前瞻科技
| 综述与述评
2022, 1(4): 8-17
智能弹药集群网链
全屏
全屏
作者信息
- 西安现代控制技术研究所，西安 710065
赵军民，研究员，西安现代控制技术研究所总体部主任。中国兵器青年科技带头人，中央军委科学技术委员会某国防科技专业专家组成员。主要从事小型战术导弹总体设计和工程研制。担任国家某型号项目常务副总设计师，国防科技基础加强重点项目技术首席专家。出版专著1部，发表论文17篇，获授权国防专利17项。电子信箱：328960986@qq.com。
Internet of Intelligent Missiles
Affiliations
- Xi’an Modern Control Technology Research Institute, Xi’an 710065, China
出版时间: 2022-12-20
doi: 10.3981/j.issn.2097-0781.2022.04.001
文章导航
摘要
收起
智能弹药集群网链是弹与弹互联、弹与平台互联构成的战场局部物联网，包括感知层、通信层、信息层、计算决策层和火力层。智能弹药集群网链集感知处理、通信与信息处理、分布存储与边缘计算、火力打击于一体，具备“千眼-千脑-千手”能力、协同边缘计算决策能力和集群智能涌现条件，可实现战场多层网状打击闭环，应对局部战场快速动态作战，提升弹群综合作战性能。文章介绍了智能弹药集群网链的概念、特点、典型应用及关键科学问题，并给出了智能弹药集群网链发展的建议。
智能弹药集群网链
/
“千眼-千脑-千手”能力
/
信息安全
/
边缘计算
/
优化决策
The internet of intelligent missiles (IOIM) is the local internet of things (IoT) on the battlefield, including but not limited to the interconnection between missiles and between missiles and launching platforms. It consists of the awareness layer, communication layer, information layer, calculation and decision making layer, and firepower layer. Integrating sensing, communication and information processing, distributed storage and edge computing, firepower strikes, IOIM enjoys the “multi-eyes, multi-brains, and multi-hands” ability, collaborative edge-computing and decision-making ability, and swarm intelligence emergence conditions. Hence, it can implement a network-based multi-layer closed-loop strike pattern, deal with fast and dynamic local battlefield operations, and improve the comprehensive operational performance of missile swarms. This paper presents the concept, features, typical applications, and key fundamental problems of IOIM and puts forward some suggestions on the development of IOIM.
Internet of intelligent missiles
/
“multi-eyes, multi-brains, multi-hands” ability
