空空导弹智能化技术的发展与展望
刘代军 王超磊
摘要：阐述了空空导弹智能化对于未来空中作战的重要意义，从战略、技术、装备等角度总结概括了智能化在空战领域的发展情况。基于空空导弹自身特点和能力需求，结合未来空战作战背景，展望了未来智能空空导弹的发展以及对未来空战模式的影响，分析了空空导弹实现智能化需要突破的关键技术。
关键词：空空导弹;智能化;关键技术;未来空战
中图分类号：TJ760文献标识码：A文章编号：1673-5048（2019）01-0025-05[SQ0]
0引言
近年来，随着人工智能技术的爆发式发展以及在军事领域的广泛应用，其对于作战模式变革的推动作用也日益凸显。为夺取未来战场主动权，抢占智能化军事的战略制高点，世界各国智能武器装备研究进度明显加快，智能化战争时代也许比预料的来得更早、更快、更具颠覆性。
空空导弹作为夺取制空权和实施精确打击的关键武器装备，也将面临着未来智能空战带来的重大挑战。因此，智能化技术的研究与应用将是未来空空导弹发展的迫切需求和重要方向。主要体现在以下几个方面：
空空导弹智能化是适应未来复杂作战环境的重要手段。不断更新换代的干扰手段、多种类型的隐身目标、不断拓展的广域作战，将使未来的空战场呈现出更加混沌复杂的状态，不确定性大幅增加，空空导弹需要借助智能化技术实现目标精准识别、自主态势认知以及更强的抗干扰能力，以适应未来战场变化。
空空导弹智能化是实现与强敌博弈的能力需求。美国AlphaGo等人工智能的出现，已经展现出人工智能在战术博弈方面的强大优势和巨大潜力，美军也正在将此技术应用在空战对抗中。未来与强敌作战将由人与人之间的博弈逐渐转变为信息的博弈、智能的博弈。同时，隐身无人机等新型集群威胁对于传统空空导弹的作战效能也提出了重大挑战，协同作战、智能化作战已经成为发展趋势。面对敌我复杂的博弈态势，空空导弹需要具备智能决策、自主协同等能力，完成更为复杂的作战任务。
空空导弹智能化是未来体系对抗的必由之路。随着信息化的不断发展，作战体系进一步扩大与融合，未来空战将是体系之间的对抗。而智能化技术也将拓展至侦查、传输、指挥、控制、打击及评估等空战的各个环节，使得空战“OODA”链条中感知、判断、决策、执行等各个要素由传统的“以人为主”向“人工智能、机器学习、人机协同”方向发展，其中智能化空空导弹作为未来智能化作战体系中执行攻击的重要节点，是不可或缺的组成部分。
1军事领域智能化发展情况
目前，各军事强国均围绕未来智能化作战开展了全方位的研究工作。
从战略发展层面，美国提出了以人工智能为关键支撑技术的“第三次抵消战略”，图1为美国发布的《国家人工智能研究与发展战略规划》，提出了“分布式作战”、“蜂群”等一系列新型作战概念，推动了“智能化导弹”等相关项目的部署，加快了人工智能技术向武器装备和无人作战体系的转化进程。俄罗斯国防部长批准了《2025年前发展军事科学综合体构想》，英国制定了《机器人与人工智能》战略规划，日本防卫省发布了《防卫技术战略》，强调了发展人工智能技术的重要性。可见，各国已经开始将人工智能技术广泛应用于军事领域的研究，未来战争体系将是一个由各种智能武器节点构成的分布式自主化的作战网络。
从技术领域层面，美军提出未来重点关注的五大技术领域：能够在海量数据中提取最有价值信息的“深度学习系统”、能够将人的洞察力和计算机的准确性完美结合以更好更快决策的“人机协作系统”、能够用于人与无人系统并行作战的“人机战斗系统”、能够增强士兵能力的“辅助人类系统”、能够用于做好网络攻击准备的“网络使能及网络加强武器系统”。可见，美国已经开始将人工智能技术广泛应用于武器系统的研究，未来战争体系将是一个由各种智能武器节点构成的分布式自主化的作战网络。
