2014年，美国国防部提出“第三次抵消战略”，旨在遏制中俄等国不断上升的军力，确保打赢战争的能力。美国军方认为，目前世界军事大国的综合防空系统对其空中装备构成了巨大威胁。在国防预算有限的前提下，美军无法大规模升级高端装备来解决威胁。它需要创新战斗理念。为了在激烈的军事对抗环境中拉出性价比更高、战斗力更强的武器装备，实现不对称优势，集群无人机作战的概念就在此背景下诞生。
无人机集群作业是指一组具有自主组网能力的无人机在操作员的干预下协同完成任务的过程。它融合了无人驾驶技术的优势和动物群体的优势。实现无人操作的高弹性、高效率和低成本。
一、美国蜂群无人机研究计划概述
虽然早在 2000 年 DARPA 就利用蚂蚁信息素的交互行为对无人机群进行空战模拟研究，但美军近年来确实开展了系统级物理研究。
(一）无人机群项目
2014 年 4 月使用无人机作战的案例，美国海军研究办公室启动了低成本无人机群技术 (LOCUST) 项目。该项目使用雷神公司的“Coyote”电动螺旋桨无人机作为演示原型，可以以每秒一架的速度发射数百架飞机。利用短程射频网络共享态势信息，这些小型无人机可以协调进攻或防御任务，以数量优势压倒敌人。“土狼”无人机作战半径37公里，飞行时间1小时，飞行高度61至1524米。2015年以来，海军研究室利用“土狼”无人机进行了两次陆基试射和一次海基试射，分别在40秒内完成9次自主机动飞行和31次发射和编队。Fly和30在30秒内发射并形成不同的编队。
2015年9月，DARPA发布了关于“Gremlins”项目的机构间公告，旨在开发具有联网和协调功能的可回收无人机系统。这种无人机可以携带模块化侦察和/或电子战有效载荷，由大型运输机或轰炸机运输到防区外发射。无人机群通过三角测量、时频差等被动精准定位和瞄准技术探测目标，通过切断敌方通信甚至向敌方数据网络注入恶意代码进行电子和网络攻击，最终引导精准火力完成破坏。“小精灵”无人机作战半径超过600公里，巡航时间不少于1小时，最低飞行速度0.7马赫。任务完成后，C-130运输机负责回收幸存的“小精灵”无人机，每架预计重复使用20次。该项目研究周期为4年，计划2020年完成示范验证试验。试验成功后，DARPA准备生产1000架“小精灵”无人机和25套舰载设备。
“微型无人机高速发射示范”项目由美国国防部战略能力办公室和空军联合开展。执行态势感知任务。“Parter”的机身大小约为可乐瓶大小，配备锂聚合物电池，质量仅为0.45kg。它由螺旋桨推进，可折叠机翼安装在MJU-10/B标准飞机上，用于诱饵发射。桶内。发射后，无人机被唤醒并被引导寻找“蜂群”中的其他无人机，使用武器或传感器系统，执行区域地毯搜索和干扰以压制敌方雷达任务。2016年10月使用无人机作战的案例，战略能力办公室使用3架F/A-18F战斗机以0.6马赫的速度连续投放103架无人机，
(二）无人机群支持项目
DARPA 的“拒绝环境中的协同作战”（CODE）计划旨在开发一种软件系统，该系统包含能够适应带宽限制和通信干扰、减少指挥官认知负担并以经济实惠的方式集成到现有平台的协作算法。CODE 的模块化、开放式软件架构允许多架无人机执行导航任务，并根据既定的交战规则进行发现、跟踪、确认和战斗。搭载CODE系统的无人机还可以召唤附近友军CODE无人机，增强作战能力。
DARPA 的 SwarmChallenge 计划将为无人系统开发自主群战算法，以提高群在复杂环境中运行的能力，而不会产生大量认知数据。该项目的主要挑战包括无人系统的密切协调、快速区域搜索、态势感知、决策和障碍清除。
