《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(tái)所提供的日益強(qiáng)大的優(yōu)勢，促使美國空軍高級(jí)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(gè)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(yùn)輸系統(tǒng)，并通過自主能力來解決這一挑戰(zhàn)。這項(xiàng)研究提出了一個(gè)框架，按照三個(gè)獨(dú)立的維度對不同級(jí)別的自主能力進(jìn)行分類，即單獨(dú)行動(dòng)的能力、合作能力和適應(yīng)能力。使用模擬、集成和建模高級(jí)框架（AFSIM）構(gòu)建了一個(gè)虛擬作戰(zhàn)模型，模擬以有人駕駛的穿透式轟炸機(jī)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(dòng)的敵軍IADS之間的交戰(zhàn)。通過使用自主性框架作為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析揭示了哪些方面和什么級(jí)別的自主性對促進(jìn)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(dòng)機(jī)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(dòng)的速度越來越成為一個(gè)限制性因素。具有不同程度的人與系統(tǒng)互動(dòng)的自主系統(tǒng)為緩解這一不足提供了機(jī)會(huì)。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(jìn)大國競爭優(yōu)勢的一項(xiàng)關(guān)鍵能力。
參與大國競爭的一個(gè)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(kuò)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(yán)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(duì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)先事項(xiàng)發(fā)生了變化，因?yàn)閷⒛芰性谙鄬^少的高端系統(tǒng)中的感知風(fēng)險(xiǎn)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(jià)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(rèn)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(lán)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(lán)方聯(lián)網(wǎng)的自主巡航導(dǎo)彈群吸引，以促進(jìn)穿透式轟炸機(jī)的后續(xù)打擊。在任務(wù)規(guī)劃時(shí)沒有考慮到的突然出現(xiàn)的威脅，可能會(huì)進(jìn)入該場景以增加紅色I(xiàn)ADS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(jí)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(lán)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(lán)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）等主題的參考材料進(jìn)行了回顧。第三章建立了A2AD場景、AFSIM模型實(shí)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，作為本研究的框架。第四章介紹了實(shí)驗(yàn)?zāi)M運(yùn)行的結(jié)果和附帶的分析。最后，第五章討論了從這項(xiàng)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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