赛由英国国防部科学技术部和国防和安全加速机构（DASA）联合资助，在坎伯里亚郡Spadeadam空军机场举行，竞赛中无人机蜂群由5种不同类型、不同大小和具有不同作战能力的固定翼无人机组成，携带6种不同类型的任务载荷，共完成了220多个架次的不同飞行任务。3名操作员利用蓝熊公司的移动指挥与控制系统（MCCS）操控整个无人机蜂群。该系统可同时处理不同的协作式有效载荷分析任务，而无人机搭载的自主协同系统可使无人机蜂群协同执行超视距任务。

（5）以色列首次在实战中使用人工智能无人机蜂群

以色列是仅次于美国的无人机技术发达国家，无论是技术开发还是作战运用方面，均成果显著，走出了一条独具特色的无人机发展之路。以色列军方在2021年5月对哈马斯组织发动空袭和导弹打击期间，首次在实战中使用了人工智能辅助的无人机蜂群，使以色列成为首个整合人工智能技术来指挥无人机蜂群作战的国家。

在此次冲突当中，人工智能系统引导的无人机蜂群在边境附近，摧毁了数十个目标，导致哈马斯进行的突击队渗透行动、埋设路边炸弹、反坦克导弹伏击和狙击手战术遭到失败。以色列的人工智能无人机蜂群主要使用的是雷神公司研制的微型多旋翼无人机。这种微型无人机可以在3600米高度飞行，续航时间为75分钟，作战半径10公里，可以挂载3千克弹药。这些蜂群无人机可相互通信、精确定位目标、协助其他无人机识别和攻击对手。无人机蜂群可以在街道上执行情报、监视与侦察任务，随时发现和跟踪目标，对目标进行精确实时打击。

以色列军方的目标是在每一个旅建立起一支人工智能无人机蜂群连队。这种由无人机蜂群、精确武器和C4I综合电子信息系统武装的连队能够独立快速对复杂地区进行搜索、锁定、目标评估和执行打击任务。

（6）德国开发无人机蜂群人工智能决策系统

德国亨索尔特（HENSOLDT）公司2021年11月宣布与汉堡海尔马特•斯克米特大学展开合作，利用人工合成模拟环境为德国联邦国防军（DTEC）开发无人机蜂群战术级人工智能快速决策系统。这项名为“鬼把戏”（GhostPlay）的技术开发项目由DTEC数字化技术研究中心出资赞助，整个项目为期3年，将于2024年底完成。GhostPlay项目重点研究人工智能技术能将军事行动决策加快到何种程度，以及采用人工智能技术实施决策能产生哪些有利条件和行动风险。与此同时，该项目还要重点研究以人工智能技术为基础的辅助决策系统怎样实施决策，才能保证无人机蜂群传感器-效应器网络执行复杂的压制敌防空火力（SEAD）任务。此外，该项目还将研究无人机蜂群实施防御作战时，各个作战单元如何协同才能取得最优防御效能。

（7）业界利用自组织网络技术助力蜂群组网通信能力实现

保证无人蜂群机间快速、可靠的通信是实现无人蜂群协同作战的关键。自组织网络技术可为无人蜂群提供可靠并且实时的网络通信，让无人机可在作战单元之间和指挥单元之间交换和中继任务关键视频和数据。通信范围还可以通过中继设备或其他支持网状网的资产进行扩展，使之更容易实现无人机“蜂群”架构。

美国Domo战术通信公司（DTC）在2021年推出了两款专为尺寸、重量和功率（SWaP）受限的无人机系统应用设计的微型软件定义无线电（SDR）收发信机，分别为SOL8SDR-M BluCore无线电模块和SOL8SDR2x1W-P无线电模块。它们都采用DTC公司最新型MeshUltra移动自组网波形（一种单向编码正交频分复用（COFDM）波形），同时满足小型无人平台要求，支持高速、远距离、加密数据链路，具有较低尺寸、重量和功耗（SWaP）特点。