从导弹装备层面，总体上来说真正意义上的智能导弹还未出现，但是智能化技术已应用于导航制导、任务规划、目标识别等方面，单枚导弹智能化水平得到了提高。俄罗斯“花岗岩”反舰导弹被认为是最早具备智能化特征的导弹之一，具备轨迹在线重规划、自动目标捕获、多目标分配打击、自主锁定和攻击等智能化特征，并最早引入“领弹”概念;俄罗斯新型“锆石”高超声速反舰导弹，在目标引导程序中集成了人工智能算法使得导弹可以自主规避防空火力的打击，同时能根据重要性对目标进行分类，自主选择攻击战术和实施方案;美国新型反舰导弹LRASM能依靠先进的弹载传感器技术和数据处理能力进行目标探测和识别，在无任何中继制导信息支持的情况下进行完全自主导航和末制导，智能完成打击任务，如图2所示;欧洲NSM导弹可以通过智能目标识别，选择目标的关键部位进行攻击，同时智能软件可以控制导弹占据有利阵位，实施多弹同时攻击，达到一定程度的协同。
在强博弈、高动态、强对抗的空空导弹领域，国内外正处于概念研究和单项技术攻关阶段，由于体积小、速度快、面临干扰多、攻击时间短和目标机动大等特点，对于智能化识别、智能化對抗和智能化协同都提出了更高的要求和更大的挑战。
2智能空空导弹未来展望
2.1智能化战争时代的到来
军事革命的发生并不是无源之水，而是在技术发展与需求变化的不断推动下，螺旋式上升发展的必然产物。工业革命的蓬勃发展催生出机械化战争时代，坦克、飞机、战舰的出现极大地拓展了人类的作战领域，而此时，信息获取与通讯能力等问题便随之而来;20世纪70年代以来，以微电子、通讯、网络以及系统集成等为代表的信息化技术突飞猛进发展，不可逆转地改变了战争形态，信息化战争时代便随之降临;而在未来，随着信息化的不断发展，信息接收与处理能力的需求不断提高，最终“信息载荷”将超越人类的极限，必须依靠人工智能技术辅助人类做出决策，智能化战争时代便应运而生，对抗层次将从“信息域”进一步提高至“认知域”。
2.2智能空空导弹对未来空战模式的影响
从第一代空空导弹投入实战开始，空空导弹的更新换代就成为促使空战体系不断发展的重要因素。空空导弹智能化技术的不断发展也将推动智能化空战时代的到来。
智能感知、智能决策、智能协同等一系列创新技术的应用与突破将牵引着空空导弹在智能化的方向上不断前进，将使单枚导弹具有“高智商”的自主能力和感知能力，使多枚导弹具备“高情商”的协同作战能力。未来真正意义上的智能空空导弹可以最大程度上实现攻击自主化，从而催生出新的空战模式，集群协同打击、群目标精准打击、欺骗式打击、巡飞式打击等新型作战样式将粉墨登场，对空战模式产生颠覆性的影响。
从信息保障层面来看，智能空空导弹将大幅减小对载机制导信息的依赖性，消除空空导弹攻击链中的信息短板，利用从体系获取的态势信息进行攻击，使空空导弹发射的灵活性大幅提高;从战术决策层面来看，智能空空导弹强大的自主能力和协同能力将为飞行员的决策提供更多的战术选择;从博弈对抗层面来看，智能化技术为未来空空导弹的能力拓展提供了更大的空间，通过算法的升级优化和机器的深度学习可以使智能空空导弹能力升级，更加有效面对未来不断出现的新型威胁和不断变化的干扰环境;从作战效能层面来看，智能空空导弹具有强大的“软实力”，在同等硬件成本的条件下，具有“强智能”的空空导弹作战效能将会大幅提升。
3空空导弹智能化的关键技术
空空导弹智能化是颠覆传统空空导弹的技术，是将人工智能技术应用于飞行控制、数据链路、弹道规划、任务决策、目标探测、对抗干扰等空空导弹打击链的各个方面，改变传统攻击样式，使空空导弹实现作战的局部自主或完全自主。面对未来空战的新样式、新威胁和新环境，空空导弹的智能化需要实现智能感知识别与对抗、自主规划与决策、多弹协同作战、灵活飞行、智能毁伤等技术。
3.1智能感知识别与对抗技术
为了适应未来空战的复杂作战环境和多种威胁，需要空空导弹具备智能感知识别与对抗能力，主要分为三个技术层面：
一是面向复杂战场的态势感知技术，主要指空空导弹够综合利用战场多源探测信息以及弹载传感器获得的地理信息和敌方武器发出的多维度信息，通过多传感器的异构信息融合以及智能计算处理，确定作战空间内的敌方态势。