DARPA 的分布式作战管理 (DBM) 项目致力于开发分布式作战管理系统架构、协议和算法，以开发决策助手，帮助操作员在对抗环境中面对中断的数据链路时保持井然有序的方式。驾驶载人和无人平台并控制车载传感器、电子战系统和武器系统。DBM 包括自主、态势理解和操作员工具三种功能算法，以支持以最小带宽融合和共享态势图像，以及在缺乏通信保障的环境中进行自适应规划和控制。
二、无人机群战能力分析与评价
集群需要引入人工智能和自主决策方法，需要强大的计算、感知和存储能力。它的高性能来自于机器对机器形成一个高弹性整体的冷漠：当内部无人机消失时，它对整个任务的执行几乎没有影响，而当集群或集群发生局部扰动时新添加的个体也可以弹性吸收。集群的核心是集群间网络，它可以基于互联网协议或其他形式的通信架构，使每个个体能够共享实时数据，从而保持对周围环境的总体感知。一方面，这种感知能力一方面保证了无人机集群能够在既定的任务规划和指挥官的指令下执行任务，另一方面也支持它在未知环境中有序完成复杂任务或面对重新规划的意外事件。任务的能力。
(一）动态聚能、以量取胜的优势
蜂群无人机的突出特点是依靠自主协同网络，在局部战场上形成压倒性的数量优势。角度封锁和压制对手的通信网络和防空系统，增加对抗的难度和成本，并在短时间内对对手造成伤害。运用集群战术、精准目标选择、快速机动、多维打击，整合相关作战要素，打通“侦察-控制-打击-评估”环节，形成新型敏捷、高效、精准的无人作战体系。通过无人机之间的信息实时交互、动态自主组合、集群协同渗透，最终完成一次高效的饱和攻击。
(二）分布式检测和攻击能力
无人机群可以充当分布式传感器和武器，当广泛分布时，可以相互协作以提高对目标的探测或打击精度。在探测感知方面，平台间可以使用不同频率、不同频段的探测设备，进行全光谱探测；在电子干扰方面，无人机可以协同确定相对位置，制定最佳攻击时间，使各平台发射电磁干扰。攻击波尽可能同时到达目标；在打击和破坏方面，无人机集群可以实现“分散兵力、集中火力”的分布式杀伤，在高效打击的同时兼顾自保。
（三）高生存能力和多次命中
当一个无人机群执行任务时，如果群中的其中一架无人机被摧毁，则可以重新配置其他无人机以快速填补空缺并推动任务继续进行。系统整体无懈可击，大大提高了任务的成功概率。为了验证集群战术的效果，美国海军研究生院的LocVPham对无人机集群突防“宙斯盾”系统进行了数百次模拟测试。2.8个突破防御，即使升级了宙斯盾系统，至少1个可以突破防御。如果无人机数量超过 10 架，宙斯盾系统只能拦截最先到达的 7 架。
（四）战斗成本的不对称收益
Pixie 无人机的预计成本为 700,000 美元，Coyote 仅为 1.50,000 美元，而 Harpoon 导弹的成本高达 120 万美元。借助集群战术，无人机系统可以快速消耗敌方空空导弹等高价值武器装备，凭借规模优势给敌方造成重大损失。
（五）有人-无人编队协同是重要一环
无人机群可以作为有人-无人编队作战的重要组成部分。在载荷配置方面，无人机搭载传感器、电子战系统、通信、定位/导航/授时、弹药等，有人机搭载通信系统、信息融合系统、指挥控制系统、武器系统。战斗时，无人机在前，有人机在后。无人机集群以预定路径飞向敌人的防空系统。目标数据被发送到后方的人机平台进行融合处理。目标确定后，后方大型作战平台可以投射武器进行域外打击，或者无人机携带的打击武器可以进行时间敏感的目标打击。高价值，
