开云网页版









当前位置:首(shǒu)页 > 科技创新 > 智库(kù)研究

未来战场新常态:有人/无人机协同(tóng)作战
来源:新闻中心
发布时间:2021年02月24日(rì) 编辑:中国电子科学研究(jiū)院(yuàn)专家樊锐,张鑫龙,马磊(lěi),周荣(róng)坤

未来战场新常态:有人/无人机协(xié)同(tóng)作(zuò)战

  摘(zhāi) 要:有人/无(wú)人机(jī)协(xié)同(tóng)将成为无人(rén)平台在未来战场运用的新常态。随着(zhe)武器装备的智能化、自主化水(shuǐ)平不断提高(gāo),人与机器之间(jiān)的任务剖分会发生明显改变,人会(huì)逐(zhú)渐把大量重复且(qiě)确定的工作交给机器完成,而自己只参与重要(yào)决(jué)策环(huán)节(jiē)。有人/无人机协同作战是分(fèn)布式协同作战理(lǐ)念指导下应用(yòng)较为广泛的典型(xíng)作战模式,通过有人平台和无人机之间分工协作,形成优(yōu)势互补,达到“1+1>2”的作战效果。本文对近些年美军在有人/无人机协同(tóng)领域的项目(mù)进行(háng)深入分析(xī),总结了有人/无人机协(xié)同需要发展的关键技术,并对有人/无(wú)人机协同(tóng)作(zuò)战的典型作战场景和(hé)作战流程进(jìn)行研究(jiū),提出对有人/无人机协(xié)同作战领域未来发(fā)展的思考。

  关键词: 有人(rén)/无人协同;无人机

  

引 言

  有人/无人(rén)机(jī)协同作战是将体系能力分散到有人和无人平(píng)台之(zhī)上,通过(guò)体系内各平台之间的协同工作,一方面使作(zuò)战能力倍增,另(lìng)一方面利(lì)用(yòng)无人(rén)机实现对有人(rén)机的保(bǎo)护,大幅提(tí)高体系的抗(kàng)毁伤能力(lì)和鲁棒性。有人/无人(rén)协同作战能够实现有(yǒu)人和无人平台之间的(de)优势互补,分工协作,充分发挥各(gè)自(zì)平(píng)台能力,形成“1+1>2”的效果(guǒ)。有人机与无人(rén)机在空中作战将长期保持控制与被控(kòng)制的关系[1],随着无人智能化水(shuǐ)平的不断发展(zhǎn),有人机与无人机协同作战样式、协(xié)同形态和相关技术也在不断演进。因此,发展(zhǎn)有人(rén)/无人机协同编(biān)队(duì)提高作战效能是现阶(jiē)段的明智选择(zé)。

  本文主要研究美军在有人/无人(rén)机协同(tóng)领(lǐng)域的(de)项目和技术突破(pò)情况,给(gěi)出对(duì)于有人/无人机未来发(fā)展的思考(kǎo)。本(běn)文组织结构(gòu)如下:第1章对美军近(jìn)些(xiē)年在有人/无人机协(xié)同(tóng)方向典型项目进(jìn)行重点分析;第2章主要介绍了有人/无人机协同的关键技术;第3章是有人/无人机典型作战场景和场景(jǐng)模式;第(dì)4章是对(duì)有人/无人(rén)协同(tóng)未(wèi)来发展方向(xiàng)的展望(wàng);最后(hòu)对本文进行总结。

  1 美军有人/无人机(jī)协同发展现状分析

  美军(jun1)将有人/无(wú)人(rén)协同列为“第三次抵(dǐ)消战略”五大关键技(jì)术领域之一。有(yǒu)人(rén)/无(wú)人(rén)协(xié)同概(gài)念最早出现(xiàn)于上世纪60年代(dài),指有人与无(wú)人系统之间为(wéi)实现共同作战任务目标建立起(qǐ)联系,用于(yú)描述平台(tái)互用性和共享资产控制。近些(xiē)年(nián),DARPA及各军兵(bīng)种在(zài)有人(rén)/无人机(jī)协同领域开(kāi)展了大量研(yán)究工作,主要从体系架构(gòu)、指挥控制(zhì)、通信(xìn)组网以及人机交互四个方面重点发(fā)展。