二是面向空中威胁的智能目标识别技术，在通过弹载智能探测系统，利用红外、雷达等多模复合导引头实现多维探测的基础上，以仿真、试验结果以及专家经验为“大数据”，在多维特征空间中对目标识别问题进行精细化建模与学习，提高智能算法识别性能，通过与数据库中目标特征的对比实现对目标的快速精准识别，为导弹有效毁伤目标与作战效能评估提供信息保障。
三是面向干扰的对抗策略智能学习技术。从策略角度讲，干扰对抗过程可以看作是一个“非对称信息博弈”问题。空空导弹需要感知干扰变化状态，动态地做出最优的抗干扰决策与动作，以规避或者降低敌方施加的干扰对精确制导信息感知与处理过程的影响。借助强化学习技术可以实现空空导弹干扰对抗最优动作决策的智能学习与训练，从本质上实现干扰对抗全流程的智能化。
3.2自主规划与决策技术
攻击的进一步自主化是空空导弹智能化的重要体现。自主规划与决策技术是指通过弹载计算机智能算法使空空导弹在攻击过程中具备一定的推理、判断和决策能力，体现了空空导弹的认知智能，主要分为两个技术层面：
一是空空导弹实时弹道规划技术，根据作战任务、目标信息、战场环境信息、导弹自身状态、到达目标时间等，实时规划出最合适的飞行弹道，自主机动飞行，实现对指定目标的打击。
二是空空导弹智能决策技术，即多模复合制导空空导弹可以通过态势信息，在执行飞行员攻击指令的前提下进行一定的智能决策，针对目标、干扰特性与战场环境，自主改变制导方式、优化攻击方案，以提高导弹作战效能。
3.3多弹协同作战技术
网络中心战环境下，敌方目标通常以编队形式出现，具备较强的體系化综合防御、攻击能力。为提高空空导弹生存能力和攻击效能，协同作战已成为空空导弹智能化发展的重点方向之一。
空空导弹的多弹协同作战能力不同于传统单枚空空导弹独立完成攻击任务，在面对未来复杂作战任务时，通过多枚空空导弹之间高动态组网，实现基于信息共享的任务规划、弹道规划、协同探测和目标分配等功能，形成空空导弹智能集群式的新质作战能力。多弹协同作战可以克服单枚导弹探测体制局限与性能瓶颈，每枚导弹都作为一个高性能感知与决策的智能体，通过对战场信息和态势的感知，利用数据库智能学习与智能计算过程，根据作战目的与限制条件，共同完成空中攻击构型调整、协同搜索策略、目标智能分配等环节。同时，根据导弹自身属性和编队飞行情况，实时完成协同作战中每枚导弹的弹道规划，实现弹群的分布式智能化协作以及弹群集体智能决策。
3.4灵活飞行技术
随着“空天一体”、“多域联合作战”等概念的不断出现，未来空战战场范围将进一步拓展，空空导弹作战包络也将随之扩大。空气密度、温度、光线等自然环境的巨大差异，对空空导弹飞行中的动力、阻力和热防护等问题提出了挑战;同时，目标飞行性能的不断提升也对未来空空导弹的机动性能提出了更高的要求。因此，需要通过自适应智能飞行控制、自主导航与制导、智能材料与智能结构、能量智能管理发动机等手段，从控制、导航、材料、结构、能量等多个角度实现空空导弹更加灵活的飞行能力。
3.5智能毁伤技术
面对未来种类更加多样的空中威胁，空空导弹的毁伤方式也需要更加智能。智能毁伤技术主要是指空空导弹基于对目标的智能识别，根据目标类型、遭遇条件、环境条件等信息，辨识目标关键要害部位，自主选择起爆方式和方向，以达到对目标的最大毁伤效果。
4结束语
当前空空导弹面临着作战环境复杂、目标种类多样、作战效费比不高等一系列问题，积极发展空空导弹智能化技术有望成为破解空空导弹发展模式的瓶颈，是实现空空导弹跨代式发展的重要途径。
但是，智能化技术是在机械化技术和信息化技术基礎上发展起来的，智能空空导弹不是“银色子弹”，不可能一招制敌，需要指挥、控制、通信等体系的支撑和发展才能发挥最大效能。同时，智能是一个相对的概念，未来与强敌对抗是一个博弈上升的趋势，随着科学技术的不断发展，智能水平也会不断提高。
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