从 7 月 13 日到 8 月 3 日,陆军第 76 集团军在实战化演练中,首次对外展示了无人机蜂群与机器狼群联合作战的模式。其中,小型穿越机型无人机凭借灵活身形和高速机动能力,能在复杂环境中穿梭,其搭载的实时传输设备如同 “千里眼”,让指挥方及时掌握包括隐蔽火力点、移动装甲及集结部队在内的敌方动态,为精准决策提供依据,显著提升作战效率与成功率。部分无人机还承担起 “空中打击” 角色,依靠先进导航与目标识别技术,将弹药精准投送至敌方关键位置实施轰炸;更有甚者可替代巡航导弹执行自杀式攻击,面对坚固工事或高价值目标时,携带炸药俯冲撞击引发剧烈爆炸,以较低成本突破部分防御体系,产生强大破坏力。
在现代战争形态加速演变的背景下,蜂群、狼群无人作战模式凭借其低成本、高冗余、强突防等优势,成为各国军事领域的研究热点。这类作战模式的核心在于将数十甚至上百架(艘)无人装备通过通信组网连接成有机整体,实现信息共享、协同决策和分布式作战。通信组网作为支撑这一模式的 “神经中枢”,其性能直接决定了无人集群的作战效能。与传统单平台通信不同,蜂群狼群的通信组网需满足高动态、高抗毁、低时延、自组织等特殊需求,是一项融合多种通信技术、网络协议和智能算法的复杂系统工程。
一、蜂群狼群通信组网的核心需求:适应复杂战场环境
蜂群狼群无人作战场景具有环境恶劣、对抗激烈、节点动态变化等特点,这对通信组网提出了远超民用网络的严苛要求,具体可概括为以下四个方面:
高动态拓扑适应能力
无人集群在作战过程中,节点会不断调整位置、速度和姿态,如无人机群的编队变换、狼群无人艇的协同机动等,导致网络拓扑结构实时变化。通信组网必须能够快速感知这种变化,在毫秒级时间内完成节点发现、链路切换和路由重选。例如,当某架无人机因规避敌方火力而脱离编队时,网络需在 0.5 秒内重新建立与周边节点的连接,避免信息传输中断。同时,节点的加入与退出(如部分无人装备被击毁或补充新节点)也要求网络具备即插即用的自组织能力,无需人工干预即可自动完成网络重构。
强抗干扰与抗毁能力
战场环境中,敌方会采用电子干扰、电磁压制、物理摧毁等多种手段破坏通信链路,因此通信组网必须具备多层次的抗干扰机制。在信号层面,需采用跳频、扩频、直接序列扩频(DSSS)等技术,使通信信号在宽频段内快速切换,躲避敌方的瞄准式干扰;在协议层面,通过加密传输(如 AES-256 加密算法)确保信息不被截获和篡改;在网络层面,采用多路径路由和冗余设计,当某条链路被切断时,自动切换至备用链路。例如,当蜂群中的某架无人机被干扰导致主链路失效时,网络可立即通过邻近 3 架无人机的中继链路维持通信,确保数据传输的连续性。
低时延与高可靠数据传输
无人集群的协同作战依赖实时信息交互,如目标坐标共享、战术指令分发等,这要求通信组网的端到端时延控制在 100 毫秒以内。对于需要精确协同的任务,如无人机群的同步突防、无人艇的联合拦截,时延甚至需压缩至 10 毫秒级,否则会因动作不协调导致作战失败。同时,数据传输的可靠性至关重要,关键信息(如目标锁定指令)的传输成功率需达到 99.9% 以上。为实现这一目标,组网技术需结合自动重传请求(ARQ)、前向纠错(FEC)等机制,在信号衰减或受干扰时,通过重传或纠错码恢复数据。
轻量化与低功耗设计
蜂群狼群中的无人装备通常体积小、载荷有限,如小型无人机的重量仅数公斤,无人艇的供电能力也受限于电池容量。这要求通信设备必须轻量化、低功耗,避免占用过多载荷或消耗大量能源。例如,无人机搭载的通信模块重量需控制在 100 克以内,待机功耗不超过 5 瓦,以保证其续航能力满足作战需求。同时,通信协议也需简化冗余字段,采用高效的调制解调方式(如正交频分复用 OFDM),在有限的硬件资源下提升通信效率。