  1.1 体(tǐ)系架构

  为了(le)探(tàn)索确保(bǎo)美国空中优势的(de)新方法,2014年(nián),DARPA发布体系集成技术和试验(SoSITE)项目公告。该项目目标是(shì)探索一(yī)种更(gèng)新、更灵活的(de)方式,将单个(gè)武(wǔ)器系统(tǒng)的(de)能(néng)力(lì)分散到(dào)多个(gè)有人与(yǔ)无人(rén)平(píng)台、武器上,寻求开发并(bìng)实现用于新(xīn)技术快速集成的系统架构概念,无需(xū)对现有能力、系统或体系进(jìn)行大(dà)规(guī)模重新设计(jì)。SoSITE项目(mù)计划运用(yòng)开放式系统架构方法,开发可(kě)无缝安装、即装即用,并能快速(sù)完成现(xiàn)代化升级的、可互换的模(mó)块和平(píng)台,使得新技术的集成整合更容易、更快速。如图1所示,通过开放式系统架(jià)构方(fāng)法实现(xiàn)空中平台关键功能在各类有人/无人平台间的分配,包(bāo)括电子战、传感器、武器(qì)系(xì)统、作战管理、定位导航与授时以及数据/通信(xìn)链等功能。

  

  图1  SoSITE概念图(tú)

  2017年(nián),美军(jun1)在SoSITE分布(bù)式发展思路的基础上,进(jìn)一步(bù)提出了“马赛克战”的概念,更加(jiā)强调不同平台之间动态协同,从平台和关(guān)键(jiàn)子系统的集成转(zhuǎn)变为战斗网络的连接(jiē)、命令与控制。通过(guò)将各类传感器(qì)、指挥控制(zhì)系统、武器(qì)系统等(děng)比(bǐ)作“马(mǎ)赛克碎片”,通过通信网络将各个(gè)碎片之间进行(háng)铰(jiǎo)链(liàn),形成(chéng)一个灵活机动的作战(zhàn)体系,解决传统装备研(yán)发和维护成本高、研制周期长的问题。

  1.2 指挥控制

  针对有人/无(wú)人机协(xié)同的指(zhǐ)挥控制,美军重点研(yán)究强(qiáng)对抗/干扰环境下的有人机与无人机协作执(zhí)行任务的方法,形成分布(bù)式(shì)的指控管(guǎn)理(lǐ)能力。

  2014年(nián),DARPA提出“拒止环境中(zhōng)协同作战(zhàn)”(CODE)项目(mù)。“CODE”的目标(biāo)是使配备“CODE”软件的无人机群在一名有人平台上任务指挥(huī)官的全权监管(guǎn)下,按照既定(dìng)交战(zhàn)规则导航(háng)到目的(de)地,协作执行寻找、跟踪、识别和(hé)打击目标的任务[2,3]。CODE项目(mù)通(tōng)过开(kāi)发先进算法(fǎ)和软件,探(tàn)索(suǒ)分布(bù)式作战(zhàn)中无人机(jī)的自主(zhǔ)和协同技术(shù),扩展美(měi)军现有无人机系(xì)统在对抗/拒止作战(zhàn)空间与地面、海上(shàng)高机动目标展开动态远程(chéng)交(jiāo)战的(de)能力。

  CODE项(xiàng)目分为三个阶段,

  •   第一(yī)阶段从2014年(nián)到2016年年初,内(nèi)容(róng)包括系统分析(xī)、架构设计和发(fā)展关键技术(shù),完成系统需求定义(yì)和初(chū)步系统设计;

