引用格式：：周新，黄亮，陈怡超，等 .基于网信体系的有人无人集群指挥控制［J］.指挥信息系统与技术，2024，15（3）：19-27
首先，梳理了国外有人无人作战集群指挥控制（指控）能力发展应用水平，对有人无人集群作战模式以及难点进行了分析；然后，为克服需求复杂、优化配置难、互操作难和自主决策难等一系列问题，面向无人机、无人车和无人艇/潜航器等无人装备，提出了一种基于网络信息体系的有人无人作战集群指控体系架构，探讨其能力生成机制与系统能力特点；最后，提出了重点突破异构无人平台互操作、跨域安全泛在通信、分布式自主协同控制和集群协同任务规划4个方面指控关键技术，并给出其发展建议。
无人装备技术发展已成为重要军事变革方向。习在二十大报告中指出：研究掌握信息化智能化战争特点规律，增加新域新质作战力量比重，加快无人智能作战力量发展，统筹网络信息体系建设运用。纵观全球发展格局，能够正常的看到无人化和智能化已成为未来战争形态发展的主要趋势。21世纪以来，爆发的大部分冲突和战争中，如伊拉克战争、阿富汗反恐战争、纳卡冲突和俄乌战争，无人装备均得到大量应用，战争形态不断刷新，无人装备的形态、种类、应用场景范围和作战样式均在持续不断的发展、变化，其智能水平和作战效能不断的提高。尤其是自2022年初俄乌冲突以来，大、中、小数十型无人机装备已得到全面应用，遂行战场侦察、火力引导、察打一体和毁伤评估等多样化任务，在打击地面人员、装甲车辆、指挥所、通信站点和仓库等重要目标方面成效显著。无人装备的大范围运用正引起战争思维、战争形态和作战样式的深刻变化。
美军将无人技术列为5大支柱性技术之一，各军种已发布多项无人系统发展规划。美军在2014—2018年无人装备上的投入超过238亿美元，无人装备已成为美军重要的新质作战力量。
《2017—2042财年无人系统发展综合路线图》精确指出：互操作性、自主性和人机协同等方面是需要持续解决的核心问题。
美军为实现无人系统互操作性和融入联合作战体系，主导制定了一系列互操作性标准，并提出面向服务架构（SOA），以解决不同国家、不同军兵种各无人系统间的协同作战数据共享和战术控制等问题。通过建立适当的互操作性标准，包括技术体系、接口标准和标准的操作程序，可以有实际效果的减少购置成本、实现不同用户传感器数据的共享、简化操作和战术控制问题。
为实现该目标，以美国为首的北约于1999年发布了STANAG系列标准化协议，并在此后十余年间经过多轮次迭代，逐渐覆盖了无人机系统互操作应用的所有关键环节，形成一套完整的互操作标准体系。它适用于无人机（UAV）、无人水下航行器（UUV）和无人海面艇（USV）等无人系统。其核心是STANAG 4586《北约无人机控制管理系统（UCS）接口标准》，该标准对无人机系统体系架构、接口、通信协议、数据元素和消息格式等做出了详细规定。STANAG 4586无人机系统互操作性体系架构如图1所示。
除STANAG 4586之外，美军在国防部长办公室牵头组织下，联合陆军、海军和空军等多个部门共同拟制了联合无人系统体系结构（JAUS）系列标准。该标准适用于各种无人系统，旨在从系统层、子系统层、节点层和构件层4个层面构建一个无人系统开放体系，以解决各军种、各型无人平台协同作战时，无人系统间难以互连、互通、互操作的问题。JAUS互操作架构如图2所示。
此外，美军为提升无人系统互操作性，在开放式软件架构方面，还提出未来机载能力环境（FACE）和无人机控制段（UCS）。FACE由美国海军航空系统司令部提出，该软件架构通过通用操作环境，使符合规定标准的软件模块在各种不同有人和无人空中平台之间重用，有效破解软件密集型装备软件开发难、成本高、互相难以通用以及模块难以复用等难题。UCS是美国国防部2009年提出的面向未来海、陆、空军的无人机系统集成方案的基于面向服务的开放式体系架构。通过对无人机控制管理系统功能的吸收、整合和扩展，建立一个共同的基础服务体系，使UCS可以接入任意无人系统或与之通信并协同工作。当前，美国海军用于有人-无人混合舰艇编队的通用控制管理系统（CCS）就是基于UCS架构开发的。