二、通信组网的技术架构:多层级协同的网络体系
蜂群狼群的通信组网采用 “分层设计、全域覆盖” 的技术架构,通过不同层级的网络协同,实现从单集群内部到跨集群、与指挥中心的全方位通信。这种架构可分为三个层级:
集群内部自组织网络
这是蜂群狼群通信的核心层级,负责集群内各节点之间的实时信息交互,采用无线自组织网络(Ad Hoc) 技术构建。节点之间通过多跳中继的方式传输数据,无需依赖固定基站,适应动态变化的作战环境。例如,在无人机蜂群中,每架无人机既是数据的发送者和接收者,也是中继节点,当某节点与目标节点距离过远时,可通过中间节点转发数据。为提高传输效率,网络采用分布式路由协议,如优化链路状态路由协议(OLSR)或动态源路由协议(DSR),各节点根据实时链路质量自主选择最优传输路径。此外,为避免信道拥堵,还会采用时分多址(TDMA) 或频分多址(FDMA) 等多址接入技术,合理分配信道资源,确保多节点同时通信时不产生干扰。
集群间协同网络
当多个无人集群(如无人机蜂群与无人艇狼群)协同作战时,需要建立集群间的通信链路,实现跨集群的信息共享和任务协同。这一层级通常采用中远程无线通信技术,如微波中继、卫星通信或高空平台通信(如系留气球搭载的通信中继站)。例如,无人机蜂群可通过其中的高空长航时无人机作为中继节点,与地面的无人车集群或海上的无人艇狼群建立通信,中继节点与集群内部网络通过短距离无线技术(如 WiFi 6、ZigBee)连接,与其他集群则通过微波或卫星链路传输数据。集群间通信需重点解决不同类型无人装备的通信协议兼容问题,通常采用网关设备进行协议转换,确保数据格式的一致性。
与指挥中心的远程通信
无人集群需与后方指挥中心保持联系,接收高层级的作战指令,并回传战场态势信息。这一层级的通信距离通常在数十至数百公里,需采用远距离通信技术,如超短波、短波、卫星通信等。其中,卫星通信是实现全域覆盖的关键技术,尤其在远洋、荒漠等无地面通信基础设施的环境中,可通过低轨卫星星座(如 Starlink、鸿雁星座)提供高速率、低时延的通信服务。例如,海上无人艇狼群在远洋执行任务时,通过卫星链路将实时海况、目标踪迹等信息传回指挥中心,同时接收指挥中心的战术调整指令。为应对卫星信号可能被干扰的问题,还会结合短波通信作为备份,利用天波传播实现超视距通信,确保指挥链路的连续性。
三、关键技术支撑:实现高效协同的核心手段
蜂群狼群通信组网的高效运行,依赖于一系列关键技术的突破,这些技术涵盖了物理层、网络层、应用层等多个层面:
动态频谱感知与认知无线电技术
战场电磁环境复杂多变,可用频谱资源有限且易受干扰,动态频谱感知技术可使无人节点实时监测周围频谱使用情况,识别空闲信道并动态接入,提高频谱利用率。认知无线电技术则进一步赋予节点自主学习和决策能力,通过分析历史通信数据和干扰模式,预测频谱变化趋势,提前调整工作频率,主动规避干扰。例如,当某一频段被敌方干扰时,认知无线电可在 10 毫秒内切换至其他空闲频段,并通知集群内其他节点同步调整,确保通信不中断。
分布式协同通信协议
传统的集中式通信协议难以适应蜂群狼群的动态特性,分布式协同协议通过将网络控制功能分散到各节点,实现自主决策和协同通信。例如,在路由选择上,各节点根据本地收集的链路质量、节点负载等信息,独立计算最优路由,并通过与邻近节点的信息交互,实现全局路由的优化。这种分布式架构不仅降低了对中心节点的依赖,提高了网络的抗毁性,还能减少信息交互的冗余,降低网络时延。某型无人机蜂群采用分布式路由协议后,在 30% 节点失效的情况下,仍能保持 80% 的通信成功率,且端到端时延控制在 50 毫秒以内。
波束成形与 MIMO 技术