/
information security
/
edge computing
/
optimized decision
赵军民, 任海鹏.
智能弹药集群网链.
前瞻科技,
2022
, 1
(4)
: 8
-17
.
DOI: 10.3981/j.issn.2097-0781.2022.04.001
Junmin ZHAO, Haipeng REN.
Internet of Intelligent Missiles[J].
Science and Technology Foresight,
2022
, 1
(4)
: 8
-17
.
DOI: 10.3981/j.issn.2097-0781.2022.04.001
正文
收起
随着信息技术和智能技术的进步，万物智联已经成为各个领域的发展趋势，以工业制造领域的“智造网”、交通领域的“车联网”、能源领域的“能源互联网”为代表，人类正在进入一个“人机物”三元融合的万物智能互联时代[1]。这些网络是以原有节点或网络（如机床、车、电网）为基础，通过网络化、信息化、智能化赋能获得跃升的新一代系统。陆战场精确打击弹药的集群化、分布化趋势需要网络化快速闭环，以快制胜，破坏敌方的火力闭环、扰乱敌方决策，因此，体现“万弹互联”趋势的智能弹药集群网链呼之欲出。
1 智能弹药集群网链概述
收起
1.1 智能弹药集群网链概念
智能弹药集群网链是智能弹药通过网络实现弹、战场传感器、发射平台互联互通，进行信息交互和协同构成的（局部）战场专用物联网。该网络不只是通信网络，而是包括通信网络和所有节点（弹药和发射平台）通过计算决策有机整合到一起的功能完备的系统。
智能弹药集群网链是一个集信息感知处理、通信与信息处理、分布存储与边缘计算、火力打击于一体的专用网络，分为感知层、通信层、信息层、计算决策层和火力层，如图1所示，具体内容如下。①感知层利用弹药上的传感器和战场传感器，如可见光、红外、雷达、激光等传感器，获得战场感知信息并基于弹（或传感器）上处理器进行分布式处理，获得原始信息中的知识摘要。知识摘要包括但不限于敌我目标、目标属性、地理特征信息等。其中，地理特征信息包括但不限于地表图像的角点、团点和高程变化等。智能弹药集群网链可以通过专用网关与上级指控网络连接，并通过指控网络实现广域联通与信息交互。②通信层主要通过无线通信手段实现弹、战场传感器和发射平台互联互通，通信物理层可以采用多链路通信手段，如不同频段通信链路组合，提高通信的可靠性和可用带宽。③信息层通过平台、弹、传感器等不同载体的物理空间分布式存储信息，获得抗毁信息存储能力，部分存储载体失效时，不影响信息的完整性。信息按照战场地理空间三维网格来组织存储，方便信息的检索和利用，减小信息传输量。④计算决策层根据通信链路可用带宽情况，利用弹（和平台）上的计算资源，进行任务和资源动态调度优化，提升边缘计算能力，管理分布存储在弹（和平台）上的信息，并综合态势和资源，进行优化计算和动态博弈对抗，为火力层提供优化攻击方案，在预授权限内进行自主决策和攻击。⑤火力层指不同弹药根据计算层的决策进行火力打击，在打击的过程中，智能弹药集群网链依然动态发挥作用，可以进行弹药的初始偏差修正、中制导阶段精度提升和末制导阶段目标调整、目标关键重要部位辅助识别等，以提升打击效能。
智能弹药集群网链能够综合利用局部战场各种弹药所携带传感器和战场多源传感器获得的战场信息，并可共享给智能弹药集群网链的全部弹药进行作战，将制导弹药作战闭环从传统的“观测、决策到打击”的单平台（弹药）链式闭环，变为“多个传感器观测，到多个弹上分布计算协调决策，再到多弹药协同攻击多个目标”的网状闭环，实现“千眼-千脑-千手”，能够更精准地感知战场信息和快速捕捉变化，通过边缘计算获取更灵活的作战策略，以便获得系统最大体系化作战效能。同时给对手防御和反制带来更高的复杂性、不确定性和决策应对难度。
1.2 智能弹药集群网链特点
智能弹药集群网链的特点是：弹与弹动态互联；弹上抗毁分布存储和边缘计算；多弹感知，到群决策，再到多弹协同攻击的网状快速攻击闭环。
智能弹药集群网链不同于传统平台与弹药通信联系，以传统光纤（或无线数据链）图像制导多用途导弹为例，平台之间通过指挥信息系统实现互联，统一协调火力分配，平台和导弹之间通过光纤（或无线数据链）实现信息交互，完成导弹闭环控制，此时弹与其他弹不能直接进行信息交互。