图3 搭载有SOL8SDR-M BluCore无线电模块的小型无人机

DTC公司的MeshUltra波形能够在同一频率上支持超过80个节点，共享网络数据吞吐量。MeshUltra允许在点对点、点对多点和多点对多点配置的无线节点之间交换数据，可实现更大范围、更高可靠性和更高吞吐量。当网络节点移动时，MeshUltra将重新配置网络，自动计算哪些节点在范围内，以及在节点间交换数据的最有效路径。MeshUltra波形频谱效率高，可在1.25MHz、1.5MHz、1.75MHz、2.5MHz至20MHz的各种RF信道带宽下工作，采用64QAM自适应调制，支持高达87Mbps的数据速率。

SOL8SDR-M BluCore无线电模块重量仅为60克，非常适合超小型无人机平台，如重量不到250克的微纳无人机系统。该模块能够生成200mW射频输出，支持远距离高数速率、超视距和城市应用。利用优化的天线、射频带宽和额外的放大器配置，它还可实现250千米的通信覆盖范围。

美国网状网络技术开发商DTC公司推出的这两款微小型无人机机载无线电系统能够满足最严苛的战术应用，具备无人蜂群所需的移动自组织网络通信能力，这或许将助力美军无人蜂群协同作战能力实现。

2  “忠诚僚机”项目持续推进，有人无人协同作战能力加速形成

近年来，美军高度重视无人自主系统及人工智能技术发展，以应对强对抗环境下的各类威胁。但是由于目前无人机的智能化水平不可能在短期内达到有人机的程度，在未来相当长的一段时间内，无人机和有人机之间需要“互补”，发挥各自优势，实现协同作战，将整体作战效能发挥到最大。“忠诚僚机”项目是当前最为典型的有人无人机协同作战项目。2021年，以美欧为首的军事强国均在大力推进“忠诚僚机”项目，并进行了相关演示验证工作。美空军“天空博格”（Skyborg）项目寻求开发一种基于人工智能算法的自主控制系统（ACS），而ACS将成为“忠诚僚机”项目的“大脑”，使无人机能够自主执行复杂的作战任务，并与有人机实现协同作战。ACS系统在2021年至少三次进行试飞，完成了预定测试目标，无人机自主控制能力得到初步验证。美空军研究实验室（AFRL）和DARPA分别提出了“机外传感站”无人忠诚僚机和空射型无人机概念，引领“忠诚僚机”作战模式不断创新。此外，英国和澳大利亚也都在推进其各自忠诚僚机项目的发展。

图4 “忠诚僚机”作战概念图

（1）美空军加速“天空博格”项目关键自主控制系统测试，有人无人编队协同即将实现

美空军研究实验室（AFRL）于2019年启动“天空博格”项目，目标是寻求开发一种基于人工智能算法的自主控制系统（ACS），使其与模块化、低成本无人机平台相结合，使无人机能够自主执行复杂作战任务，并与有人机协同工作。“自主控制系统”未来将通过两种模式参与空战：一是集成在有人战斗机中，作为虚拟副驾驶减轻人类飞行员负担；二是集成在无人平台上，实现无人飞行器自主驾驶。2021年4月、6月和10月，美空军研究实验室已至少3次开展“天空博格”（Skyborg）项目的无人机试飞。Kratos公司的UTAP-22“鲭鲨”无人机、通用原子公司的MQ-20“复仇者”无人机参与了试飞。

2021年4月29日，美空军研究实验室利用UTAP-22“鲭鲨”无人机完成了“自主控制系统”（ACS）首飞，历时2小时10分钟。在试飞中演示了一系列能力，包括导航指挥响应、地理栅栏反应、遵循飞行包线、实施协调机动等。

2021年6月24日，美空军研究实验室在“橙旗”演习中使用通用原子（GA）公司的MQ-20“复仇者”无人机再次对自主控制系统（ACS）系统进行了飞行测试。测试中，当无人机在理想高度实现平稳飞行状态后，MQ-20远程操控员即将控制权移交给ACS系统。ACS系统完成了基本的自主飞行活动，展示了良好的协同机动能力。