  •   第二阶段从2016年年初到2017年年中,洛马和(hé)雷神(shén)公司以RQ-23“虎(hǔ)鲨”无(wú)人机为测(cè)试平台,加装相关软硬件,并开展(zhǎn)了大量飞行(háng)试验,验证了开发式架构、自主协同规划等指标;

  •   第三(sān)阶段(duàn)从(cóng)2018年(nián)1月开始,测试使用(yòng)6架真实无(wú)人机以及模拟(nǐ)飞机(jī)的协同能力,实现单人(rén)指挥无人机小组(zǔ)完成复杂任(rèn)务。

  

  图(tú)2  “拒止环境(jìng)中协同作战”项目

  2014年,DARPA提出“分布式战场管理(lǐ)”(DBM)项目。项(xiàng)目(mù)背景是未来的(de)对抗性(xìng)空域,协同作战的飞(fēi)机可能(néng)需要限制通(tōng)信以免被对手发现,或者会被对(duì)方(fāng)干扰而无法交换信(xìn)息,这将严重影响有人/无人编队作(zuò)战能力,为(wéi)此(cǐ),DBM项目(mù)的目标是(shì)使作战编(biān)队即使(shǐ)在(zài)受到干扰的情(qíng)况下(xià)也能(néng)继续执(zhí)行任务。

  • 2014年启动第一(yī)阶段,通过发展先(xiān)进(jìn)算法和(hé)软件,提高分(fèn)布式空(kōng)战任务自适应(yīng)规划和态势(shì)感知等能(néng)力,帮助履行战(zhàn)场管理任务的飞行员进行快(kuài)速且合理(lǐ)的(de)决策,以在强对抗环境(jìng)下更好地执行复杂作战(zhàn)任务(wù)。
  • 2016年5月(yuè),DARPA向(xiàng)洛马公司授予(yǔ)1620万美元的项目第二阶段(duàn)合同,设(shè)计全功能决(jué)策辅助软件原型,帮助策划有人机和无人机(jī)参(cān)与的复杂(zá)空战。
  • 2018年1月,DARPA已向BAE系统公司授(shòu)予DBM项目第三(sān)阶段(duàn)合(hé)同,前两(liǎng)阶段发展的成果能让(ràng)有人/无人(rén)机编组(zǔ)在干扰环境中飞行(háng),具备(bèi)回避威(wēi)胁和攻击目(mù)标的能力。图(tú)3是(shì)DBM项目(mù)的(de)能(néng)力验证环(huán)境。

 图3  “分布式作战管理”能力(lì)验证环境

  1.3 通信组(zǔ)网

  有(yǒu)人(rén)平台(tái)和无(wú)人平台通过通信网络进(jìn)行连(lián)接,有人/无人机协同能力形成是以平台之间的互联互通为(wéi)基本前提的。协同任务一方面对通信(xìn)网(wǎng)络的带宽、时延、抗干扰/毁伤、低探测等(děng)性(xìng)能提出了新要求,另一方面通信组网应能适应(yīng)传(chuán)统平(píng)台的异构网络(luò)以及未来新型/改进型网络。

  “中平台间的通(tōng)信能力对(duì)抗环(huán)境中的通信”(C2E)项目(mù)通过发展抗(kàng)干(gàn)扰(rǎo)、难(nán)探(tàn)测的通信网络技(jì)术,确(què)保在使用相同射频和波(bō)形(xíng)的飞机(jī)之间开展不受限制的通(tōng)信,以应(yīng)对各种(zhǒng)频谱战威胁。

  DARPA在2015年发(fā)布 “满足任务最优化的动态适应网络”(DyNAMO)项目,通过开发网络动态适应技(jì)术,保(bǎo)证(zhèng)各类航空平(píng)台在面对主动干扰(rǎo)时(shí),能在一定安(ān)全等级下进行(háng)即时高速通信,C2E项目的硬件成果(guǒ)被用于该项(xiàng)目的演示验证,保证原(yuán)始射频数据在目前不兼(jiān)容的(de)空基网(wǎng)络(luò)之间进行通信,为有人/无人机协(xié)同体系中异构平台之间的实时数据(jù)共享奠定了基础。

