2020年新年伊始，美軍無人機用3枚導彈炸死伊朗將軍蘇萊曼尼，引發(fā)了新一輪對無人裝備技術與作戰(zhàn)樣式的研究與關注。蘇萊曼尼之死可以說是無人裝備實戰(zhàn)應用的一個典型案例。標志著經過十幾年的發(fā)展，以無人機為代表的無人裝備逐步形成戰(zhàn)斗力，進入實戰(zhàn)應用階段。正如在安世亞太《數字孿生體技術白皮書》中所提出到的，數字孿生體是無人裝備的天然組成部分。透過本事件的相關新聞可以分析推斷數字孿生技術在無人機及其它無人裝備（以美國為代表）中應用的大體技術狀態(tài)。

蘇萊曼尼事件回顧及推斷

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2020年1月3日，伊拉克當地時間1點45分，在巴格達機場，伊朗“圣城旅”旅長蘇萊曼尼乘坐車輛被美軍MQ-9“死神”無人機，用3枚AGM-114“地獄火”導彈擊中，蘇萊曼尼當場被炸身亡。

2020年1月8日，作為對蘇萊曼尼被殺的報復，伊朗向駐伊拉克美軍和聯軍部隊發(fā)射了十幾枚導彈。美軍駐伊拉克“阿薩德空軍基地”是伊朗報復襲擊的目標之一。在本次導彈襲擊中，雖然沒有造成美軍的重大傷亡，但據報道美軍無人機全部失聯，無人機操作員都以為必死。

結合相關資料，可以分析推斷出：當前美軍無人機尚處于比較低級的階段，人工智能、操作與作戰(zhàn)規(guī)則還沒有數據化，形成無人機的一個有機組成部分，相關的控制與決策還需要由人來做出。無人機從總體上可以理解為一個座艙與飛機分離的飛機，這一點也為從網絡上為查詢到的其它信息所證實。據報道美軍MQ-9地面控制站采用標準的兩人編組，由一名飛行員和一名傳感器操作員組成。地面控制站可以通過全球保密衛(wèi)星數據鏈，從美國本土直接遙控位于世界各個熱點地區(qū)的無人機。

回顧無人機及其它無人裝備的歷史，無人機概念的提出可以追溯到上世紀20年年代。到了80年代未、90年代初在一些軍事研究報告中提出一系列不同用途的無人裝備。隨著信息技術的發(fā)展，近十余年無人機及其它無人裝備進入大發(fā)展期。2001年10月17日，美軍在阿富汗首次使用“捕食者”RQ-1型無人機發(fā)射“地獄火”導彈，摧毀了一輛塔利班的坦克，首開新世紀無人機導彈戰(zhàn)先河。但總體上講，目前無人機尚處于初級階段。

數字孿生技術在無人裝備中的應用

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安世亞太數字孿生體研究專家介紹，當前，地面控制臺是無人機系統(tǒng)不中或缺的組成部分。地面控制臺主要由無人機的數字孿生體和駕駛桿、油門桿等飛機操縱機構組成。無人機的操縱與作戰(zhàn)過程可以表述為如下：

參照安世亞太《數字孿生體技術白皮書》中數字孿生系統(tǒng)參考架構，無人機系統(tǒng)的數字孿生系統(tǒng)架構可以簡要表達如下：

從上面兩個圖可以看出，無人機系統(tǒng)的數字孿生完全覆蓋了數字孿生體的所有要素，是典型的數字孿生技術的應用。

其中：

1）無人機（如MQ-9），及配置的武器（如AGM-114）構成無人機系統(tǒng)數字孿生系統(tǒng)中的物理域。在一定程度上，也應當包括所處戰(zhàn)場的地理、氣候環(huán)境等（如伊拉克巴格達機場）；

2）保密軍用數據鏈和配套衛(wèi)星通信車構成測量與控制實體，完成對無人機的控制與相關信息的通信；

3）地理信息系統(tǒng)與無人機數字孿生體等構成無人機系統(tǒng)的數字孿生體，通過數字孿生體的運轉和無人機真實狀態(tài)信息，準確與地理信息系統(tǒng)匹配為控制人員提供無人機所處位置、姿態(tài)等戰(zhàn)場信息；