2021年10月26日，美空军研究实验室在“橙旗”21-3大型兵力试验中使用两架MQ-20“复仇者”无人机第三次对“自主控制系统”（ACS）进行了为期数小时的飞行测试活动。此次飞行试验除了演示传统的导航指挥响应、地理栅栏反应、遵循飞行包线等能力外，着重展示了自主核心系统成熟的能力，在控制两架MQ-20无人机自主飞行的同时，保持数据通信，以确保协调飞行。此次试飞也是“天空博格”项目首次进行无人/无人编队飞行试验。此次无人机自主编队飞行试验成功是“天空博格”自主控制系统迈向成熟的重要标志。

ACS系统在短时间内多次试飞成功表明该系统具有较好的兼容性，能够适应不同无人机机型，并快速形成作战能力。“天空博格”项目未来试验将聚焦有人机与多架ACS控制的无人机之间的编队协同能力，预计2023年达到初始作战能力（IOC）。

（2）美空军寻求开发新型“机外传感站”“忠诚僚机”

美空军研究实验室（AFRL）2021年10月分别授予Kratos防务与安全公司和通用原子航空系统公司一份价值1770万美元的合同，开发并演示一种具有开放式结构的“机外传感站”（OBSS）无人机。该无人机将成为未来有人战斗机的忠诚僚机，负责收集高威胁地区的战场情报，使用分布式传感器网络将该信息传递给其他资产或指挥中心，后者可根据该信息采取行动或与其他部队共享。“机外传感站”无人机将被设计成一种可消耗型、高度模块化的常规起降喷气动力无人机。这款无人机还将配备大量进攻性武器，作为载人飞机的武器舱扩展。Kratos防务与安全公司没有提供有关这款无人机配置的其他细节，但该无人机可能是其改型版XQ-58A“女武神”无人机。

（3）美军开发空射型无人机，未来空战模式或将改变

当前的空中优势概念依赖于先进的有人驾驶战斗机来提供制空能力，以有效发射武器。而空射型无人机旨在通过空中发射的无人机有效缩短攻击距离，进行更有效的导弹射击，进而让载人平台远离敌人威胁，从而提高其生存能力。空射作战无人机可能会成为未来有人机/无人机编队协同作战的一种重要方式。

图5 “远射”无人机项目作战概念图

DARPA在2021年2月宣布了一项称为“远射”（LongShot）的新空射无人机发展项目。“远射”项目旨在开发一款中型空射无人机，它能够发射多型空对空武器，能够显著扩大美空军的作战范围、提升任务效能，并降低有人机风险。“远射”项目下发展的无人机，借助更低速、更高燃油效率的飞行器（如战斗机或轰炸机）抵近战场，通过发射自身携带的空空导弹，实现对空打击。这种作战方式的优势能显著提高武器效能。一是通过该无人机运载到交战区域的空空导弹，相较于传统的空空导弹，有效射程显著增加。二是空空导弹在更接近目标时发射，减少敌方反应时间，并增加杀伤概率。

目前，DARPA已将“远射”项目第一阶段初步设计工作合同授予通用原子、洛克希德•马丁和诺斯罗普•格鲁曼三家公司，承包商将接下来几年进行项目第一阶段的研发和设计工作。

（4）澳大利亚“忠诚僚机”完成首飞

澳大利亚空军2021年2月完成了“忠诚僚机”无人机首飞测试。该型无人机由波音公司和澳空军联合研发，旨在提升澳空军有人/无人机协同作战能力。试飞过程中，“忠诚僚机”按照预设航线，以不同高度、速度完成飞行测试，整个过程由试飞员通过地面控制站进行监控。从试飞情况看，需人工参与完成预定飞行任务规划，操控员在飞行中下达滑行、起飞、返降等指令。机上人工智能系统性能有待进一步验证。

按照澳空军作战设想，该型无人机将在自主飞行基础上，与有人战斗机进行智能编队、协同作战，执行突入对手空域，执行侦察、预警和电子战等任务，实时传输情报信息，提升空中态势感知能力，降低己方有人机被击落风险。