图(tú)4  美军现有主要(yào)空基网络示意图(tú)

  1.4 人机交互(hù)

  CODE等项目在(zài)有人/无人机(jī)协同的人机(jī)交互上也做了大(dà)量(liàng)工作。此外,美军陆军于(yú)2017年完(wán)成(chéng)“无人机操(cāo)作最佳角色分配管理控制系统(SCORCH)”研发。如图5所(suǒ)示,“SCORCH”系统包含无人机的智能自主学习行为软件以及高级用户界面,提供了(le)独特的(de)协同(tóng)整合能力(lì),将人机(jī)交互、自主性和认(rèn)知(zhī)科学领域的(de)最新技术融合到一套整体作战系统中(zhōng)。系统界面针(zhēn)对(duì)多架无人机(jī)控制进行了(le)优(yōu)化,设有具备触摸屏交(jiāo)互(hù)功能的玻璃(lí)座舱、一个配备专用(yòng)触摸显示屏的移动式游(yóu)戏型手动控制器(qì)、一个辅助(zhù)型目标(biāo)识别系统以及其他高级特(tè)性。“SCORCH”负责多(duō)架无人机(jī)的任务分配,并(bìng)在达到关(guān)键决策点的时候向空中任务(wù)指挥(huī)者发出告警,允许单一操作者同(tóng)时有效控制三个无(wú)人机(jī)系统并浏览它们(men)传(chuán)回的实时图像。

  

  图(tú)5  无人机操作(zuò)最佳角(jiǎo)色分(fèn)配管理控制系统

  2 有(yǒu)人/无人机协同关键技术分析

  2.1 开放式(shì)系统架构技术(shù)

  有人/无人机协同包含多种作战平台,如果(guǒ)不同(tóng)的作战(zhàn)平台上采用差异(yì)较大的技术体制,将(jiāng)致(zhì)体系集成难度剧增。开(kāi)放式系(xì)统架构正(zhèng)是为了解决该(gāi)问题(tí)进行设计的,推动采办和(hé)商业(yè)模型远离(lí)传统烟(yān)囱式开发模式,具有(yǒu)可移植(zhí)、模(mó)块化、解耦合、易升级、可扩展等特点,可降低寿命周期成本,缩短部署时(shí)间,获得了(le)工(gōng)业(yè)界(jiè)和国防部的支持。

  目(mù)前,美(měi)军具有代表性的开(kāi)放(fàng)式系统架构有未(wèi)来机(jī)载能力环境(jìng)(Future Airborne Capability Environment,FACE)和开放式任务系统(Open Mission Systems,OMS)。

  2.1.1 未来机载能(néng)力环境

  美国海军提(tí)出未(wèi)来机载(zǎi)能力环境(jìng)概念,目标是建立一个公共操作环境(jìng),以支持软件在(zài)任意机载(zǎi)电子系统上的移(yí)植和部署。该思想受到(dào)了移动设备中使用(yòng)公共操作(zuò)环境所带来(lái)优势的启(qǐ)发。FACE通过(guò)制(zhì)定一个严格的(de)开放标(biāo)准(zhǔn)集(jí)合,采用开放式(shì)体系结构(gòu)、集成(chéng)式模块化航空电子系统和(hé)模块化(huà)开放系统分(fèn)析(xī)方(fāng)法(fǎ),使航空电子系统(tǒng)内部应(yīng)用程序之(zhī)间的互操作性(xìng)最大化。