三、一种反无人机蜂群预警检测方法
与飞机和导弹等传统空中威胁一样，有效防御无人机群的第一步是及早感知威胁并提供预警。由于无人机群需要在指定平台上发射，且普遍具有飞行高度低（隐蔽性强）、发动机散热低（红外探测器难以检测到）等特点，应采用以下雷达预警方案。
(一）多层次、分布式预警防御系统
１、远中近程雷达分层配置
与“全球鹰”、“捕食者”等大型长航时无人机不同，小型无人机航程和作战半径有限，需要在防区外运输和发射。航母平台不仅是无人机群出现的标志，也是向后者传递指责和命令的神经中枢。鉴于“精灵”无人机最大作战半径可达900公里，远程投送使用C-130、C-17运输机或B-52轰炸机，雷达可以为这些飞机平台建立目标特征数据库。，利用远程预警雷达（500-1000公里）进行探测、分类识别，确认后引导导弹和战机攻击。远程雷达掠地角大、分辨率低，难以探测和跟踪雷达截面小、飞行高度低的集群无人机。中、近程三坐标预警雷达和低空填盲雷达用于监视和跟踪无人机群。萨博拓展了中近程“长颈鹿”敏捷多波束雷达对“低、慢、小”无人机目标的探测跟踪性能，验证了复杂环境下应对6架无人机的能力。该雷达可以发现100个空中目标，雷达截面积仅为0.001 m²，从地面杂波中识别无人机，并可与多种武器系统连接，对无人机实施攻击。任务。使得难以检测和跟踪具有小雷达横截面和低飞行高度的集群无人机。中、近程三坐标预警雷达和低空填盲雷达用于监视和跟踪无人机群。萨博拓展了中近程“长颈鹿”敏捷多波束雷达对“低、慢、小”无人机目标的探测跟踪性能，验证了复杂环境下应对6架无人机的能力。该雷达可以发现100个空中目标，雷达截面积仅为0.001 m²，从地面杂波中识别无人机，并可与多种武器系统连接，对无人机实施攻击。任务。使得难以检测和跟踪具有小雷达横截面和低飞行高度的集群无人机。中、近程三坐标预警雷达和低空填盲雷达用于监视和跟踪无人机群。萨博拓展了中近程“长颈鹿”敏捷多波束雷达对“低、慢、小”无人机目标的探测跟踪性能，验证了复杂环境下应对6架无人机的能力。该雷达可以发现100个空中目标，雷达截面积仅为0.001 m²，从地面杂波中识别无人机，并可与多种武器系统连接，对无人机实施攻击。任务。中、近程三坐标预警雷达和低空填盲雷达用于监视和跟踪无人机群。萨博拓展了中近程“长颈鹿”敏捷多波束雷达对“低、慢、小”无人机目标的探测跟踪性能，验证了复杂环境下应对6架无人机的能力。该雷达可以发现100个空中目标，雷达截面积仅为0.001 m²，从地面杂波中识别无人机，并可与多种武器系统连接，对无人机实施攻击。任务。中、近程三坐标预警雷达和低空填盲雷达用于监视和跟踪无人机群。萨博拓展了中近程“长颈鹿”敏捷多波束雷达对“低、慢、小”无人机目标的探测跟踪性能，验证了复杂环境下应对6架无人机的能力。该雷达可以发现100个空中目标，雷达截面积仅为0.001 m²，从地面杂波中识别无人机，并可与多种武器系统连接，对无人机实施攻击。任务。对“低、慢、小”无人机目标的检测和跟踪性能，验证了在复杂环境下应对6架无人机的能力。该雷达可以发现100个空中目标，雷达截面积仅为0.001 m²，从地面杂波中识别无人机，并可与多种武器系统连接，对无人机实施攻击。任务。对“低、慢、小”无人机目标的检测和跟踪性能，验证了在复杂环境下应对6架无人机的能力。该雷达可以发现100个空中目标，雷达截面积仅为0.001 m²，从地面杂波中识别无人机，并可与多种武器系统连接，对无人机实施攻击。任务。
２、雷达联网和双/多基地部署
