關于導彈武器智能化發展的思考

程進 齊航 袁健全 宋闖 趙佳佳

摘要：本文回顧了人類戰爭史中武器發展的過程，列舉了國外將人工智能應用于武器裝備的典型實例，指出導彈智能化是信息戰爭的必然產物，分析了現代導彈及其武器系統智能化特征，簡述了導彈智能化過程中的關鍵技術，并對其未來發展提出了建議。

關鍵詞：導彈;武器系統;智能化特征;智能化技術;發展趨勢

中圖分類號：TJ760;E927文獻標識碼：A文章編號：1673-5048（2019）01-0020-05[SQ0]

0引言

縱觀人類歷史，戰爭始終伴隨著社會的發展。戰爭不僅是多方利益的紛爭對抗，也是人類智慧的結晶和科技的比拼。從早期的石木兵器時代、金屬兵器時代、火藥兵器時代，到近代機械化兵器時代，再到現代的信息化兵器時代，軍事技術一共發生了四次重大變革?；仡檻馉幮螒B的歷史演變可知，隨著加工技術、冶金技術、燃燒爆炸技術、機械制造技術以及計算機等新技術的出現，軍隊的核心裝備不斷革新，作戰模式也由冷兵器時期的體能對抗逐步發展到當今更系統、更完善、更有效的信息化對抗模式?？梢?，引領科技發展的顛覆性技術的產生往往是新軍事革命的出發點，其在軍事工程領域的應用往往推動著軍事理論和作戰方式的變革。

20世紀70年代開始的信息化軍事變革，推動軍事體系由機械化向著信息化轉型。隨著人工智能技術、網絡技術、材料技術、無人作戰等前沿技術日漸成熟，以導彈武器為代表的軍事武器裝備逐步向著精確化、智能化方向不斷發展，推動未來戰爭向著新形態演變。

所謂導彈武器智能化，即將人工智能技術應用于導彈武器作戰過程之中，使其在探測、跟蹤、攔截、尋的等階段能夠自主對外界信息進行感知、分析與決策，最終實現打擊目標的作戰目的。導彈武器智能化是歷史的必然，而智能化技術本身的發展以及取得的突破則進一步加速了導彈武器智能化進程。

目前，國外部分導彈型號已初步具備智能化特征，最具代表性的是美國遠程反艦導彈（LRASM），其能夠實現目標的自動識別、低空突防與在線決策，具備了相比傳統導彈更強的作戰能力。表1列舉了國外典型的智能化導彈及其特征。

1導彈武器智能化的軍事意義

作為裝備領域主體之一，導彈武器的智能化是適應未來戰場復雜自然環境的基本需要。未來戰爭空間廣闊、環境復雜，導彈既要適應山丘、叢林等復雜的地形，也要能夠應對云霧、雨雪、沙塵等各類氣候條件。為能夠進行自主遠程精確打擊，要求導彈武器具備較強的感知、分析、推理、判斷、規劃等智能能力，導彈的智能化則為其在惡劣的自然環境中實現高精度自主導航與超低空自主避障飛行提供了可能。

除了自然環境，對抗性的人為干擾也對導彈的智能化提出了極高的要求。除箔條、干擾機等常見干擾外，隨著智能技術在軍事領域的深入發展和應用，智能化干擾系統的出現，如美國等軍事強國先后提出的電磁頻譜戰、自適應雷達對抗、行為學習電子戰等新型電子戰作戰樣式，使得博弈過程中的不確定性更強，進一步加劇了導彈對未來戰場對抗環境的適應難度。為能夠在有限時間內有效對抗干擾，對目標進行探測、跟蹤、攔截并實施精確打擊，導彈需要具備更強的態勢感知與自主決策、在線任務規劃、目標屬性與命中部位識別能力，而智能化也成為了導彈武器應對電子對抗的必由之路。