  未来机载能力环境(FACE联盟)成立(lì)于2010年,旨在(zài)为所有军用(yòng)机载平台类(lèi)型定义开放的航空电(diàn)子环境。FACE技术(shù)标准是一(yī)种开放的实时标准,用于(yú)使安全(quán)关(guān)键计算操(cāo)作更加健壮、可(kě)互操作(zuò)更强(qiáng)、便携且(qiě)安全。该标准的最新(xīn)版本(2017年发(fā)布(bù)3.0版(bǎn)本(běn))进(jìn)一(yī)步提升(shēng)了应用程序的互(hù)操作性和(hé)可移植性,增强(qiáng)了在FACE组(zǔ)件之间交(jiāo)换数据的(de)要求,包括正式(shì)指(zhǐ)定的数据模型(xíng),并(bìng)强调(diào)定(dìng)义标准(zhǔn)的通用语言要求。通过(guò)使用标准(zhǔn)接口,该开(kāi)放(fàng)标准实现了系统和组件之间(jiān)的互操作(zuò)性以及接口重用。图6是FACE的软(ruǎn)件架构,共分为可移植(zhí)组(zǔ)件单(dān)元、传输服(fú)务单元、平(píng)台特定服务(wù)单元(yuán)、输入输出服务单(dān)元(yuán)以及操作系统单元。

  在航空(kōng)电子系统中(zhōng)使用开(kāi)放标(biāo)准(zhǔn)的标准化具有以(yǐ)下几个方面的优势:(1)降低FACE系统开(kāi)发和实施成本(2)使用标准(zhǔn)接口(kǒu)将导(dǎo)致功能(néng)的重用(3)跨多个FACE系统(tǒng)和供应(yīng)商的应(yīng)用程(chéng)序的可移植性(4)采购符合(hé)FACE标准的产品。  

  图6  FACE架构

  2.1.2 开放式任务(wù)系统

  美国空军发起了开(kāi)放式(shì)任务系统计划(huá),旨在开发一(yī)种非专有的开放式系统架构。OMS项目(mù)由(yóu)来自(zì)政府(fǔ)、工业界和(hé)学术界成员组(zǔ)成,正在积极协调新兴OMS标准的制(zhì)定,包括多个机载(zǎi)平台(tái)和传感器采集程序,以及无人机(jī)系统(UAS)指挥和控制计划(UCI)和通用任务控制中心(CMCC)。

  OMS以及其(qí)他OSA工作的(de)目标是(shì)确定新的采购和(hé)架(jià)构方法,以降低开发和生命周期(qī)成本(běn),同时提供升级(jí)和扩展系统功能(néng)的可行途径。由美国(guó)空军开(kāi)发(fā)的开放式任(rèn)务系(xì)统(OMS)标准在其定义(yì)中利用商业开发的(de)面向服务(wù)的体(tǐ)系(xì)结构(SOA)概念和中(zhōng)间件。空军(jun1)正在寻求扩展OMS标准的能力,以促进航空电(diàn)子系统的(de)快(kuài)速发展。UCS OMS参考架构建立了面向(xiàng)服务的基本设计模式(shì)和原则以及关键接口和模块。航空电子系统的功能(néng)被表征为一组服务和一组客户。在某(mǒu)些情况下(xià),程序或(huò)系(xì)统可以是客户端和服务。OMS标(biāo)准定义了客户端和服务的基本行为以(yǐ)及用于进入(rù)和退出系统的航空电子服务总线(ASB)协(xié)议,支(zhī)持测试,容错,隔离和身份(fèn)验证。

