近二十年来战争中,无人机的使用日益增加,主要在低风险环境中对抗分散且反无人机能力薄弱的敌人。然而,随着军事强国将重点转向多域作战和大规模作战行动,无人机面临的风险显著增高,包括频繁且成功的攻击,以及其技术被利用的风险。战斗损伤评估并非新概念;然而,由无人机自主实施损伤评估则代表了一项新颖的进步。目前,无人机战斗损伤评估依赖人工检查,每架无人机约需八小时。通过采用自主感知技术,无人机可自主判定损伤状态,并决定是继续执行任务还是返回基地。此能力与2022年美国《国防战略》相一致,使美国空军和国防部能够在多域作战和大规模作战行动环境中规划、分配资源和同步作战行动。本研究利用“高级仿真、集成与建模框架”评估了具备和不具备自主损伤评估能力的无人机性能。无人机在面对规模更大、相等及更小的敌军部队时接受了测试。结果表明,具备自我评估能力的无人机将生存性和杀伤力提升了10%至30%。
本研究分为以下四个章节,第二章以“文献综述”开篇。文献综述通过探讨无人机在军事和民用领域应用的增长及日益增长的兴趣,确立了研究背景。它审视了全球在无人机防御方面的努力,重点研究了反制无人机威胁的策略,并强调了自主作战方面的进展,特别是在决策过程和自主损伤评估方面。此外,它还讨论了可消耗性无人机蜂群、仿真技术及作战建模框架的发展,重点阐述了基于智能体的设计以及“高级仿真、集成与建模框架”等工具。综述最后探讨了在无人机相关研究领域中不可行的方法及其局限性。
第三章“解决方案方法论”,概述了用于分析无人机在模拟任务场景中性能的方法。本章以任务分析开篇,其中包含对无人机系统、导弹系统及环境因素的评估,以及对仿真模型的验证。研究设定了假设的损伤场景以测试不同的敌军规模,并对火力、机动性及灾难性影响的概率进行了详细分析。最终的计算整合了这些数据来源,以深入探究无人机任务性能。
第四章“测试、结果与分析”,呈现了研究成果。研究确立了基准指标,并与自主感知无人机进行对比,以评估自主感知技术的效能。统计分析用于评估结果的重要性,尤其侧重于生存性和杀伤力。
本研究以第五章“结论与建议”作结。本章讨论了改进未来仿真、降低运营成本及提升作战场景效能的策略。同时强调了其对无人机发展的更广泛影响及未来研究领域,为该领域的进一步探索奠定了基础。