集群无人机通过协作网络和分布式感知来提高作战能力。地基雷达也可以利用这一思路，通过雷达组网和分布式部署来提高预警能力。网络化雷达通过中心站进行统一管理和部署，利用通信链路连接不同系统、不同频段、不同工作模式的多个地面雷达系统，最后依靠融合处理技术。最全面、最可靠的情报。网络化雷达具有三大作战优势：一是可以凭借广域覆盖实现无缝监视；当它发生故障时，其他雷达系统仍能担负起警惕的重任，避免预警系统整体瘫痪；
与普通单基地雷达相比，双基地/多基地雷达可以有效应对无人机群的侦察、干扰和打击威胁。一是双/多基地雷达的发射机可以部署在战区后方甚至空中平台上，灵活机动，处于相对安全的位置；其次，高值接收机作为无源设备，具有良好的电磁隐蔽性，可以放置在前线前方，以获得最佳探测角度；第三，与网络化雷达一样，多基地雷达的分布式部署，可以大范围、多角度地探测无人机群，提高发现概率和识别能力；那么，多基地雷达一个发射器可以被多个接收器使用，一台接收机还可以接收多台发射机的信号，增强了系统的鲁棒性和生存能力；最后，凭借空间分集、系统分集、频率分集、极化分集和信息融合等优势，双/多基地雷达几乎可以抵抗所有有源和无源干扰。
３、空地一体探测
与地基雷达相比，空基预警平台可以突破地球曲率和地形遮挡的限制，实现更好的低空探测。空中预警系统包括预警机和浮空器。预警机不仅可以灵活机动地在大空域进行360°无缝探测，还可以作为空中指挥控制中心，指挥我方战机与敌机交战，使用机内电子战设备。电子侦察和电子干扰浮空器平台具有 360° 全覆盖、全天候、全天监视能力，运营成本低（400 美元/小时）。尽管如此，这两个空中平台仍然需要地面雷达协助：预警机运营成本高，续航能力有限，甚至空中加油也无法满足全天作战需求；浮空器体积庞大，移动缓慢，而且非常易于使用。成为攻击目标；此外，一般预警机和浮空器的最大作业距离在500公里左右，900公里外的“小精灵”运载平台难以捕获。因此，空地协同探测可以结合雷达系统功率大、覆盖全、全天候/全天候、成本低等优点。一般预警机和浮空器的最大作业距离在500公里左右，900公里外的“小精灵”运载平台难以捕获。因此，空地协同探测可以结合雷达系统功率大、覆盖全、全天候/全天候、成本低等优点。一般预警机和浮空器的最大作业距离在500公里左右，900公里外的“小精灵”运载平台难以捕获。因此，空地协同探测可以结合雷达系统功率大、覆盖全、全天候/全天候、成本低等优点。
(二）低/零功率辐射技术与系统
由于无人机群的主要作战目标是辐射电磁信号的雷达等电子设备，因此可以利用低功率甚至零功率的雷达辐射技术和设备来达到隐蔽探测和自卫的目的。低截获概率（LPI）雷达采用宽带自适应频率捷变、高增益天线、扩频波形、脉冲压缩、相干累加、参数随机化等方法提高主瓣增益系数和接收机信噪比。低峰值功率可捕获远距离的小目标。无源防空雷达本身不发射电磁波。它通过接收空中目标自身的电磁辐射或外部辐射源照射目标的反射信号来完成对目标的定位和跟踪。由于制导介质完全丧失，无人机群很难探测到无源雷达。此外，最近的局部战争证明，发展机动灵活的雷达静默战术可以大大减少电磁波的泄漏，防止雷达信号情报被侦察。
(三）具有颠覆性潜力的新机构雷达技术
多基地分布式协同探测系统能够全面感知战场态势，具有较强的抗干扰和抗破坏特性，但系统越大，运维成本越高，越容易暴露目标和被攻击。无源雷达虽然具有良好的电磁隐蔽性，但缺乏发射机配合，失去了探测的主动性和准确性。为了在不失去预警效能的情况下降低作战成本，除了规划雷达启动策略外，我们还可以专注于具有颠覆性潜力的新型系统雷达技术，例如微波光子雷达。