  在SoSITE项目的最(zuì)新试验中,使用了臭鼬工厂开发的复(fù)杂组织体(tǐ)开放式系统架构(E-OSA)任(rèn)务(wù)计算机版本2(EMC2),即所谓的“爱因斯坦盒(hé)”,如图7所示。洛克希德·马(mǎ)丁(dīng)公司开发的E-OSA兼容了美空军OMS标准。“爱因(yīn)斯坦盒”可为(wéi)系统之间(jiān)的通信提供(gòng)了安全保护功能,在将(jiāng)相关能力(lì)部署到操作系统之前,“爱因斯坦盒”能够确保快速(sù)而安全的实验(yàn)。“爱因斯(sī)坦盒”不仅是一个通信网(wǎng)关,它可被比作一部智能手机,能够运行很(hěn)多不(bú)同(tóng)的应用(yòng)程(chéng)序,具备实现(xiàn)动态(tài)任务规(guī)划、ISR以及(jí)电子战的能(néng)力(lì)。

图7  使用EMC2的美军试验(yàn)

  2.2 无人(rén)机控制权限交接

  不同无人机控(kòng)制权限交接流(liú)程和交接指令差异(yì)较大,STANAG 4586通用(yòng)控制标准目前并不涵盖无人(rén)机控制(zhì)权限交接的(de)指令,目前在无人机控制权限交接上缺乏统一的标准[4,5]。无(wú)人机控(kòng)制权限交接指(zhǐ)令主要(yào)分(fèn)成(chéng):申(shēn)请(qǐng)权限请求(qiú)、释放权限请(qǐng)求(qiú)、抢权请求、同(tóng)意(yì)、不同意(yì)和确(què)认(rèn)等。

  有(yǒu)人/无人机协(xié)同作战在控制(zhì)权交接(jiē)上可大(dà)致(zhì)分成空地交接和空空(kōng)交接两(liǎng)种模式。空中不同的有人机平台之间对无人机控制(zhì)权(quán)限进行交接,主要(yào)发生在存(cún)在(zài)有人机加入和退出有人(rén)/无人机协同作战体系时(shí),如(rú)有人机油(yóu)料不足需要(yào)返(fǎn)航或(huò)者被(bèi)敌方击中(zhōng),需要将(jiāng)无人机控制权限交给其他有(yǒu)人机。有人机(jī)与(yǔ)地面控制站之间对无人机的控制权限进行交接,主要发生在(zài)执行任务(wù)前和(hé)任务完成后,无(wú)人(rén)机(jī)起降过程还需地(dì)面控制站作为主控方,另(lìng)外当发(fā)现无人机出现异常情(qíng)况,有人(rén)机操作不及时时,也(yě)需将(jiāng)无人机控制(zhì)权限交给地(dì)面控制站。

  2.3 协同任务分配和航路(lù)智能规划

  针对有/无人平台编(biān)队协同作战任(rèn)务过程(chéng)中的任(rèn)务自规划、航路(lù)自调整、目标自分配等要求和特点[6],利用战术(shù)驱动的任务自动分解与角(jiǎo)色自主分配(pèi)技术(shù),在有人机上进行强实时战术驱动的任务(wù)自动解算与(yǔ)有人/无人平台角(jiǎo)色智能化分配(pèi),自主生成多种(zhǒng)可行的任务规划方(fāng)案,为有人机操作人员选择最佳(jiā)方案提供辅助决策支撑。

  如图8所示,利用有人/无人(rén)协同(tóng)航路临机规划技术,基于战场(chǎng)环境、作战态势和平台状态的航(háng)路(lù)在线自动(dòng)计算与优化(huà),提供多种航路规划(huá)方案。建(jiàn)立(lì)任务自主分配(pèi)策略和辅助决策知识库、航路自(zì)规划与自(zì)适(shì)应飞行控制策略和辅助决策知识库,提(tí)高有/无人编(biān)队协(xié)同作战的自主(zhǔ)化规(guī)划(huá)能力。

  

图8  协同任务分配和航路智(zhì)能规划(huá)

  2.4 综合(hé)识(shí)别和(hé)情报(bào)融合(hé)