此外，導彈智能化為協同作戰提供了必要的技術支撐。自主協同與融合決策的智能技術可以實現導彈群體的數據共享和信息交互，根據戰場態勢變化調整自身作戰方案，形成自組織智能導彈群，能夠有效對抗敵方干擾、提升突防水平與戰場生存能力、打擊敵方體系化目標。

可見，導彈武器智能化是適應未來復雜戰場環境、提升自身生存力的迫切需求，也是信息技術發展的必然。面對科學技術高速發展和新軍事變革的迅猛推進，加速導彈智能化技術的研究是實現“能打仗、打勝仗”的關鍵所在。

2導彈武器智能化特征

2.1導彈武器智能化表現航空兵器2019年第26卷第1期

程進，等：關于導彈武器智能化發展的思考

導彈武器射程遠、威力大，能夠有效實施精確打擊，在現代戰爭中發揮著重要作用。導彈作戰過程主要涉及信息探測、目標識別、在線任務規劃、協同作戰等任務，其智能化特征通常表現在以下幾個方面。

（1）信息感知綜合化。導彈系統對于信息的處理分為感知、認知以及決策三個步驟。無論是可見光、紅外還是雷達導引頭，都有其適用條件。傳統單一渠道的信息獲取過于片面，環境適應性弱，容易受到干擾，在復雜的戰場中難以得到保證。利用信息融合手段將多源信息進行狀態、特征及屬性融合，使系統對環境的認知與理解提升為動態的、全局化的認知，能夠在外部環境變化的情況下提升導彈的環境適應性與抗干擾能力，有效提升目標自動識別的精度?？梢?，綜合化的信息感知是復雜作戰環境下快速準確掌握當前戰場態勢、搶占戰爭主動權的關鍵。

（2）決策自主化。傳統的固定模式經驗化的制導控制方式已無法應對瞬息萬變的戰場。導彈需具備自主突防能力，能夠根據環境、任務的變化，對當前狀態進行評估，實時優化作戰模式，能夠自適應動態地進行智能化的最優決策，調整自身速度、方向、姿態等，實現在線任務規劃，規避不利干擾，應對突發狀況，能夠調整目標或任務類型，并通過改變相應的控制策略，自適應地調整彈道，高精度跟蹤目標，并能夠進行故障診斷和自動修復問題，具有“發射后不管”的自主決策與控制能力。

（3）作戰協同化。為能在陸、海、空、天、電磁的五維空間立體戰爭中獲取足夠多的信息，提高自主作戰能力，單個導彈已不能滿足作戰要求。采用多彈齊射、靜默攻擊、領彈-攻擊彈-后續彈相結合等編隊協同作戰方式，能夠有效提升作戰系統綜合攻擊、防御能力，在智能化戰爭中被廣泛使用。通過導彈之間以及導彈與指揮站間的實時通信、信息融合以及分布式智能協同策略，構建空地、空海以及水下協同智能體，發揮群體優勢，提升導彈協同認知能力。

2.2導彈武器智能化能力

為實現智能化作戰，導彈武器至少應具備戰場環境適應能力、態勢感知與判斷能力、健康管理與容錯能力、在線任務規劃能力、目標識別與命中點選擇能力、智能突防能力以及多彈協同能力等7大基本作戰能力。

（1）戰場環境適應能力。面對多變的自然環境、復雜的電磁環境以及對抗性質的人為干擾，導彈能克服不利條件，有效進行敵我識別，穩健地執行既定任務，具備較強的適應能力和生存能力。

（2）態勢感知與判斷能力。能夠綜合導彈自身所能獲取以及來自天基、地基等多維度戰場態勢信息，對外部復雜環境以及目標的狀態變化進行感知、理解與預測，明確當前威脅源與目標的位置，為后續的戰術規劃提供充足可靠的信息。

（3）健康管理與容錯能力。在導彈飛行過程中，借助健康管理系統對彈上各部分進行監測，及時發現故障并具備一定的故障分析能力，對故障原因進行判斷，利用彈上的冗余資源進行容錯控制，不影響導彈整體的正常工作。