在物理层,波束成形技术通过调整天线阵列的相位和幅度,将无线信号聚焦于目标节点方向,提高信号强度和传输距离,同时减少对其他方向的干扰。多输入多输出(MIMO)技术则通过使用多个发射天线和接收天线,在不增加频谱资源的情况下提升通信速率和可靠性。例如,无人机搭载的 MIMO 天线系统可同时与 4 个邻近节点建立通信链路,每个链路的传输速率可达 100Mbps,满足高清图像、实时视频等大数据量传输需求。波束成形与 MIMO 技术的结合,使无人集群在复杂电磁环境中仍能保持稳定的高速通信。
边缘计算与节点智能化
随着无人装备计算能力的提升,边缘计算技术被引入通信组网,使数据处理和决策在集群内部节点完成,减少向指挥中心传输的数据量,降低网络负载和时延。例如,无人机蜂群在探测到多个目标时,可通过边缘节点对目标信息进行初步融合和识别,仅将威胁等级最高的目标数据传回指挥中心,大幅减少传输带宽需求。同时,节点的智能化还体现在自主协商和任务分配上,通过内置的智能算法,各节点可根据自身状态和任务需求,动态调整通信优先级和数据传输量,实现全局资源的优化配置。
四、面临的挑战与未来发展趋势
尽管蜂群狼群通信组网技术已取得显著进展,但在实际应用中仍面临诸多挑战,同时也呈现出明确的发展趋势:
当前面临的主要挑战
高密度节点的干扰问题:当集群节点数量超过 100 个时,节点间的信号干扰急剧增加,导致通信链路质量下降,如何在高密度场景下实现无干扰通信仍是亟待解决的难题。
复杂地形的信号衰减:在城市、山地等复杂地形中,无线信号易受遮挡、反射等影响,产生多径效应,导致信号失真或中断,影响通信可靠性。
能源与载荷限制:小型无人装备的能源和载荷有限,难以搭载高性能通信设备,如何在有限资源下平衡通信性能与续航能力,是制约组网效能的关键因素。
未来发展趋势
智能化与自进化:引入人工智能和机器学习技术,使通信网络具备自学习、自优化能力,能够根据战场环境变化自动调整通信策略,不断适应新的干扰模式和作战需求。例如,通过深度学习算法分析历史干扰数据,预测敌方干扰策略,提前调整跳频序列和功率参数。
空天地一体化组网:融合卫星、高空平台、地面 / 海面节点等多种通信资源,构建全域覆盖、无缝切换的通信网络,实现从近程到远程、从低空到高空的全方位通信保障,满足跨域协同作战需求。
量子通信技术应用:量子通信具有抗干扰、防窃听的天然优势,将其引入蜂群狼群通信组网,可实现绝对安全的信息传输,有效抵御敌方的电子侦察和干扰,为高保密等级的作战指令传输提供保障。目前,量子通信在小型化、低功耗方面的研究已取得突破,未来有望在无人集群中得到广泛应用。
蜂群狼群无人作战模式的通信组网是现代军事通信的前沿领域,其技术发展直接关系到无人集群作战效能的发挥。通过不断突破关键技术,优化网络架构,提升抗干扰和自适应能力,通信组网将为无人集群的协同作战提供更加强大的 “神经中枢”,推动未来战争形态向更加智能化、分布式的方向演进。
五、总结
综上所述,蜂群狼群无人作战模式的通信组网作为支撑集群协同作战的核心支柱,其设计与运行贯穿了从技术架构到实战需求的全维度考量。从满足高动态拓扑适应、强抗毁性、低时延高可靠及轻量化低功耗等核心需求,到构建集群内部自组织网络、集群间协同网络与指挥中心远程通信的多层级架构,再到依托动态频谱感知、分布式协议、波束成形与边缘计算等关键技术实现高效协同,每一环都彰显了其在复杂战场环境中的关键价值。尽管当前面临高密度节点干扰、复杂地形信号衰减及能源载荷限制等挑战,但随着智能化自进化、空天地一体化组网及量子通信等技术的持续突破,通信组网必将不断升级,为无人集群赋予更强的协同作战能力,深刻重塑未来战争的形态,成为国防科技领域不可或缺的战略支撑。