  针对不同的(de)有人/无人协同(tóng)作战(zhàn)任务(wù),有人机(jī)和(hé)无人机(jī)携带(dài)的载荷(hé)类(lèi)型差异较大,特别是无人机可携带的载荷包(bāo)括雷达、可见光、红(hóng)外、多光(guāng)谱(pǔ)/超光谱、电(diàn)子侦察(chá)等(děng),通常情况下无人机(jī)同时携带(dài)多种类型载荷进行探测,多个(gè)无人(rén)机平台将会采集大量多源情报数据(jù)。为了(le)提高远(yuǎn)距离目标(biāo)识别的(de)置信度,增(zēng)强态(tài)势感知、改善目标检测,提高精确(què)定位(wèi),提高(gāo)生存能力,不同平台(tái)多模(mó)态传(chuán)感(gǎn)器情报的综合(hé)识别和(hé)融合(hé)将(jiāng)会是(shì)有人/无人(rén)协同的关(guān)键技术之一(yī)。目前,深度神经网络在图像(xiàng)/视频的目标检测和识别领域取得广泛(fàn)的应用,比传统方法具有明显优势。借助人工智(zhì)能技术,通过对多源(yuán)情报数据进行(háng)综(zōng)合(hé)识别和(hé)情报融合,形成战(zhàn)场(chǎng)统一态势信息,为决策过程提供快速、精确、可靠的依据。

3 典型(xíng)作战场(chǎng)景和作战流(liú)程

  以空中预警机为例,下面对有人/无人协同作战典型作战场景进行介绍。如图9所(suǒ)示,预警机实现有人/无人编队的指挥控(kòng)制与引导,由预(yù)警机(jī)完(wán)成(chéng)信息的(de)综合(hé)处(chù)理、联合编队的战术决策、任务管理(lǐ)以(yǐ)及对无(wú)人机的指挥(huī)控制,由无人机完成自(zì)主飞行控制、战场态势(shì)感知以及(jí)对(duì)空/地/海(hǎi)目(mù)标的最终打(dǎ)击[7]。有人战机充当(dāng)体系中的通信节(jiē)点,将有人(rén)/无人(rén)作战(zhàn)编(biān)队嵌(qiàn)入到整个对抗体(tǐ)系(xì)中,从而实现战场的信(xìn)息共享、可用资(zī)源(yuán)的统一调度及作(zuò)战任务的综合管理。

  

  图9  有(yǒu)人(rén)/无人(rén)机协(xié)同(tóng)典型(xíng)作战场景(jǐng)

  有(yǒu)人/无人机协同作战典型作(zuò)战流程如图10所示,共分成任务准备(bèi)阶(jiē)段(duàn)、任务(wù)执行阶段和任务结束阶段。

  (1)任(rèn)务准(zhǔn)备阶段。

  分别完成对有人机(jī)和无人机的任务/航路装订。有人机和无(wú)人(rén)机分别起飞,并(bìng)飞(fēi)至交接区域,无(wú)人机地面控制站将无人机的控制(zhì)权限移(yí)交给有人(rén)机,在有(yǒu)人机的指挥下,共同(tóng)飞往任务区域。

  (2)任务执行阶段。

  有人机根据当(dāng)前战场态势信息,分配各(gè)个无人机的作战任务,并对无人机的(de)航线和(hé)传感器(qì)进行规划。无人机(jī)在(zài)有(yǒu)人机的指挥下,按照规划结果执行飞行任务,抵达目标(biāo)区域后,传感器开机。有(yǒu)人(rén)机上(shàng)的操作(zuò)人员对无(wú)人机传感器进(jìn)行(háng)控制(zhì),无人(rén)机(jī)负(fù)责采(cǎi)集并回传目标情报至有人机。通过多源情(qíng)报综合处(chù)理,形(xíng)成新(xīn)的态势信息,为有人机的(de)进一步决策提供依据。

  (3)任务结束阶段。

  任务执行完成后(hòu),有人机指挥无人(rén)机抵达交接区域,有人机将无人机的控制权限移交给无人机地面控制站。有人机和无人机执(zhí)行各自的任务或(huò)返航。