美军通过全力发展无人系统的自主能力，希望有机会能够替代士兵完成枯燥、污染率高、危险系数大和超出人体极限的任务。同时，通过发展更高级的自主系统，增强有人和无人系统的行动能力，提高行动能力、指挥控制与ISR（情报、监视和侦察）能力、战备能力和保障能力等。
美国国防高级研究计划局（DARPA）于2014年启动拒止环境中协同作战（CODE）项目，旨在突破自主协同算法和监视控制技术，以增强无人机在拒止环境中的作战能力。重点突破单架无人机自主能力、便于操作人员指挥管理无人机的人-系统接口（HSI）、无人机编队自主能力和开放式架构4个方面。
2015年启动快速轻型自主性（FLA）项目，旨在开发一种新的导航、感知、规划和控制算法，使无人系统能够在未知、杂乱的环境中实现自主、高速飞行或机动，从而支撑无人系统在复杂环境下自主完成作战任务。重点解决无人系统导航与感知以及规划与控制2类问题。
美国陆军自2019年开始推进机器人系统指挥（CoRS）项目，旨在将AI（AI）和机器学习等新技术应用于有人无人任务指挥系统，以提升指控人员在有人/无人作战中的决策和执行能力。重点聚焦于：对机器人收集的有人无人作战数据来进行适当的管理、过滤和分发，让机器人成为士兵得力助手，从而使士兵能够更快、更有效地做出决策。图3给出了美军利用AI辅助进行情报处理和决策控制场景。
有人/无人机协同作战是美军无人装备作战运用研究的重点之一，美军已将各类无人平台视为与现役战斗机/轰炸机和导弹武器等有人操控武器并肩协同作战的装备，在突破一系列有/无人协同关键技术的同时，投入了大量精力进行有关验证。
2017年，DARPA开始立项推进进攻性蜂群使能战术（OFFSET）项目，旨在解决空中或地面无人集群协同管控和人机交互的问题，使得集群控制管理系统可同时精确灵活控制数百个无人平台，最终目标是使用250个或更多的无人系统在8个城市街区自主执行6小时的任务。关键使能领域为蜂群自主性、人与蜂群编队、蜂群感知、蜂群网络和蜂群后勤5个方面。
2019年，DARPA推出空战演进（ACE）项目，旨在利用人机协同实现高效率的“狗斗”，为美军空中作战提供可与人类匹敌，且可信、可扩展、由AI驱动的自主空战能力。该项目已从控制计算机屏幕上的模拟F-16战斗机进行空中“狗斗”，发展到实际控制一架F-16在实战环境中遂行任务。
2022年，美空军研究实验室（AFRL）开展天空博格（Skyborg）项目，旨在将AI应用于模块化无人机，使其具备快速更新、自主和灵活配置等能力。实现从简单算法到空域内的飞行和控制，以及到更复杂的、面向专业任务的AI算法。该项目计划将AI软件部署于多种无人机，使无人机与其他有人战斗机和轰炸机等可协同使用。
在地面有人无人协同作战方面，美国陆军开展“X班组”项目，于2018年进入系统开发试验阶段，旨在开发新的无人协同作战技术，并使其融入地面部队的作战体系，从而在不增加身体和认知负担的基础上提高班组的感知和作战能力。基于无人系统，重点实现精确交战、非动能交战、班组感知、班组自主协同和资源优化等，从而大幅度的提高和拓展传统意义上的步兵班组作战能力。图4给出了“X班组”项目目标——班组级有人无人协同城市作战的场景示意图；表1给出了“X班组”项目的目标能力。
美军于2012年左右推出的联合战场空间指挥控制管理系统（JBC2S），是美军武装防卫系统实施有人/无人协同指挥控制（指控，C2）的核心组成部分，旨在通过开发一系列低成本、可扩展和模块化的无人系统，满足前线部队的紧急防卫部署需求。系统可指控地面无人平台、无人艇和无人机等，支持无人系统数据采集、环境感知、任务规划、路径规划和任务监控等。
2018年，美国洛克希德•马丁公司推出模块化无人机控制软件（VCSi），旨在以安全可靠的方式部署于任何无人平台，从而进一步扩展人机任务组能力。借助该软件，操作员能同时控制规模达数十架无人机执行ISR任务，并能控制尽可能多的无人艇、无人机及高空伪卫星等无人装备来完成作战任务。图5给出了VCSi无人机控制软件场景。