4）駕駛人員、操縱機構和綜合信息顯示系統(tǒng)構成用戶域。

當前無人機系統(tǒng)的數字孿生技術應用還處于相當初期的階段，才初步完成了無人機的仿真和操縱交互控制，智能化的要素遠不能滿足智能作戰(zhàn)的要求。對照安世亞太《數字孿生體技術白皮書》中可以認為無人機系統(tǒng)基本達到了交互階段，遠沒有達到像電影《安德的游戲》、即時戰(zhàn)略游戲所描繪的那樣的作戰(zhàn)模式和場景。

無人機在可預見的未來

安世亞太認為，未來無人機的應用將逐漸向集群方向發(fā)展。但無人機目前的技術狀態(tài)尚達不具備形成無人機集群的能力，在大規(guī)模的戰(zhàn)爭中應用范圍有限。主要原因是通過無人機及其它途徑傳遞到地面控制臺的信息遠沒有人在現場獲得的信息全面，它將大大限制無人機操縱人員的判斷能力。另一方面，信息過多也會對地面操縱人員構成干擾。還有地面操縱人員間的差異，也會是形成無人機集群的障礙。因此，形成無人機集群的首要技術就是實現無人機及其數字孿生體的智能化，簡化當前地面控制臺對無人機控制。

在可預見的未來，如下的場景也許是無人機應用的標志性場景。

1）有人、無人混合編隊

飛行員進入座艙，啟動飛機配置的無人機管理模塊（即無人機數字孿生體），輸入無人機No1、No2、No3、No4的管理密鑰。

“1號、2號、3號、4號，與我組隊！”。

“1號，明白！”。無人機No1與長機建立加密數據通道。

500毫秒后，“2號，明白！”。無人機No2與長機建立加密數據通道。

1秒后，“3號，明白！”。無人機No2與長機建立加密數據通道。

1500毫秒后，“4號，明白！”。無人機No3與長機建立加密數據通道。

“出發(fā)！”。長機啟動，滑行進入跑道；無人機No1、No2、No3、No4，啟動依次進入滑行道準備起飛。

幾分鐘后，長機飛行員下命令，“切換雁形編隊！”。

“1號，明白！”。無人機No1加速，同時向右滾轉。

500毫秒后，“2號，明白！”。無人機No2加速，同時向左滾轉。

1秒后，“3號，明白！”。無人機No3加速，并向右滾轉。

1500毫秒后，“4號，明白！”。無人機No4加速，同時向左滾轉。

幾分鐘后，無人機No1到達長機右后方；無人機No2到達長機左后方；無人機No3到達無人機No1右后方；無人機No4到達無人機No2左后方，形成雁形編隊。

有人/無人混合編隊是無人機編隊自主作戰(zhàn)的第一步。以有人機為核心，飛行員承擔了編隊中所有無人機的指揮任務。在這種模式下，當前的地面控制臺，尤其是無人機數字孿生體，退化為有人機的一個軟件模塊，通過該模塊完成無人機的控制；同時，無人機本身也具有了基本的自動飛行控制能力，能夠將相關指令自動轉化為一系列的飛行操作，這種能力實際上是在無人機本身也安裝了本身數字孿生體，具有一定判斷和推演能力。

2）無人機集群

在上述有人/無人混合編隊的基礎上，無人機數字孿生體功能進一步強化，達到能夠完全自主作戰(zhàn)的水平，可以形成純無人機集群。典型的場景可能如下：

指揮員在屏幕前，下令：“無人機1至10聽令，以1號為核心形成第一集群！”。

屏幕上依次顯示無人機應答信息：“1號，明白！”、“2號，明白！”、“3號，明白！”、“4號，明白！”、“5號，明白！”、“6號，明白！”、“7號，明白！”、“8號，明白！”、“9號，明白！”、“10號，明白！”。

