《反介入?yún)^(qū)域拒止（A2AD）環(huán)境中自主巡航導(dǎo)彈蜂群行為的 ...

數(shù)碼桃桃

現(xiàn)代綜合防空系統(tǒng)（IADS）所帶來的日益復(fù)雜的反介入?yún)^(qū)域拒止（A2AD）威脅，加上高端隱形平臺所提供的日益強大的優(yōu)勢，促使美國空軍高級領(lǐng)導(dǎo)人投資于徹底改變2030年及以后的空中力量。這一新設(shè)想的一個突出因素是蜂群武器，其目的是通過用大量低成本、可損耗的航空資產(chǎn)來壓倒國際航空運輸系統(tǒng)，并通過自主能力來解決這一挑戰(zhàn)。這項研究提出了一個框架，按照三個獨立的維度對不同級別的自主能力進行分類，即單獨行動的能力、合作能力和適應(yīng)能力。使用模擬、集成和建模高級框架（AFSIM）構(gòu)建了一個虛擬作戰(zhàn)模型，模擬以有人駕駛的穿透式轟炸機和自主巡航導(dǎo)彈群為特征的友軍空襲包與以A2AD角色行動的敵軍IADS之間的交戰(zhàn)。通過使用自主性框架作為設(shè)計實驗的基礎(chǔ)，評估了不同水平的自主性對攻擊包性能的影響。對實驗結(jié)果的分析揭示了哪些方面和什么級別的自主性對促進這一模擬場景的生存能力和殺傷力最有影響。

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1. 引言

1.1 動機和背景

戰(zhàn)爭的技術(shù)性質(zhì)正在迅速發(fā)展，人們越來越重視對大量數(shù)據(jù)的收集、處理和決策。隨著指揮與控制（C2）決策空間的復(fù)雜性增加，指揮系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)有信息采取行動的速度越來越成為一個限制性因素。具有不同程度的人與系統(tǒng)互動的自主系統(tǒng)為緩解這一不足提供了機會。美國2018年國防戰(zhàn)略（NDS）[18]明確要求國防部（DoD）"廣泛投資于自主性的軍事應(yīng)用"，作為促進大國競爭優(yōu)勢的一項關(guān)鍵能力。
參與大國競爭的一個自然后果是反介入?yún)^(qū)域拒止（A2AD）環(huán)境在聯(lián)合沖突的所有方面擴散。從美國空軍（USAF）的角度來看，現(xiàn)代綜合防空系統(tǒng)（IADS）構(gòu)成了卓越的A2AD威脅，這嚴重抑制了通過常規(guī)手段建立空中優(yōu)勢的前景[2, 20]。這一挑戰(zhàn)促使部隊結(jié)構(gòu)的優(yōu)先事項發(fā)生了變化，因為將能力集中在相對較少的高端系統(tǒng)中的感知風(fēng)險越來越大。美國空軍科學(xué)和技術(shù)戰(zhàn)略[26]設(shè)想，數(shù)量龐大的低成本、易受攻擊的航空資產(chǎn)將很快發(fā)揮曾經(jīng)由數(shù)量有限的高價值資產(chǎn)完成的作用。這種大規(guī)模的蜂群的任務(wù)規(guī)劃和空戰(zhàn)管理（ABM）工作的規(guī)模可能很快超過人類的認知能力，這使得它成為非常適合自主性研究和開發(fā)的應(yīng)用領(lǐng)域。
1.2 問題陳述

本研究試圖評估幾種自主巡航導(dǎo)彈群的行為對A2AD環(huán)境中藍方（友方）空中性能的影響。具體來說，所研究的A2AD場景考慮了紅方（對手）的IADS被藍方聯(lián)網(wǎng)的自主巡航導(dǎo)彈群吸引，以促進穿透式轟炸機的后續(xù)打擊。在任務(wù)規(guī)劃時沒有考慮到的突然出現(xiàn)的威脅，可能會進入該場景以增加紅色IADS的力量。蜂群必須在沒有外部反彈道導(dǎo)彈的幫助下，檢測并應(yīng)對這些突發(fā)威脅以及任何其他對抗性任務(wù)參數(shù)的變化。A2AD場景的建模是使用模擬、集成和建模高級框架（AFSIM）完成的。
1.3 研究問題

為了解決問題陳述，本研究將對以下問題提供答案：
1.具有自主反彈道導(dǎo)彈能力的巡航導(dǎo)彈蜂群能在多大程度上提高藍方空襲包在A2AD環(huán)境下的生存能力（即避免被紅方IADS發(fā)現(xiàn)和摧毀的能力）？
2.具有自主反彈道導(dǎo)彈能力的巡航導(dǎo)彈群能在多大程度上提高A2AD環(huán)境下藍方空襲包的殺傷力（即探測和摧毀紅方IADS元素的能力）？
1.4 論文的組織

本論文的其余部分包含四章，組織如下：第二章對包括自主性、A2AD環(huán)境、基于代理的建模和仿真（ABMS）以及實驗設(shè)計（DOE）等主題的參考材料進行了回顧。第三章建立了A2AD場景、AFSIM模型實現(xiàn)和實驗設(shè)計的結(jié)構(gòu)，作為本研究的框架。第四章介紹了實驗?zāi)M運行的結(jié)果和附帶的分析。最后，第五章討論了從這項研究中得出的結(jié)論，以及對未來研究方向的建議。

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