智能弹药集群网链与传统指控网络的区别主要有以下几点。
（1）从网络节点的连接关系看，指控网络一般只实现平台联网，而平台发射出去的制导弹药一般只与发射平台进行信息交互，已发射弹药与其他已发射弹药的交互要通过平台或者指控网络，交互链路长，反应时间长，无法在弹药有限飞行时间内及时做出反应；而智能弹药集群网链更加关注弹与弹之间的联系和信息交互，同时尽可能用弹上计算资源进行决策，缩短链路，以利于战场前端做出快速反应，抓住稍纵即逝的战机。
（2）从网络覆盖区域看，由于火力平台一般分布距离较远，指控网络一般是节点广域分布的网络；而智能弹药集群网链一般只关注战场交战区域中的弹与弹、弹与相关平台的联网。
（3）从网络节点变化看，智能弹药集群网链中弹药节点在网时间是弹药飞行时间，最短可能只有几秒到十几秒，节点快速变化，而指控网络一般网络节点是平台，数目和类型不会快速变化。
（4）从网络感知的信息量看，智能弹药集群网链前端传感器获得的大量战场信息，如声音、图像或电磁波等都是连续快时变的信息，受限于通信带宽和容量，这些信息无法传递分发，即使经过传感器采集端处理获得知识摘要后，集中传输到指控中心仍然十分困难。另外，指控网络一般只关注打击目标分配和打击结果，不关注具体弹药的打击过程；指控中心不需要看到大量战场局部的信息，尤其是与弹飞行和动态调整（如规避动作）有关的信息。
（5）从计算物理资源看，指控网络一般通过强算力的服务器或者是高带宽物理连接的分布式服务器来实现云计算；而智能弹药集群网链的决策计算利用弹、弹联（发射）平台和传感器上的空闲算力来实现分布式边缘计算，极端情况是通过有限的物理连接带宽将多个弹上计算机的剩余算力集成为边缘计算网络。
（6）从指控关系看，智能弹药集群网链可以被看作指控网络中的一个“平台”。指控网络给一般火力打击平台的任务是打击方式、目标位置等信息，而给智能弹药集群网链的任务是攻击区域和粗略目标集等信息。智能弹药集群网链根据指控网络给出的作战意图，实现快动态协调和高时敏打击，提高“整个网络”的作战效能。智能弹药集群网链可以实现类似美军“班组X”的指挥模式，当发现集中目标群、战役新动态等信息时，可以将新动态即时传递给上级指控网络，请求进行空中或远程火力覆盖支援和调整作战策略。
（7）从网络实时性要求看，战场局部智能弹药集群网链实时性要求更高，需要应对高动态时敏目标和弹药需处理的大量前端信息，而指控网络实时性要求相对低，目标价值分析、弹目匹配到任务下达，再到毁伤评估反馈这一传统过程，闭环过程时间长，一般无法应对快时变任务需求。
作为蜂群作战代表之一，巡飞弹集群也是一种特殊智能弹药集群网链。由于巡飞弹飞行航时长，飞行过程中已经充分考虑任务变更、航路动态规划等时敏变化特征，能够以“较慢”的动态反映智能弹药集群网链的特点。一般意义下的智能弹药集群网链可以更好地兼容其他短航时智能弹药，同时通过与有人平台和单兵通信互联，可以方便地实现人机融合智能决策。
智能弹药集群网链虽然强调弹、战场传感器、发射平台互联互通，但本质上，人也与智能弹药集群网链互联，也在智能弹药集群网链内，这主要体现在两方面：一方面智能弹药集群网链的任务和自主决策授权等级是指挥员通过指控网络给出的；另一方面，智能弹药集群网链在执行任务的战场局部通常也有一线士兵（指挥员）存在，可以在系统完成自主决策后，实现“人在环上”的关键决策，这与边缘指挥概念一致[2]。
2 智能弹药集群网链的现状及赋能作用
收起
2.1 智能弹药集群网链的现状
由长滞空时间的巡飞弹构成的智能弹药集群网链就是一般意义下的蜂群。中国已经立项了多个蜂群作战演示验证项目，蜂群的主要形式是利用低成本巡飞弹构成智能弹药集群网链，通过弹药异构和载荷异构实现多种不同功能。例如，通过携带多光谱摄像头可以实现多个弹药的协同成像，扩展侦察范围，提高侦察能力，更好地获得态势；通过携带电子侦察载荷，可以实现多机协同侦察敌方电磁辐射源，如通信和雷达信号源，从而为反辐射打击确定目标；通过携带干扰载荷并按照特定编队构型，模拟大型目标或者多个目标特性，实现对于雷达的协同干扰或协同欺骗；通过多个巡飞弹按照特定航迹飞行吸引敌方防空侦察资源，消耗敌方防空弹药，降低敌方防空系统效能，掩护我方后续攻击力量，提高突防能力和打击效能；通过由一定规模的察打一体巡飞弹构成的智能弹药集群网链还可以实现区域封控、伴飞防护、火力引导、毁伤评估等其他作战功能，灵活遂行多样作战任务。