波音公司宣布“忠诚僚机”试飞成功后，澳空军随即宣布与波音公司签订一份价值1.15亿美元合同，增购3架该型无人机，使订购总数增至6架。澳空军并非该项目唯一用户。波音公司还将以“忠诚僚机”为基础，参与美空军推进的“天空博格”项目。

（5）英国空军打造首款“忠诚僚机”

2021年1月底，英国国防部宣布与北爱尔兰Spirit AeroSystems公司签署一项为期三年价值3000万英镑的合同。该公司将作为英国皇家空军“蚊子计划”的总承包商与诺斯罗普•格鲁曼公司合作，为英国空军打造首款“忠诚僚机”，完成未来无人战斗机原型机的设计和制造工作。

该“忠诚僚机”能与有人战斗机一起高速飞行，配备先进的侦察和电子战技术，能够在空战中瞄准并击落敌机，抵御地对空导弹的威胁。“蚊子计划”的目标是在2023年底之前为英国空军推出这款轻型、成本可接受的新型无人作战飞机（LANCA）的原型机，并开展相关飞行测试。该“忠诚僚机”目前是作为“台风”战斗机、F-35的僚机，而未来还将与“暴风”战斗机编队飞行，成为未来空战系统的一部分。

3  美海军举行“无人集成作战问题”-21演习，首次探索无人机与其他有人/无人异构平台大规模跨域协同作战能力

除了研发新型无人机系统和技术外，美军也在积极开展无人机与其他有人/无人异构平台大规模跨域协同作战演练和磨合。2021年4月美海军在加州圣迭戈外海举行了为期一周的“无人集成作战问题”-21（UxS IBP 21）演习，这是该军种首次举行跨多个作战域的有人-无人系统大规模编队协同演习。此次演示的目标在于将多域有人和无人能力整合到作战场景中，行使无人指挥和控制，制定战术、技术和程序，验证有人/无人协同作战样式及效果，检验无人系统装备技术战术能力，为美海军构建海上作战优势奠定基础。

“无人集成作战问题”-21演习由美太平洋舰队负责整体规划，第3舰队具体组织实施，共动用29种无人系统，包括2艘中型无人水面艇、“人鱼海神”水面/水下双模无人航行器、“伊弗”-4无人潜航器、MQ-8B舰载无人侦察直升机、MQ-9A Block 5中空长航时察打一体无人机，用于执行ISR和通信中继任务的“香草”超长航时无人机和海军研究办公室（ONR）“超级蜂群”等。

图6 参与UxS IBP21演习的MQ-9A无人机

演习过程中，有人/无人飞机和水面舰艇合作引导导弹打击水面目标。美海军“约翰•芬恩号”伯克级驱逐舰（DDG 113）在完全不打开有源传感器的情况下，通过无人舰艇的无源传感器传回的信号定位靶舰，随后使用“标准”-6防空导弹打击了模拟敌军舰船目标。这是美海军首次利用无人舰艇被动传感定位敌舰，使用“标准”-6打击敌军舰艇，也是首次验证“分布式杀伤”的概念。

天基系统负责对可疑海域实施广域监视，中型无人水面艇等负责搜索与跟踪，确定目标所在海域后由MQ-9A Block 5无人机从高空投放被动声纳浮标，机载“自动识别系统”（AIS）完成精确定位和目标识别，随即与巡弋的P-8A巡逻机和MH-60R舰载直升机建立Link 16数据链通信，并通过其他无人机搭载的“海军全球指挥与控制系统”（GCCS-M）完成超视距瞄准，将相关信息传输至导弹驱逐舰，实现了杀伤链闭环，全程未使用任何有源传感器。

此外，美海军在该场景中还完成了无人蜂群系统反舰能力演示。该演示使用1艘无人水面艇作为ISR平台，通过“电子支援手段”（ESM）将目标坐标等信息传输至舰队海上作战中心（MOC），后者新设的信息战指挥官（IWC）主持生成火控数据，最终由水面战指挥官（SWC）核准并下达攻击指令，发射无人蜂群系统完成打击。