（4）在線任務規劃能力。能夠依照當前狀態，結合導彈自身飛行能力，對任務執行能力進行在線實時評估，對使命角色、目標選擇、航跡規劃等任務因素進行在線決策。

（5）目標識別與命中點選擇能力。針對目標精確打擊需求，具備目標關鍵部位識別和自動甄別目標高毀傷部位的能力，使導彈武器在滿足摧毀目標的前提下戰斗部的尺寸和質量小型化，具備較高的作戰效能。

（6）智能突防能力。對主動隱身、主被動電子對抗等軟對抗手段和航跡規避進行突防效能分析，基于態勢評估結果在線推理生成智能突防策略，并能有效利用低空地/海背景實現低空突防作戰。

（7）多彈協同能力。導彈編隊能夠在巡航過程中完成機動飛行和隊形變換等任務，實現有效的彈間通信與航跡協同調整，實現協同任務決策與火力分配，并對協同作戰性能進行有效評估。

3導彈智能化關鍵技術

3.1多源信息智能處理技術

信息化戰場上，實時、準確、完整的目標情報是準確進行指揮決策的重要依據。多源信息智能處理技術將獲取到的情報信息與融合需求進行知識轉換后，利用智能化信息融合及推理理論，根據需求對結果進行反饋。信息融合中的智能化主要體現在動態數據挖掘以及專家系統智能化推理等技術應用上。

3.2目標屬性與命中部位智能識別技術

準確的目標檢測、分類與識別能力是導彈進行有效攻擊的基礎，傳統的目標識別算法在復雜戰場環境下愈發難以可靠地辨識目標。雷達、紅外以及可見光傳感器等多譜段成像技術快速發展，為基于圖像的目標識別提供了基礎。近年來，大數據驅動下的深度學習技術發展迅速。其仿照人眼的視覺感知機制，構建多層神經網絡模型，自動提取目標的本質特征，在視覺信息提取方面具有較高的魯棒性和高精度。將目標自動識別技術應用于導彈末制導，能夠實現目標屬性識別、軍民識別、敵我識別和關鍵部位的精細化識別，提升多目標混雜條件下的導彈精確打擊能力。

3.3低保障條件下的目標識別技術

由于典型軍事目標圖像數據獲取難、樣本少，目標的有效識別難度較大，可靠性不高。近年來，隨著人工智能的發展，小樣本條件下的目標智能識別成為了可能。借助于人工智能較強的學習能力與泛化能力，如對抗生成、遷移學習等技術，則有可能實現低保障條件下的目標智能識別。

3.4智能抗干擾技術

信息化戰場上，電子干擾類型多樣，嚴重影響了導引頭的工作能力。有效對抗干擾，主要涉及干擾認知、抗干擾決策、性能評估以及系統設計等方面?；谏疃葘W習的干擾檢測技術使導彈具備在對抗過程中快速表征、學習和分析復雜氣候、電磁干擾及威脅信號特性規律的能力，進一步動態、自主生成對抗策略，并根據干擾對抗性能評估結果，優化策略，實現智能化。

3.5智能自主決策技術

現代戰場具有全方位、多批次、一體化等特點，武器目標分配問題復雜，傳統任務驅動的決策技術難以適應戰場動態態勢變化的弊端。引入人工智能的在線動態任務規劃技術，通過收集、融合戰場態勢信息，實時監測動態變化的戰場態勢數據，包括戰場威脅數據、作戰任務數據、戰場環境數據、協同作戰單元數據等，構建三維廣域戰場態勢圖，基于邏輯推理及多目標優化技術對敵方目標威脅等級進行動態評估，驅動自主協同火力分配和自主協同航跡規劃，實現滿足單枚導彈任務約束和多枚導彈協同約束的實時決策規劃。