蜂群类作战概念和相关研究项目是美军近年来发展的一个重点领域。美军已经立项多个蜂群类项目，旨在完成蜂群作战概念验证、系统集成框架、拒止环境和城市环境集群应用等方面的概念验证和作战应用。2015年，美国国防部高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA）计划研发“小精灵”（Gremlins）无人机蜂群，目标是在C130运输机上发射和回收无人机蜂群。该无人机蜂群规模可控、作战效应多样、经济可行性高，具有很高的军事应用价值。美军代号“蝗虫”低成本无人机集群技术（Low Cost UAV Swarming Technology, LOCUST）在2015年实现了50架规模的无人机蜂群完成组网和主从协同控制功能。美军的集群“拒止环境协同作战”（Collaborative Operations in Denied Environment, CODE）项目希望搭建模块化的软件框架，实现无人机蜂群能在“带宽限制”和“通信中断”等拒止环境下保持态势感知能力，完成发现、识别、跟踪和攻击任务。美军的“进攻性蜂群使能战术”（Offensive Swarm Enabled Tactics, OFFSET）项目旨在实现集群战术、集群自主、人员与无人集群协同，在虚拟环境和物理测试平台等方面获得突破，完成了250个无人装备的协同自主作战，以应对城市作战中遇到的相关问题。美军为蜂群（集群）作战系统设立了诸多项目，此处列举部分代表性项目，不再展开。目前，美军已经开始从作战概念验证阶段向实战化阶段快速演进，相关装备研发处于严格保密状态。
除了作为弹药集群网链特殊形式的蜂群作战系统外，弹药集群网链概念已经成为国外弹药领域的重要发展方向。例如，以色列在下一代反坦克弹药指标中明确要求，把反坦克导弹能够无线互联作为智能精确打击弹药的基本要求。2021年5月，美军完成“金帐汗国”网络化弹药协同攻击项目的第1阶段，验证了弹药的网络化协同对作战效能的提升作用。智能弹药集群网链的概念已经成为一种发展趋势，但是其严格定义、构成、赋能作用仍未被深入认识，有待进一步深入研究和探索。
2.2 智能弹药集群网链的赋能作用
未来智能弹药集群网链普遍的形态是巡飞弹、精确制导弹药和其他智能弹药并存的异构弹群，智能弹药集群网链的多源感知、分布存储和处理、边缘决策和指挥、多域攻击是未来弹药集群作战效能提升的基础。智能弹药集群网链的构型十分灵活，可以是单一弹种、相同载荷，也可以是多弹种、不同载荷，其根本特征是“万物互联”和“群智涌现”。
未来战场所有弹药在不同阶段都要实现互联互通，传统弹药联网后能力将实现不同程度的跃升，其效能提升的大小取决其对于战场信息的利用程度。通过智能弹药集群网链挖掘相关信息，可以不断提升弹药性能，获得传统弹药能力提升的新维度。下面以飞行时间较短的空地弹反坦克作战为例，说明智能弹药集群网链赋能作用，如图2所示。目前，直升机载精确制导空地弹主要有激光半主动制导、图像制导和毫米波雷达制导3种方式，导弹攻击过程分为发射、中制导和末制导3个阶段[3]。导弹命中目标的概率主要取决于中制导阶段能否控制导弹进入目标捕获区域，此时能够捕获目标图像或者获得目标照射信息。为了提高打击效能[3]，弹药不但要命中目标，而且要命中关键重要部位，给目标造成更大毁伤。
智能弹药集群网链对于精确制导导弹的赋能作用可以通过以下方面实现。
（1）高效中制导。随着直升机载空地弹药的射程增加，中制导段距离越来越大，对惯导系统要求提高导致成本增加。在中制导阶段通过结合弹上传感器获得信息和智能弹药集群网链其他弹获得的战场地理信息，可以修正原有惯导系统，提升中制导段控制精度，使得中制导和末制导交班时发现预定目标的概率更大。智能弹药集群网链可以根据前方其他弹感知到的目标变化情况，在约束范围内调整弹中制导段飞行轨迹，使飞行中的制导弹药能够更好地适应目标变化和运动。
