无人集群试验评估现状及技术方法综述

试验评估是促进装备系统作战能力生成和实战化应用的重要手段。无人集群依靠自组网实现复杂交互, 具备典型的智能性和涌现性, 开展无人集群试验评估研究面临着指标不清、标准模糊、技术方法落后等难题。为了进一步推动无人集群试验评估理论研究, 对国内外已开展的无人集群试验评估相关规划和项目实践现状进行了概述。面向评估指标设计和评估方法研究两个试验评估关键环节, 首先对已有无人集群评估文献中使用的指标进行了分类梳理, 并分析了现有研究在指标选取和构建方面的特点与不足; 然后, 结合不同无人集群关键技术研究中涉及的评价指标, 提出了面向无人集群关键技术能力的评估指标设计思路。在此基础上, 根据具体含义及计算方式, 将已有指标划分为基础指标和综合指标2类, 分类介绍了可用的评估方法, 期望为后续无人集群试验评估的指标构建和评估方法选取工作提供一定借鉴。 人工智能技术的迅速发展使得智能化的网络信息体系 成为军事领域的重要变革趋势，未来战争逐渐呈现出无人化 和智能化的特征［１］。近年来，各国高度重视无人装备的相关 研究，单体无人装备的性能大幅提升，但其完成任务的能力 始终有限，无人集群协同作战应运而生。无人集群最初由无 人飞行器发展而来［２］，是群体智能与无人系统相结合的产 物［１］。其概念可描述为：无人集群是由一定数量的智能和非 智能无人装备，以单平台装备的作战能力、自主协同技术和 集群控制算法为基础，以平台之间的自组网通信为支撑，围 绕任务目标，模拟自然界生物集群形成的具有功能分布化、 行为涌现性特征的作战体系［１，３４］。目前，无人集群大致可分 为无人机集群、地面无人车集群、水面无人艇集群、水下无人 潜航器集群以及上述无人装备的跨域联合［５］。上述同构或 异构无人集群通过个体之间的自主协同实现作战能力涌现， 达到“１＋１＞２”的效果，成为未来战场中的颠覆性力量。无 人集群自主协同是指在无人参与或人工监测下，具备一定自 主性的集群个体既能够独立地完成给定任务，又能够自发地 交互协同完成群体任务［６７］。实现自主协同是构建无人集群 的根本目的，也是其最终发展目标。近年来，世界各主要军 事强国面向自主协同的无人集群开展了大量的研究项目，内 容集中于无人装备平台技术研发、集群自主协同技术探索、 作战样式设计以及相关演示验证等方面。但在整体上，无 人集群的研究仍处于技术探索和发展融合阶段，为验证能 否满足理想的作战需求，还需要进行大量的试验评估工作。 试验评估是试验鉴定的重要环节，装备试验评估是在 科学组织试验的基础上，依据对试验所得数据的综合分析， 得到装备性能、作战效能、适用性等方面的正确评价结论， 为确定装备是否满足研制要求和使用需求提供依据。无人 集群的试验评估是其从作战概念走向实际应用的重要桥 梁，对于检验无人集群发展水平、指导无人集群实战化应用 具有重要意义。在概念界定上，无人集群试验评估尚无统 一定义。梁晓龙等［１］在已有研究和实践基础上认为，无人 集群试验评估是通过提供科学规范的评估过程、方法，以及 置信度高、适应性广的评估模型，得到对集群自主协同能 力、系统健壮性和作战效能等的量化评价。基于该认识，本 文将现阶段的无人集群试验评估描述为：基于高置信度的 评估指标和模型，实现对无人集群自主协同特征的有效描 述，以明确试验数据需求并完成数据获取与综合分析，达到 对无人集群的性能、作战效能及潜在的作战适用性、体系适 用性等进行评价的目的，为无人集群是否满足研制要求和 使用需求提供依据。 区别于传统的装备系统，自主协同的无人集群执行任 务时具有鲜明的系统涌现性特点，整个集群在作战过程中 需要对瞬息万变的作战环境做出动态的智能决策和协同调 整。因此，无人集群试验评估存在着评估指标设计难、评估 模型要求高等特点［８］，传统试验评估理论已难以适用。针 对这一现实问题，本文在对国内外无人集群试验评估规划 和项目实践现状进行总结的基础上，重点对评估指标设计 和评估方法选取两个关键技术环节的研究进行了系统地分 析和梳理，为后续无人集群试验评估工作提供借鉴。 本文结构组织如下：第１节介绍国内外在无人集群试 验评估规划和项目实践方面的研究现状；第２节在对已有 无人集群评估研究中使用的指标进行梳理和分析的基础 上，进一步对各无人集群关键技术涉及的评价指标进行了 描述总结，给出了对各关键技术能力进行评估的指标设计 思路；第３节按照具体含义和计算方式将无人集群评估指 标分为基础指标和综合指标，并分类介绍了无人集群试验 评估方法；第４节对本文内容进行总结。