此次演习表明，美海军正扎实有序推进无人作战力量建设，力图打造有人-无人跨域协同体系优势，以形成对潜在对手的不对称优势。

4  美军对传统无人机进行现代化升级改造，重点提升韧性通信组网和威胁应对能力

美军在发展新型无人作战能力的同时，并没有停止对传统无人机的现代化改造升级，积极通过新技术、新概念，提升传统无人机的韧性高带宽通信组网和威胁应对能力，使其融入到美军联合全域指挥控制（JADC2）体系架构中，形成适应未来高对抗环境下的新型作战能力。

（1）美国防部太空发展局（SDA）将开展MQ-9无人机与卫星间光通信实验，无人机光通信能力将取得突破

光学数据链或激光通信系统等新型通信技术，具有抗干扰能力强、速率更高等特点，可数倍提高数据链的传输速率，是无人平台通信技术的重要发展方向之一。美国防部太空发展局（SDA）2021年6月向通用原子公司授出一份合同，将使用该公司研发的激光互联与网络通信系统（LINCS）和MQ-9“死神”无人机演示天对空光通信。LINCS系统于2021年7月发射入轨，由两颗12U科学技术试验卫星立方体卫星组成，每颗卫星搭载一个C波段双波长全双工光通信终端（OCT）和一个红外有效载荷，可实现5Gbps的数据速率。 

图7 激光互联与网络通信系统（LINCS）

根据此份合同，通用原子公司将使用在低轨运行的LINCS系统实现与集成到MQ-9无人机上的OCT终端的大容量、抗干扰光通信。在为期两周的演示过程中，将评估数据传输率、信息差错率、数据采集时间等，测试无人机的光学终端在机动过程中能否始终接收指示并持续采集、传输数据。考虑到天气、云层、尘埃甚至风等大气因素引起的光束畸变，通用原子公司在相关使能技术方面开展研究，包括补偿此类畸变的自适应光学技术。

此次MQ-9“死神”无人机天对空光通信演示是美军首次验证使用光通信直接向在战区作战的武器和作战人员提供低延迟、安全数据，同时这也是联合全域指挥控制（JADC2）的一项关键能力。

（2）美企成功演示无人机多轨道卫星通信能力，美军高对抗环境下韧性通信能力获得增强

当无人机在执行超视距情报、监视与侦察（ISR）任务时，需要通过卫星将搜集到高清视频和传感器数据从无人机传输到任务指挥中心。在一条卫星传输链路遇到干扰的情况下，如果资源管理系统能够自动切换卫星信号，在几秒钟完成即时而平稳的波束切换，实现近实时连通能力，这将大大将增强美军在高对抗环境下执行作战任务的主要、备用、应急和紧急计划（PACE）通信能力。

休斯网络系统公司和SES公司在2021年首次成功演示了无人机与多轨道（GEO轨道和MEO轨道）卫星的新型通信组网能力。该能力利用小型终端大幅提高了无人机通信性能，同时让最终用户能够自主调配网络，以满足ISR任务需求。SES公司的多轨道卫星星座可提供全球覆盖、高吞吐量和安全性。

此次演示将休斯公司的HM系列软件定义调制解调器和资源管理系统（RMS）与SES公司的GEO卫星及其第一代MEO系统O3b卫星配对，演示了MQ-9系列无人机如何在对抗环境中保持韧性连通能力。此次无人机多轨道演示使用的终端为当前终端体积的一半，而通信能力是当前部署的卫星通信服务吞吐量的三倍，同时保持了持续连通能力。这种高韧性连接能力将赋予MQ-9等无人机执行超视距任务的能力。

（3）DARPA开发基于5G技术的机载定向通信系统，无人机抗干扰通信能力大大增强

传统通信系统一般向多个方向发射信号，增加了系统被探测/干扰的风险。定向通信能够让机载发射机将其大部分能源聚集在指定的接收机上，这不仅可以抵抗干扰，提高链路容量，而且还可以对可能会被窃听的一些信号进行保护。