雷神公司于2019年为美国海军开发了雷神通用地面控制管理系统（CGCS）。CGCS基于模块化、开放式架构，采用无人机控制段（UCS）标准，可促进无人平台软件的互操作性，适用于海面、水下和空中的无人系统，包括MQ-8B“火力侦察兵”无人直升机、MQ-4C“特里同”无人ISR飞机、MQ-25“黄貂鱼”舰载无人加油机以及其他水面和水下无人平台。该系统可同时兼容其他开放系统标准，如开放任务系统、通用指挥控制以及FACE。
俄军注重有人指控系统与无人装备的一体化协同运用，在2015年叙利亚军事行动中，通过“仙女座-D”自动化指挥系统和机器人操控系统，实现对机器人连队的精确控制。该系统集作战指挥、战场侦察、火力打击、对空防御和综合保障等功能系统为一体，具有车载指挥所和专用帐篷2种应用模式，支持对异构无人平台构成的无人集群进行精确控制，支撑集群化运用人机混合编成作战。系统对无人平台的指控能力在执行地面反恐作战任务中经过了实战检验。
2019年9月，俄军S-70“猎人”攻击无人机首次与苏-57战机组成编队进行联合飞行和互动，首次验证了“忠诚僚机”作战概念。图6给出了俄军“忠诚僚机”编队飞行场景。在俄乌冲突中，俄军大量使用“海雕-10”和小摩托等无人机，完成侦察、发送目标指示、校准火力和通信中继等任务，构建快速对地时敏目标杀伤链（示意图如图7所示），缩短了从发现到打击的反应时间。
俄军提出2030 年实现无人化战场目标。综合看来，在一线“无伤亡、无人员”的作战理念将成为未来俄军作战的重要趋势之一。
1) 重视打造通用的体系架构，提升系统互用性并融入体系。美军认为无人系统应能跨系统和跨领域运用，并与有人系统有机融合，方能释放其作战效能。为此，美军设计了通用体系架构，以支撑JAUS、UCS和无人系统联合通信架构（JCAUS）等领域系统架构的构建，并开展体系架构合理性验证与评估。
2) 强调人工智能等新技术运用，提升无人系统的作战效能。充分运用人工智能等前沿技术是对无人装备信息赋能的关键，是发挥无人集群作战优势的重要手段。为此，外军已先后立项OFFSET、ACE和Skyborg等多个前沿技术项目，加快探索新技术和新应用，并不断依托试验完善。
3) 强化人机协同和人机编队等技术，提升体系化运用能力。外军将有人无人协同作战定义为未来复杂环境下作战的基本样式。为此，有人-机器协同、机器-机器协同和大规模集群协同等技术成为各国研究热点，指导并约束着有人无人协同指控信息系统的发展。
1) 更加依赖通信网络。无人操控依赖于网络的稳定广域覆盖，无人操控及海量情报业务信息依赖于通信网络的带宽。因此，系统要高稳定、大容量、抗干扰、广覆盖、多承载和端到端的通信网络。
2) 规模效应越来越明显。无人作战可通过扩大集群规模来快速提升整体作战效能，其规模效应明显。因此，系统需能基于无人体系快速生成跨平台、跨系统能力。
3) 集群自主更加迫切。无人集群机动、感知、决策和打击行为要求高度自主，以支撑无人集群战斗效能释放。因此，系统需具备基于指控信息系统的无人集群群体智能。
4) 有人无人协同更加适变。复杂未知环境下的有人无人协同频次、业务和时效要求灵活性更好适变，以应对战场需要。因此，系统需在面向多域作战时能高度自适应且支持分布协同控制。
集群作战是发挥无人装备作战优势的重要样式之一，其示意图如图8所示。集群作战包括同构无人集群、有人无人集群和异构无人集群3种指控样式，其指控运用在任务-资源匹配度、行动颗粒度、协作有效性与行为自主性等方面均存在一定差别，这就要求有人无人集群指控系统应具备统一的指控机制与手段。其中，有人无人集群指控运用机理的关键是多维度、多约束和多要素的复杂体系最优化求解问题。
1) 有人无人作战需求复杂。当前无人装备依托人工操控及半自主方式开展行动，在编入有人力量后，其混合编队行为非线性特点显著地增强，作战概念、作战样式尚需进一步深化。当无人装备自主能力和任务适应性提高后，作战需求和作战样式会促进增加。
2) 有人无人资源优化配置难。受任务域、空间域、时间域和赛博域影响大，配置约束多，导致有人无人资源在不同规模、编组下的统筹优化运用难。