（2）快速适应变化。当战场烟雾遮挡无法获得目标图像信息和照射信息时，智能弹药集群网链可以根据其他弹看到的目标信息，通过智能弹药集群网链计算决策，快速调整导弹的运动甚至更改目标，提高弹药的目标命中率。
（3）高效目标命中。在导弹进入末制导前，可以通过智能弹药集群网链其他弹的多角度、多维度观测，预先给出目标的类型、位姿重构图像，以减小目标识别难度和关键重要部位识别不确定性，降低计算量，提高关键重要部位命中率和攻击效能。
（4）即时毁伤评估。传统毁伤评估需要指控网络专门组织侦察力量进行侦察评估，反馈给指控中心进行评估后，再决策是否进行攻击，反应速度慢，补充攻击时效性差。有了智能弹药集群网链技术支撑，战场上只要有弹药观察到目标被打击后的情况，即可快速做出评估，指示后续多弹药进行序贯攻击或者通过决策使后续弹药更换目标，获得更大作战效能。
总之，智能弹药集群网链能够实现弹弹互联、融合感知、边缘计算和决策，极大提升弹群作战效能。弹弹互联信息交互和协同可以构建更多的作战模式和作战样式，通过优化算法实现新型高效作战模式的涌现和异构弹药群体智能。
3 智能弹药集群网链发展的关键科学问题
收起
除了提升弹药自身感知能力、控制精度和计算能力外，智能弹药集群网链的发展还涉及一些关键科学问题。有效解决这些问题，才能充分发挥智能弹药集群网链的效能，主要包括如下几方面。
3.1 通信带宽受限条件下异构多平台的边缘计算
智能弹药集群网链要完成大量前端感知信息的存储和管理，进而在前端弹上利用这些信息进行快速决策计算，完成由感知到决策再到打击的快速闭环。这一过程有3个关键点。
1）信息分布存储
需要将信息摘要尽可能存在前端弹药的存储空间，而且从信息组织形式、信息传递方式、信息更新方式等方面都要进行精细设计，以满足通信带宽约束，尽量减小信息传输量。
2）基于弹上算力的边缘计算
前端弹上决策需要的计算能力可能是单个弹上计算能力无法满足的，因此在通信带宽约束下，多个弹除了完成自身功能外，还需要将剩余算力有效组织起来，按照边缘计算的框架进行高效计算。目前并行计算领域基于总线框架的超级计算已经得到了飞速发展，如银河机等。基于互联网提供的大带宽完成的云计算也相对来说比较成熟，目前商用云计算已经开始普及。但是基于无线通信的有限带宽，甚至是在极低带宽条件下实现有效边缘计算仍然具有极大挑战性，这是需要计算科学和网络科学领域进行深入研究的问题。
3）存储和计算的抗毁性
弹上存储和计算的重要问题是弹药完成功能或者坠毁引起的数据缺失和计算中断，需要被充分考虑。采用置乱分布存储和纠错编码可增强数据抗毁性，采用计算调度和迁移计算相结合的抗毁计算构架可实现计算过程抗毁和抗中断，这些都是计算机领域的前沿课题。
3.2 智能弹药集群网链决策解的数学描述
弹弹互联后可综合多弹感知信息实现更优决策和创造更多的作战模式，但是大规模弹群决策解域大、表达难的问题，成为智能弹药集群网链中优化决策的瓶颈。
1）传统决策解描述的局限性
传统决策方法一般按照有人编队的思想，先分配任务，后划分编队，再分配编队任务和完成编队航迹规划，最后进行冲突消解。但是各个编队分别规划，实际上是将空间和时间进行了划分，在人为划分的前提下，基于人类经验得到规则，得到的规则数和一些过程参数可以进行优化，但是得到的优化解不一定是全局最优。传统方法的优点是过程可解释，规则与优化可以分开进行，优化本身简单；缺点是当集群规模增大时，人的经验越来越少，这时规则建立本身就是一个需要解决的问题。同时，基于人类经验的逻辑规则也限制了智能的涌现，而智能的涌现表现出来的解有时也是无法解释的，如蚁群的协作、鸟群的飞行都是群体智能的表现。
2）决策解的简化数学描述
要解决上述问题，必须从弹的运动规律出发，给出决策解的数学描述。确定一个弹的运动需要按照时间步长给出包含3个以上自由度的加速度，弹群规模增大后，决策解的维数急剧增加，除了弹本身运动决策还要涉及不同任务的切换条件、态势变化等多个变量，这些变量既有连续变量也有离散变量，这使得智能弹药集群网链中多弹的行动决策组合更加复杂。如何对超高维混杂变量（连续和离散变量共存）进行简化描述是一个亟待解决的科学问题。
3.3 人机共融的智能多目标决策
智能弹药集群网链的决策是一个多目标（即多个作战效能指标）优化问题。该问题包括4部分：决策解的表达、决策解的作战效能评估、作战效能指标之间的均衡和决策解的优化方法。