图8 搭载有机载定向通信系统的无人机

柯林斯宇航公司2021年11月成功演示了一种复杂对抗环境下基于5G技术的无人机机载定向通信系统。该系统只向接收方向发射射频信号，并采用了新的定向发现/跟踪技术，可在GPS拒止环境中运行。在系统演示过程中，作战人员在交互视频/控制数据时，演示了基于5英寸（12.7cm）吊舱的机载无线电与地面无线电系统之间的高速/定向通信连接，被截获概率大大降低。这种定向通信连接可为作战人员提供高价值数据，显著增强了态势感知能力，在未来高对抗性/复杂作战场景中，具有突出重要的支撑价值。

（4）美空军试验MQ-9A“死神”无人机同时外挂三种吊舱

美空军空中国民警卫队2021年5月宣布在“北方利刃”演习中成功进行了MQ-9A“死神”中空长航时察打一体无人机外挂三种不同吊舱的试验。这些吊舱包括“罗塞塔回声先进载荷”（REAP）吊舱、“自由”吊舱以及“中心线航电舱”（CAB）吊舱。

其中，REAP吊舱由英国Ultra Group公司研制，可拓展无人机的通信距离，使其作为中继节点，还可通过“战术目标瞄准网络技术”（TTNT）数据链向地面传输数据；“自由”吊舱由美国诺格公司研制，内置“一号网关”（GatewayONE），可使F-22与F-35以及四代机之间实现数据交换，还具备红外搜索与跟踪功能；CAB吊舱由美国通用原子公司研制，符合美国政府“开放式任务系统”（OMS）标准，可快速集成“探测与规避”系统、使用人工智能/机器学习技术的以太网设备、高性能计算（HPC）系统及其冷却系统等，使MQ-9系列无人机成为更为开放和可扩展的平台。

（5）RQ-4B“全球鹰”无人机集成飞行路径动态规划软件，增强威胁应对能力

为了满足未来的作战需求，美军RQ-4B“全球鹰”无人机正在接受地面站、网络韧性和任务规划升级，以便向作战指挥官提供情报，并在不危及安全的情况下执行新任务。美空军2021年11月授予诺斯罗普•格鲁曼公司一份RQ-4B“全球鹰”高空侦察无人机升级合同，将为该无人机加装一款“动态任务操作”（DYNAMO）软件，旨在使该无人机的操作人员能够更容易快速改变无人机航线，应对对手威胁，使其可以在飞行途中更改航线。这将帮助“全球鹰”无人机在执行任务的过程中，避开突然发现的地对空导弹系统。DYNAMO软件是围绕“全球鹰”无人机进行的一系列现代化工作（包括地面站现代化项目）的一部分，这些现代化工作将会增强RQ-4B无人机监视并应对全球范围内近对等威胁的能力。这些升级将使“全球鹰”在美军未来“联合全域指挥控制”（JADC2）环境中更具价值。

5  结语

2021年，以美欧为首的军事强国在智能化协同作战概念的推动下，加速人工智能技术与无人机系统深入融合，大力推进无人机蜂群协同和有人无人协同（以“忠诚僚机”为代表）作战能力的提升，在关键项目均取得了阶段性成果，如DARPA“小精灵”无人机首次空中回收试验成功和OFFSET蜂群项目完成了最终场地测试，美空军的“天空博格”项目关键自主控制系统顺利通过多型无人机试飞测试，澳大利亚“忠诚僚机”完成首飞以及以色列人工智能无人蜂群首次投入实战，新型智能化无人协同作战体系得到完善与发展。此外，美海军将演习演练、性能测试等作战实验活动作为推进无人作战概念落地的重要途径，在2021年举行了“无人集成作战问题”-21演习，首次演示验证了有人-无人系统大规模跨域协同作战体系的初步作战能力。美军现有的传统无人机（如MQ-9“死神”、RQ-4B“全球鹰”无人机等）都是针对低烈度作战环境设计的，在未来高烈度作战环境中需要对其进行现代化升级改造（如韧性通信组网和威胁应对能力），以使其能在与强大对手进行强国竞争中继续发挥效力。纵览当今军事科技的发展趋势，可以预见未来战场将是智能化技术手段的竞技场，而无人机作为能把智能化、无人化、协同作战三者完美结合的武器装备，将迎来更为广泛的战场应用。