微波光子技术将光子/光学器件的高频、大带宽、低损耗、结构小巧紧凑的优点与传统微波雷达相结合，从而提高远距离探测和广角覆盖、目标成像识别、低空探测和低空探测。抗有源干扰能力和快速可重构性，有助于实现雷达系统的软件化和多功能化，减小系统体积、重量和功耗。世界首台微波光子雷达样机问世，实现了对非合作客机的跟踪测量。之后，雷达架构成功扩展到双频和多频，
四、对抗无人机群攻击的手段
鉴于集群无人机的低红外、低成本、高阻特性，使用地空导弹、空空导弹等高价值武器无异于大炮打蚊子，轻而易举。失去目标，经济成本太高；使用高射炮 尽管便携式导弹对单个短程、低空、低速目标具有较好的拦截效果，但不适用于无人机群的分布式作战。因此，干扰和打击方法必须具有成本低、覆盖范围大、性能高的优点。
(一）实施多路电子干扰全面压制无人机群战力
无人机本身体积小，容量有限，抗干扰功能相对欠缺。其导航系统、电子侦察系统、通信系统和联网协调系统在受到强电磁干扰时，很可能部分甚至全部失效。
定位导航系统是无人机按照预定路线飞行的保障。通常，无人机在飞行过程中依靠全球定位系统（GPS）和捷联惯性导航系统（SINS）进行定位和导航。但GPS存在信号强度弱、接收机响应能力差等缺点。如果 GPS 信号接收器受到干扰，无人机只能依靠 SINS 进行导航，并且 SINS 的累积误差会随着航程的增加而迅速扩大，导致定位精度下降，甚至导致无人机偏离预定路线。
无人机承载的任务载荷多为光电传感器和轻型合成孔径雷达。光电传感器的干扰方法包括制导欺骗干扰、测距欺骗干扰、致盲抑制干扰和烟雾干扰等。合成孔径雷达的干扰方法包括瞄准噪声干扰和欺骗干扰。
无人机群与后方控制平台的通信通常有两种方式：无人机与平台距离在视距内的视距通信，以及线外卫星中继通信视线。对于视距通信，可以使用多目标干扰、频率跟踪干扰和全频段阻塞干扰；对于卫星中继通信，只要破坏无人机发射机——上行——卫星转发器——下行——平台接收，终端的任何部分都可以使用。
无人机集群通过子网络语言相互通信并协调行动。通过发送适当的干扰信号，这种内部通信可能会被打断，使其自混乱。集群中的个体只能独立作战，集群战会退化为近战，战斗力会大打折扣。这种干扰甚至会在集群内部造成大规模碰撞破坏等连锁反应，最终将整个集群彻底摧毁。由于集群大多密集分布，因此这种子网语言可能对甚高频 (VHF) 信号敏感。
（二）使用定向能武器进行瞬时高能打击
１、激光武器
激光武器利用激光固有的单色性、方向性和高能量密度，具有直线攻击、瞬时打击、抗干扰能力强、战斗效率和成本比高等优点。高能激光照射在无人机上会导致机体发热、熔化或汽化，破坏机械结构或电子元件，从而损坏无人机。2015年8月，波音公司在“黑镖”反无人机演习中展示了“紧凑型激光武器系统”的反无人机能力。该系统可以通过中波红外传感器识别和跟踪40公里范围内的地面和空中目标，激光束可以聚焦在37公里范围内。
尽管如此，激光武器打击无人机群还有很多困难需要克服：一是激光能量转换效率低，光束功率密度低，无法实现“瞬间毁灭”杀伤能力；其次，激光在大气传输中的衰减相对较低。强，受天气影响大，不具备全天候作战能力；第三，目前的激光武器体积大、重量大，机动性不强，难以跟上灵活的舰队；第四，激光武器的光束太窄，只能一次攻击无人机目标。
２、高功率微波武器