（1）决策解的表达是上一小节所述内容，获得了决策解的简单数学表达，则可以简化过程，更方便地进行策略优化。
（2）决策解的作战效能评估，需要通过特定场景的作战推演系统，按照敌方特定的策略进行推演，获得作战过程中相关战役战术指标。用于作战决策的推演是一种简化的推演，装备和弹药只需要采用功能模型，例如弹药只需要质点模型求解。这种简化可以减少评价策略需要的推演计算量，提高优化决策速度。
（3）作战效能评价有多个不同侧面，如交战时间最短、我方攻击代价最小、敌方损失最大、敌方关键目标不惜代价摧毁等。不同目标的关注度（权重）对应的作战策略也不同，这一问题的数学本质是如何处理多约束、多目标优化问题。虽然优化理论已经给出了基于非劣解集的多目标优化策略，但是该理论也只能给出一系列非劣解构成的非劣解集。非劣解集的意思是其中每个解至少有一个目标函数（作战效能指标）好于其他的所有解[4]。如何从非劣解集中选择一个与指挥员的作战意志一致或者能够体现指挥员的经验和特点的最终执行解（策略），也是一个优化学习问题。基于深度学习网络的强化学习将人类指挥官或专家的经验与由优化算法得到的非劣解相结合，实现人机共融的强化学习是解决这个问题的途径之一。
（4）最直接的决策解优化方法是遍历所有可行解（作战策略）找到最优解，但是高维变量空间的遍历搜索耗时太长。因此，可以采用更高效的启发式搜索算法，如遗传算法、蚁群算法、粒子群算法、狼群算法、鱼群算法、免疫算法等[5]，实现作战策略优化求解。
3.4 智能弹药集群网链的可靠通信
智能弹药集群网链一般依靠无线通信互联，智能弹药集群网链通常抵近作战与敌方共享电磁空间，因此电磁对抗能力、物理层安全无线通信技术是首要关注的问题。
1）电磁对抗能力
但凡涉及无线通信，必然面临通信干扰的问题。通信干扰和抗干扰作为矛盾的两方面不断在对抗中发展，智能弹药集群网链属于一个无线局域通信网络，除了常规采用高速跳频抵抗转发干扰、扩频增加抗干扰增益、发射抖动防止同步头被干扰、双脉冲符号增加信息冗余度、纠错编码等传统方式外，还需要新的抗干扰通信原理，例如基于低检测概率通信原理的新通信技术，让对方无从检测和实施干扰。以下两方面是智能弹药集群网链电磁对抗中提高综合对抗能力需要考虑的因素：一方面是智能弹药集群网链中配置反辐射打击弹药，当敌方实施近距离强干扰时，进行精确打击，摧毁干扰源；另一方面是增加整个系统对强电磁脉冲的防护能力，无论是从天线端馈入的强电脉冲，还是由电路系统耦合引起的强脉冲都要有充分的考虑和防护。一般而言，通信对抗中实施干扰方实现有效干扰需要的投入是被干扰方实现有效抗干扰措施所需投入的数倍甚至数十倍。在抗干扰与干扰的对抗发展中，抗干扰更有可能不断占据优势，前提是充分考虑了有针对性的抗干扰措施。
2）物理层安全无线通信技术
在电磁对抗中实现有效通信，是实现互联互通的第一步。能够通信不一定意味着通信安全，没有安全措施的通信在战场上是十分危险的。信息安全措施包括很多方面，如通信波形加密，信源加密等措施。物理层波形加密是防止信息入侵的第一关，相当于保险库的大门钥匙，而信源加密等保密措施则是保险库中保险柜的密码。如果入侵方能够进入保险库，就可以做很多事情，例如一些信息系统入侵手段就可以绕开信源加密来实施。因此，物理层波形加密是通信安全的首要问题。计算量小，具有“一次一密”特性的物理层波形加密方式是需要研究的方向。智能弹药集群网链中的信源加密可能无法使用传统加密机方式实现，原因是弹药上电时间具有不确定性。因此，信源加密（信息加密和编码）[6]是在物理层波形加密基础上进一步的防护措施，“一次一密”轻量加密算法也是一个重要研究方向。
3.5 智能弹药集群网链的网信安全
智能弹药集群网链的网信安全涉及动态自适应组网通信和信息系统安全技术两方面。
1）动态自适应组网通信