  

  图10  有人(rén)/无人机协同(tóng)典型作战流程

  4.对有人/无人机协(xié)同(tóng)领域发展的展望

  有人/无人机协同作战是未来重要的发展方向,在对当前美军有人/无人协同项目(mù)和(hé)关键技(jì)术分析和理解的基础上,可预(yù)见未来该领域将(jiāng)会逐渐(jiàn)向以(yǐ)下方向发展(zhǎn)。

  (1)“即来即用(yòng)”的(de)大规模(mó)无人机控制(zhì)

  随着未来(lái)无人机自主能力不断提升,只(zhī)在重大决策点需要人为介入,无(wú)人(rén)机操作人员(yuán)控制的无(wú)人机(jī)数量将大(dà)幅提升。另外,人机交(jiāo)互的手段将越来越丰富,对无人机的控制效率将得到本质改(gǎi)善(shàn)。有人(rén)机通过通用指(zhǐ)令对不同型号(hào)、不同类型的无(wú)人机(jī)进(jìn)行控(kòng)制,无人机的技术体制和通(tōng)信(xìn)也能够全面兼(jiān)容(róng),实现有人/无人机协同作战(zhàn)体(tǐ)系中作(zuò)战平台(tái)的无缝进入和离开。

  (2)情报处(chù)理的智能化(huà)

  针(zhēn)对不同平台、不(bú)同传感器采集的数(shù)据,通(tōng)过更加智能(néng)化的手段,对目(mù)标进(jìn)行精确检测、识(shí)别(bié)、跟踪,融合生成统(tǒng)一态势信息(xī)。

  (3)更快、更低成本的体系(xì)能力集成

  全面采(cǎi)用开放式体系架构,缩短有人/无(wú)人机协(xié)同作战能力集成(chéng)周期和装备采购成本(běn),同时将有人/无人(rén)机的(de)协同作(zuò)战快速扩展到与(yǔ)无(wú)人车、无(wú)人船和无人(rén)艇的协同,形成(chéng)更全面的体系作战能力。

  结 语

  本文深入分(fèn)析了近些年美军(jun1)在有人(rén)/无人(rén)机协同领域的(de)项目,提出了有人/无人机(jī)协(xié)同(tóng)需要发展(zhǎn)的关键技术,并对有人/无人机协(xié)同作(zuò)战(zhàn)的典(diǎn)型作战场景和作战流程进行研究,最后对(duì)有人/无人(rén)机协同作战领域未来(lái)发展进行了展望,并(bìng)分析了(le)与网(wǎng)络信息(xī)体系(xì)的(de)关系。

  【参考文(wén)献】

  [1] United States Department of Defense. Unmanned Systems Integrated Roadmap FY2017-2042. Report, 2018.

  [2] 李磊,王彤,蒋琪. 美国CODE项目推进分布式协同(tóng)作战发展[J]. 无人系统技(jì)术, 2018, (3): 63-70.

  [3] 申超,李磊,吴洋,等. 美国空中(zhōng)有人(rén)/无人自主协同作战能力(lì)发展(zhǎn)研究[J]. 战术导弹技术(shù), 2018, (1): 22-27. 

  [4] STANAG 4586 Ed.3 Nov 2012, Standard Interfaces of UAV Control System (UCS for NATO UAV Interoperability, NATO Standardization Agency (NSA), 2012.

  [5] Mário Monteiro Marques, STANAG 4586 –Standard Interfaces of UAV Control System (UCS) for NATO UAV Interoperability.

  [6] 杨帆,董正宏. 有人/无人平台协同技术与行动模式研(yán)究[J]. 国防科(kē)技, 2018, 39(4): 57-62.

  [7] 孙晓闻(wén). 无人/有人机协同探测/作战应(yīng)用研究[J]. 中国电子科学(xué)研究院学报, 2014, 9(4): 5-8.

打印 关闭

开云网页版

开云网页版