高功率微波武器是一种具有软杀伤和硬杀伤作用的定向能武器。它可以发射峰值功率超过100兆瓦、频率在1到300GHz之间的电磁脉冲，通过天线进入目标系统。击穿并烧毁电子元件，从而损坏目标。与激光武器相比，微波武器的作用范围更远，受天气影响更小。攻击时只需要确定大致方向，无需精准瞄准，火力容易控制。微波武器辐射的大功率、广角（多为扇形或圆锥形）电磁波脉冲具有大面积杀伤能力，可作为盾牌保护整个星团。另外，由于发射的波束具有一定的方向性，它可以避免损坏自己的电子设备。近年来，雷神公司一直在为美国陆军进行陆基高功率微波（HPM）武器的演示。演示原型安装在一个 6 米的容器中。它基于大功率磁控管，可用于目标跟踪。带制导提示的火控雷达可实现空中全覆盖。2013 年，该系统在美国陆军火力卓越中心成功地针对多架无人机进行了演示。带制导提示的火控雷达可实现空中全覆盖。2013 年，该系统在美国陆军火力卓越中心成功地针对多架无人机进行了演示。带制导提示的火控雷达可实现空中全覆盖。2013 年，该系统在美国陆军火力卓越中心成功地针对多架无人机进行了演示。
（三）研发“幕布”式拦截武器，提高无人机杀伤效率
“幕布”式武器发射后，在大空间内分散成幕布状结构，可通过地基或空基平台发射。
几年前，DARPA 评估了一种名为“快速捕获或禁用无人机”的小型防空概念武器，该武器使用管式发射器携带红外接近传感器，可喷射泡沫或网状物，网状物的导电碳纤维可以禁用无人机的通讯系统。Open Factory研发生产的SkyWall100小型无人机拦截系统也属于这一类武器。该系统射程100米，由肩扛式发射器和拦截网弹组成。发射器配备了光学智能瞄准器。网络发射后，它会在空中产生大范围的覆盖，将目标无人机包裹起来并使其失效。
（四）载人战机依托空中优势，在空中摧毁无人机集群
虽然近年来无人机技术有了长足的进步，但无人机装备也从单纯的监视侦察发展到携带“地狱火”导弹进行对地攻击，甚至还诞生了可以执行各种任务的无人作战飞机，但控制力较弱空中能力是所有无人机的共同问题。具有高机动性和灵活性的载人战斗机可以使用大炮等机载武器随意猎杀无人机群。此外，有人战斗机还可以利用机载电子对抗设备干扰无人机群，用“幕布”武器代替空空导弹，提高拦截概率和性价比。
（五）使用雷达诱饵进行欺骗以消除无人机群威胁
由于无人机群的目标主要是基于雷达的综合防空系统，因此可以使用雷达诱饵来对抗威胁。雷达诱饵主要包括标准干扰诱饵、二手雷达诱饵和同频中继诱饵。标准诱饵是指在雷达附近放置一个或多个与雷达发射信号具有相同特性的标准干扰源。当无人蜂群来袭时，雷达指挥控制中心可以统一控制，利用闪烁和两点源相干干扰进行欺骗。使用非相干干扰和多点源诱饵等方法，蜂群无法准确跟踪雷达信号；使用旧雷达诱饵是指使用放置在假位置的废弃雷达来模拟作战雷达的电磁辐射特性，并用虚假信号引敌无人。飞机集群偏离正确的目标；同频中继诱饵利用多个雷达中继交替工作，使集群难以连续跟踪某一个雷达，从而抵消其探测、干扰和打击能力。
蜂群无人机作战将动物王国的蜂群行为与小型无人机系统相结合，集数量大、灵活、分布式打击、抗破坏、成本低等优点于一体。这是一项改变游戏规则的新操作。威胁。为及时发现此类威胁，可通过远-中-近-近距离分层布放、双多基地分布式部署、空地网协同等方案，建立完善的雷达预警体系。 ，可以研制微波光子雷达。具有颠覆性潜力的雷达探测技术与装备；为了有效对抗这种威胁，应该对无人机群进行广泛的电子软杀伤攻击，使用联网雷达或使用雷达进行欺骗，以及使用载人战斗机在空中拦截和摧毁它们。并发展具有大覆盖、广角、定向攻击能力的“幕布”武器和定向能武器（特别是高功率微波武器）等武器系统。