1號無人機與其它無人機建立通信信道；產生9對密鑰，并向其它無人機分發(fā)。其它無人機發(fā)到密鑰，通過密鑰與1號無人機建立聯系，完成集群組建。

若干秒后，屏幕顯示1號機應答：“第一集群組建完畢！”。

指揮員將相關作戰(zhàn)地圖和計劃發(fā)送給1號無人機。在屏幕前，下令“第一集群到3號指定區(qū)域集結！”。

1號無人機應答：“第一集群明白！”。

以1號無人機為首，依次起飛，集結，前往3號作戰(zhàn)區(qū)域。

途中，指揮員下令：“第一集群注意防空雷達，采用低空突防模式！”。

1號無人機應答：，“第一集群明白！”。第一集群所有無人機降低飛行高度，進行低空突防，前往3號作戰(zhàn)區(qū)域集結。

無人機集群的形成基礎在于無人機所載的數字孿生體已經具有智能化的模糊推斷、威脅判斷等人腦所具有基本能力，例如：1號機能夠自主產生密鑰，并分發(fā)給組建集群的其它無人機，而不會擴大范圍；能夠理解“低空突防”這類專業(yè)化的復雜指令，并能夠分解形成后續(xù)的一系列行動；集群內的所有無人機能夠自主判斷自動跟隨1號機行動，并保持安全距離等。

安世亞太：無人裝備及其數字孿生體發(fā)展暢想

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安世亞太認為，在大數據、人工智能、數字孿生等信息技術的支撐下，所有有人裝備都可以無人化，未來無人裝備將是一個龐大的群體，包括：無人機（U**）、無人車（UGV）、無人船（USV）等，數字孿生技術是其實現和發(fā)展的重要支撐和組成部分，具有豐富、強大的功能，得到廣泛應用。

暢想無人裝備的發(fā)展可能包括如下三個階段：

1）人機分離階段

這個階段是無人裝備最低級的階段，僅僅是實現了人機分離，即無人機當前的技術狀態(tài)。在這個階段，裝備控制人員通過控制臺和遠程通信設備，對無人裝備進行遠程控制。無人裝備數字孿生體僅具備基本的無人裝備仿真能力，并作為控制強的后臺。

2）簡單規(guī)則階段

這個階段以有人/無人混合編隊最為典型，無人裝備能夠根據本身所擁有能力，或獲得的操作指令完成簡單任務。在這個階段，無人裝備數字孿生體已經具有了基本的規(guī)則知識庫，根據規(guī)則能夠自主或依據簡單指令控制無人裝備完成簡單任務?？刂婆_弱化并消失，數字孿生體本身演化為有人裝備或無人裝備本身的一個有機組成部分。

3）模糊推理階段

這個階段以無人機集群最為典型。在這個階段，無人裝備已經高度智能化，能夠理解指揮人員的復雜指令；能夠根據本身、伙伴感知，以及傳輸來的外界信息，進行模糊推理得出在當前態(tài)勢下的最優(yōu)策略和行動，自主開展任務執(zhí)行。在這個階段，無人裝備數字孿生體已經與無人裝備高度融合，能夠利用獲得的信息向后推演，以尋求當前態(tài)勢下的最優(yōu)策略和行動計劃。整個無人裝備系統(tǒng)的應用達到像電影《安德的游戲》、即時戰(zhàn)略游戲所呈現的狀態(tài)。

更多關于數字孿生體技術在無人裝備中應用的內容，請關注安世亞太與數字孿生體實驗室聯合發(fā)布的《數字孿生體技術白皮書（2019）》，安世亞太希望與您共同推動數字孿生體技術在中國的應用與發(fā)展。

關于安世亞太

安世亞太具有24年的研發(fā)信息化工業(yè)軟件開發(fā)和服務經驗、6年的工業(yè)品先進設計和增材制造經驗，是我國工業(yè)企業(yè)研發(fā)信息化領域的領先者、新型工業(yè)品研制者、企業(yè)仿真體系和精益研發(fā)體系創(chuàng)立者，在國內PLM、虛擬仿真及先進設計領域處于領先地位，提出了基于增材思維的先進設計和智能制造解決方案，聚焦于打造以增材思維為核心的先進設計與智能制造產業(yè)鏈，以全球視野和格局進行資源整合、技術轉化和生態(tài)構建。