智能弹药集群网链需要更加具有弹性和快动态的组网方式，以适应短生存周期弹药的快速随遇接入和退出，这是动态组网领域的难题，需要研究新的更加灵活的组网方式，以满足以下两个基本要求。一是网络节点快速加密认证接入和退出，退出可以选择两种方式：一种方式是定周期退出，所有弹药击发后都是有生命周期的，到达生命周期自动退出；另一种方式是“长”时间无法通信，保留身份，动态退出。二是网络资源动态分配，时分多址（Time Division Multiple Access, TDMA）[7]方式无法满足这一要求，原因是某个瞬间可能只有两个节点之间需要占用带宽传输高时敏性数据，因此采用更加灵活、新颖的多址方式，如码分多址（Code Division Multiple Access, CDMA）[8]，混沌准正交多址（Chaotic Pseudo Orthogonal Multi-Access, CPOMA）[9]等，实现资源动态高效分配更加重要。将更多民用通信的多址方式有效地融入智能弹药集群网链通信，并进行适应性的安全性提升是重要的发展方向。
2）信息系统安全技术
一方面，智能弹药集群网链信息系统安全需要考虑通信物理链路被破解后信息系统入侵问题，主要是预防采用软、硬件漏洞进行系统攻击，尤其需要关注硬件漏洞，对国产化硬件特别要关注这个问题。一些商用无人机通信链路由于没有波形加密功能，入侵者无须破解信息，直接利用漏洞进行木马植入，便可以实现无人机的外部控制和劫持。如果这种情况出现在智能弹药集群网链中，则后果非常可怕，可能造成己方弹药被敌方利用的尴尬被动局面和双倍损失。智能弹药集群网链在硬件选型时应充分考虑可能出现的问题，做到提前布防，动态补漏。
另一方面，由于网络系统可能涉及通过网关联入专用网，如何设计网络入侵检测和对应的安全防护，提升网络的安全等级，减少漏洞引起的安全隐患，也是智能弹药集群网链信息安全领域的前沿问题。
4 智能弹药集群网链发展的建议
收起
1）加大投入支持智能弹药集群网链相关基础科学问题突破
智能弹药集群网链发展涉及诸多基础科学问题，涵盖计算数学、计算机科学、复杂网络科学、人工智能等相关领域，装备研发领域应该设立专项资金，专门围绕智能弹药集群网链相关基础科学问题，稳定支持一批基础科学项目和工程技术验证课题，以项目支持为引领，吸引和凝聚一批相关领域研究人员形成稳定的研究方向，集中突破相关瓶颈问题和关键技术，并率先在智能弹药集群网链装备化方面获得突破，在陆战领域以智能弹药集群网链融入体系为基础，为在未来核威慑条件下强国局部对抗中获胜创造基础条件。
2）加快“研、试、训、用”直通数字孪生作战推演系统构建
智能弹药集群网链是弹药集群领域万物智能互联的新事物，物理上，“弹群”和“网”融为一体；功能上，感知、通信、计算、决策、打击融为一体。智能弹药集群网链相对传统多弹的特点是对象多、变化快、能力强，但研发难、使用难。为应对智能弹药集群网链带来的新挑战，建立一套集研制、试验、训练和作战为一体的虚实结合推演系统，针对不同阶段的侧重点，局部调整一体化系统的功能，实现“研、试、训、用”直通，为智能弹药集群网链技术服务装备能力提升，服务部队训练和战斗力提升提供有效手段。研制阶段的一体化系统主要解决单元和部件、协议和流程等的系统化调试、验证设计问题，降低后续试验风险；试验阶段的一体化系统主要侧重虚实结合试验，利用虚实结合、虚实对等，以虚验实的原则，减小全系统功能验证的用弹量，降低试验成本；训练阶段的一体化系统主要训练一线指挥和操作人员，根据作战场景进行虚实结合推演，理解系统工作流程、完成作战策略优化、实现多目标优化策略的人机共融强化学习等；作战运用阶段的一体化系统主要实现“后发弹药”对“前辈弹药”获得知识的学习和能力的演进提升，基于数字孪生战场的博弈作战，提升系统战斗力。
3）融合社会化优势制造力量实现低成本敏捷制造
未来智能弹药集群网链一定是规模足够大，成本足够低，“打得好”也“打得起”。要实现这一目标，须将智能弹药集群网链研发体系融入中国工业化制造体系中，利用中国完善的工业制造体系、基础制造能力优势和网络化制造技术，切实落实融合发展策略，由军工核心企业掌握制造标准和核心能力，由成本更低，质量更好的社会化制造渠道完成部件制造和生产的同时保持军品品质。在这方面，军地相关部门要加强资源统合、力量整合、政策集成，深入研究军品部件社会化制造这一过程中的关键要素、政策瓶颈和产业链条瓶颈，不断完善解决方案，以社会化制造体系为出发点，解决军品又快又好地高质量生产制造和长期售后保障问题。社会化制造是解决陆战大规模低成本弹药制造的途径。
4）加快培育智能弹药集群网链技术研发国家队