3) 跨域高可靠互连互通难。无人装备的操控尤其依赖通信网络，受自然地理及复杂电磁环境影响大，同时受无人平台的通信平台承载极限限制。
4) 多维情报的实时应用难。无人装备既是情报源又是情报应用节点，情报呈源多（有人无人各型装备）、型多（光、电、声和磁等）的特点，从情报侦察到情报知识的生成转化链路复杂。
5) 无人智能及自主决策难。单体智能、群体智能的一致性和鲁棒性复杂，同时，指挥人员决策意识与无人自主能力难以有效匹配。
本文遵循网络信息体系顶层设计框架，面向无人机、无人车、无人艇/潜航器等无人装备，按照网-云-端架构提出有人无人集群指控体系架构，如图9所示。架构包括跨域融合泛在网、虚实资源服务云和有人无人应用端，利用指控系统将各有人无人平台深度连接、聚合应用，以网赋能，以云聚能，以端释能，从而逐渐增强有人无人装备或无人集群的协同管控和资源调度等能力，充分的发挥有人无人作战体系效能。
1) 网：跨域融合泛在网。由各类固定、移动通信网络构成，网络覆盖地基、空基和天基。支持有人无人平台动态组网和随遇接入，满足无人集群操控高可靠、情报高容量、指控高时效和任务高动态等承载业务应用的需要。同时，充分的利用4G/5G/6G基础设施和应用终端，实现大范围、跨境、跨陆海空天各域的异构无人集群末端动态组网互连，灵活编组调整，实现泛在网络支撑下的有人无人集群域内可按需组网互连、跨域可动态接入组网。
2) 云：虚实资源服务云。由云计算存储、云信息服务和云安全服务等单元构成，作为指挥信息系统的核心，可全域多态部署，为有人无人作战集群和大规模无人集群提供各类信息服务和智能应用，如高精度地理信息服务、大规模有人无人集群协同多任务规划和动态资源调度等，实现“云来云去”。“云来”指从云中获取各类知识应用；“云去”指有人无人集群或大规模无人集群可为云提供资源、情报和节点服务等，发挥有人无人集群作战规模效应。图10 给出了为有人无人集群提供信息基础服务的“云”示意图。
3) 端：有人无人应用端。由有人无人装备承载的应用系统构成，在网络信息体系支撑和指挥信息系统应用物化下，利用网络+信息手段，将陆海空天各类有人无人装备战技能力转化为战斗力，将单体能力聚合为集群能力，支持韧性互连、敏捷指挥和自主协同，进而支撑集群多域协同和跨域联合作战，实现末端群体作战效能倍增。图11给出了有人无人集群指控体系中的“网-云-端”示意图。
有人无人集群指控体系能力生成机制是动态集成的。体系能力生成机制示意图如图12所示。在网络信息体系支撑下，有人无人集群利用体系网络互连、信息赋能的特点，依托指挥信息系统，可随遇入网从云中按需选配资源或服务，进而快速组装和集成，实时动态地构建有人无人集群应用系统，实现面向作战任务系统的能力，满足有人无人集群多样化作战任务需求。
基于网信体系的有人无人集群指控系统能力可归纳为6大能力特征（“6高”）：
1) 高融合架构，业务耦合的能力。支持指控操控一体、通信指挥一体，确保信息链路最优、指挥流程最简和业务运转最畅。
2) 高弹性规划，快速决策的能力。系统应具备高弹性、图形化、流程化和便捷化的任务规划能力。
3) 高韧性协同，自主协调的能力。系统可自主协调有人无人行动，支持实时给出协同方案并调整，实现有人无人集群“打不散、打不乱”。
4) 高可靠定位，动态抗毁的能力。系统应具备高可靠定位导航、动态抗毁的能力，支持天基定位导航失效时的高精度定位导航。
5) 高安全通信，灵活操控的能力。系统具备多种手段安全可信、灵活便捷的通信方式，支持利用民用加密安全网络对无人装备进行远程任务指令操控。
以无人机指示远程火力打击（远火打击）的任务场景为例，为缩短杀伤链闭环时间，实现信息引导与火力打击（信火）一体、发现即摧毁、指示即打击的作战能力，可应用基于网信体系的有人无人集群指控体系架构建立有人无人作战力量集群。依托该系统的高融合架构和业务耦合能力，在后方指挥授权前提下，提前建立从发现到打击的快速信息链路，将回传的无人机目标数据直接传递至远程火力，由后者实施快速打击；依托该系统的高韧性协同和自主协调能力，在无人机遇到软硬杀伤，失去任务能力的情况下，快速调配周边无人作战力量，接续抵近侦察任务，确保前方战场态势持续回传、远火打击目标情报不断。