3.6協同飛行控制技術

多彈協同編隊飛行基于無線通信技術的編隊支撐網絡進行信息的互聯互通直至互操作，通過上層自主地完成編隊決策與管理，使編隊具備群體意識能力，實現任務規劃與目標分配、協同航路規劃與協同導引，保證編隊協同完成復雜的作戰任務。因此，多彈協同編隊飛行的關鍵技術包括動態航路規劃、任務規劃、編隊控制、編隊通信等。目前編隊飛行控制方法的研究主要圍繞現代控制理論，如最優控制法、自適應控制法、預測控制法、模糊控制等?；趫D論法對編隊系統進行建模能在有效開展編隊穩定性討論的同時考慮通信故障和延遲給系統帶來的影響，在協同控制中得到了較為廣泛的應用。協同控制技術為新型制導武器提供了更大、更靈活的戰術運用空間，并提高了導彈系統的綜合作戰效能。

3.7故障診斷與容錯控制技術

故障診斷與容錯控制技術包括故障檢測、故障診斷、容錯控制等，基本思想是利用冗余資源和容錯控制率維持導彈工作或通過犧牲部分性能繼續完成預定目標。故障診斷是容錯的基礎，有效估計故障信息，在此基礎上切換容錯控制律維持導彈工作。目前的容錯技術主要從提高系統資源利用率以及整合優化導彈系統容錯控制兩方面進行。針對導彈武器的典型故障，基于知識的故障診斷技術及主動容錯控制技術能夠在導彈飛行過程出現問題時，通過故障診斷迅速定位并隔離故障，在進行飛行能力評估的基礎上做出控制重構、任務重構，繼續完成作戰任務。

4后續發展建議

未來復雜的信息化戰場對導彈武器裝備提出了新的要求，智能化成為了發展的新潮流。對于人工智能在導彈系統中后續的研制與應用，提出以下4點建議：

（1）認識導彈人工智能應用的優勢和劣勢。人工智能技術在信息處理方面有著得天獨厚的優勢，若能把握其快速發展的契機，應用于導彈武器系統，則能有效提升導彈執行任務的靈活性和作戰能力。然而，人工智能技術仍存在諸多不足，如深度學習所需的樣本量大、過程解釋性低等。正確認識人工智能在導彈武器系統應用中的優勢和劣勢，合理促進智能化在軍事應用領域內的應用，有助于推進武器裝備更新換代，在新的戰爭形態中占據制高點。

（2）建立導彈智能化標準。將人工智能技術應用于導彈武器系統的過程中，需要注重技術、裝備、體系中標準的建立，特別是軍民通用的人工智能技術相關標準，推進人工智能民轉軍與軍轉民的相互促進與協調發展。

（3）構建導彈相關專業人工智能數據庫。數據挖掘、深度學習等典型人工智能技術均以數據作為基礎支撐，如基于深度學習的導彈目標識別需要相應目標圖像數據庫進行模型學習和驗證等。因此，建立導彈相關專業人工智能數據庫是基于數據分析戰場態勢、進行智能決策的基礎。

（4）培養導彈智能化技術人才。人工智能科學和技術發展迅速，導彈武器的研制過程需緊密追蹤前沿理論研究進展，把握時代趨勢，培養導彈智能化技術人才，大膽吸收、小心論證智能化技術在民用領域的先進成果，突破人工智能在導彈任務規劃、目標識別等專業的關鍵核心技術，以創新驅動先進武器轉型升級。

5結論

未來戰爭是信息化的戰爭，戰場環境復雜，為能夠在信息化戰爭中占據一席之地，各國均在加緊先進武器的研制工作。隨著信息技術的進一步發展，人工智能將成為未來武器發展趨勢。在此背景下，導彈武器系統智能化成為必然。智能感知、智能識別、智能突防、協同作戰等成為目前研究的熱點內容。借助人工智能東風，推動武器裝備跨代創新，掌握未來戰場智力優勢，才能成為未來戰爭的主導者。

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