传统弹药领域已经形成了一批实力强、创新能力强的专业队伍，但随着信息化技术和人工智能的发展，传统弹药领域面临转型升级，利用网络化、信息化和智能化技术赋能传统弹药已经成为未来的发展趋势。智能弹药集群网链作为弹药集群领域万物互联、智能赋能的载体，是未来战场最前端利用网络化火力打击闭环，实现“唯快不破”制胜战场的颠覆性技术，将对未来指控体系和作战模式产生重要影响。迫切需要加快培养军地融合、多学科融合的学习能力强、创新能力强的智能弹药集群网链技术国家级团队，支撑异构智能弹药集群网链技术跨军兵种、跨平台、跨域作战应用。
5 结束语
收起
智能弹药集群网链是弹药“人机物”互联的一个特殊形式网络，是未来集群弹药发展的一个必然趋势。智能弹药集群网链需充分利用信息技术和人工智能领域的发展成果，实现“万弹互联”，期望以更低成本获得更多综合收益[10]。未来智能弹药集群网链通过弹与弹、弹与平台、平台与人、弹与人的互联，充分利用弹药多个体的能力，融合人的智慧和决策，将在未来快时敏、高强度、有/无人系统对抗中获得制胜先机。
先进的科学技术最先用于军事领域，这是军工需求促进基础科学发展，引领科技进步的必然结果。智能弹药集群网链是值得军事指挥学、计算科学、信息科学、网络科学等领域专家投入与耕耘的一个前沿领域。当前，世界形势风云变幻，强大的军工科技与军事装备是国家安全的重要基础，是中华民族复兴的基本保障。以智能弹药集群网链为基础，打造中国军队智能化、无人化、集群化、低成本体系化作战力量，将对制胜未来陆战场产生重大影响。
文献
收起
参考文献
引证文献
排序方式：
[1]
习近平. 出席两院在院士大会暨中国科协第十次全国代表大会上的讲话[EB/OL]. [2021-04-28]. https://article.xuexi.cn/article.
[2]
中国指挥与控制学会. 边缘作战与边缘指挥控制——访国防科技大学信息系统工程重点实验室主任张维明[EB/OL]. [2022-07-03]. https://www.sohu.com/a/563396126_358040.
[3]
邹汝平. 多用途导弹系统设计[M]. 北京: 国防工业出版社, 2018.
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
中国兵工学会. 2018—2019兵器科学技术学科发展报告: 制导兵器技术[M]. 北京: 中国科学技术出版社, 2020.
2022年第1卷第4期
PDF下载
3654
2355
引用本文
BibTeX
文章信息
doi: 10.3981/j.issn.2097-0781.2022.04.001
- 接收时间：2022-10-26
- 出版时间：2022-12-20
- 发布时间：2023-01-17
补充材料
相关文章
表12种不同金属材料的力学参数
| 科 Family | 属数 Number of genus | 种数 Number of species | 占总种数比例 Percentage of total species (%) | 属 Genus | 种数 Number of species | 占总种数比例 Percentage of total species (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 鹅膏菌科Amanitaceae | 2 | 11 | 5.26 | 鹅膏菌属 Amanita | 10 | 4.78 |
| 小菇科 Mycenaceae | 2 | 12 | 5.74 | 丝盖伞属 Inocybe | 5 | 2.39 |
| 多孔菌科 Polyporaceae | 8 | 14 | 6.70 | 蜡蘑属 Laccaria | 5 | 2.39 |
| 红菇科 Russulaceae | 3 | 23 | 11.00 | 小皮伞属 Marasmius | 6 | 2.87 |
| 小菇属 Mycena | 11 | 5.26 | ||||
| 光柄菇属 Pluteus | 5 | 2.39 | ||||
| 红菇属 Russula | 17 | 8.13 | ||||
| 栓菌属 Trametes | 5 | 2.39 |
关闭全屏