为实现有人无人集群侦-指-打-评-支-保一体的体系化作战，提供侦察情报信息处理、有人无人任务规划、作战行动统一协调和统一调拨保障资源等集中式指控能力，以及集群信息收发、智能信息处理、互操作功能支撑等分布式服务能力，需突破包括异构无人平台互操作、跨域安全泛在通信、分布式自主协同控制和集群协同任务规划等一系列关键技术，夯实有人/无人平台成体系作战的能力基础。
为实现异构无人平台高水平的互操作能力，需解决目前指控、操控业务协议标准统一、业务信息高密度映射、通用基型终端适应各型无人装备等重难点问题。参考美军JAUS三级互操作能力，面向跨域跨类互操作、有无人平台互操作和无人集群互操作等实际要，从数据格式、接口要求和通信协议等互操作设计内容出发，以支撑指控系统对异构无人平台的成体系组织运用为目标，突破有人无人通用指控环境构建、可组件化便携终端等技术，构建通用有人无人指控组件，支持广泛适配于大中小型指控系统及便携终端，实现指控操控一体，支持就近接替指挥和全网接替操控。
为向无人平台提供“扰不乱、控不断”的基础通信网络，围绕异构无人平台跨域协同与指挥控制的通信需要，参考无人安全控制、集群安全组网和有/无人自主传输等方面的研究成果，重点突破高速宽带移动通信、跨域融合通信和互联网通信加密等技术，充分的利用各类固定有线G及短波、卫通等通信基础设施，实现境外作战或复杂对抗环境军用通信受扰情况下，局部利用加密宽带互联网络对无人装备下达任务指令，确保无人平台“不失控、不失联”。
为加速无人作战观察—判断—决策—行动（OODA）环路，充分的发挥无人平台自主能力，有效建立高自主智能水平的有人/无人作战体系，参考一致性控制、蜂拥控制和编队控制等无人集群协同控制方法，围绕集中式、分布式和混合式C2结构下的有人/无人、无人集群协同控制等典型场景，重点突破基于任务的闭环式协同控制和协同一致性、稳定性及鲁棒性控制等技术，实现有人无人分布式作战一线自主协同、灵活紧密协同，充分的发挥有人无人协同作战效能，达到无人集群你看我打、一点被毁友邻接替等作战应用效果。
为支撑无人集群高实时、高精度的任务规划能力，需要有效应对集群任务高动态、大规模和非线性等一系列特点，在集中式、分布式等不同C2结构下均能快速生成有效合理的任务规划，并在无人平台间迅速部署实施。为实现该目标，围绕目标分析、威胁评估、任务分配和路径规划等任务规划要素，借鉴智能算法等先进理论成果，重点突破规划“服务-模型-数据”解耦、任务自主理解、标准任务生成和任务规划引擎等技术，实现任务规划模型图形化、流程化和便捷化构建，满足按需构建任务规划应用模型的需要，支撑不同规模、不同组成的有人/无人平台作战体系的实时任务规划。
为实现直接、便捷、准确的实时战场情报和态势信息获取能力，需突破多传感器协同控制、多源侦察传感信息处理等关键技术，实现无人平台需通过对直接探测获取的可见光、红外、声音、雷达和电磁等传感信息的有效处理，也需要通过无人-无人、无人-有人的协同探测和融合处理，突破多异构平台协同探测、多源情报信息融合等关键技术，实现对战场信息的有效判别、确认甚至关联分析和推理，进而为无人平台、无人集群、有人/无人集群乃至更上层级的作战规划和决策提供依据。
综合来看，面向未来无人战争，为高效发展无人装备战斗力，提升有人/无人装备相结合的作战体系效能，需以网络信息体系为牵引，以指控系统为抓手，深入推动无人系统全面进步。在标准化方面，需瞄准互连、互通、互操作要求，健全网络通信、业务应用和装备形态等规范；在装备研制方面，需打造无人体系应用、承载平台、载荷设备和信息系统“四位一体”的生态；在关键技术方面，重点突破跨域高安全泛在通信、分布式自主协同控制和高动态非线性任务规划等技术，最终形成和发展出面向新时代军事斗争需求的、完整的无人作战装备体系。
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