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    未来战场新(xīn)常态:有(yǒu)人/无人机协同作战(zhàn)
    来源:新闻中心(xīn)
    发(fā)布时间:2021年02月24日 编辑:中国(guó)电子科学研究院专家樊(fán)锐(ruì),张鑫龙,马磊,周荣坤

    未来战(zhàn)场新常(cháng)态:有(yǒu)人/无人机(jī)协同作战

      摘(zhāi) 要:有人/无(wú)人机(jī)协同(tóng)将成为无人平台在未来战(zhàn)场运(yùn)用的新(xīn)常态。随(suí)着武器装备(bèi)的(de)智能化、自主化(huà)水平不断提高,人与机器(qì)之间的任务剖分会发生明显改变,人会逐渐把大量重(chóng)复且(qiě)确定(dìng)的工作交给机器完成(chéng),而自己只参与重要决策环节。有人/无人机协同作战是分布式(shì)协(xié)同作战理念(niàn)指导(dǎo)下(xià)应用较为广泛(fàn)的(de)典型作战模(mó)式,通过有(yǒu)人平台和无(wú)人机之间分工(gōng)协作,形(xíng)成(chéng)优势互补,达到“1+1>2”的作战效果。本文对近些年美军(jun1)在有人/无人(rén)机协同领域的项(xiàng)目进(jìn)行深入分析,总(zǒng)结了有人/无人机协同需要发展的关(guān)键(jiàn)技术,并(bìng)对有人/无(wú)人机(jī)协同作(zuò)战的(de)典型作战(zhàn)场景(jǐng)和作战流程进行研(yán)究,提出对有人/无人机协同(tóng)作战领域未来发展的思考(kǎo)。

      关键词: 有人(rén)/无人协同;无(wú)人机

      

    引 言

      有人/无人机协同作(zuò)战是(shì)将体系能力(lì)分(fèn)散到有人和无人平台之上,通过(guò)体系内各(gè)平台之间的协同工(gōng)作,一(yī)方面(miàn)使作战能力倍增(zēng),另(lìng)一方面利(lì)用无人(rén)机实现对有人机的(de)保护,大幅提高体系的抗毁伤能(néng)力和鲁棒性。有(yǒu)人/无人协同作战能(néng)够实现有人(rén)和无人平台之间的优势(shì)互补,分工协作,充分发挥各(gè)自平(píng)台(tái)能力(lì),形成(chéng)“1+1>2”的效果。有人机与无人机(jī)在空中作战将(jiāng)长期保持控制(zhì)与被控(kòng)制的关系[1],随着(zhe)无人(rén)智能化水平的不(bú)断发展,有人机与无人机协同(tóng)作战样(yàng)式、协同形态和相关技术也(yě)在(zài)不断演进。因此(cǐ),发展有人(rén)/无(wú)人机协同(tóng)编队提高作战效能是现阶段的明智选择。

      本(běn)文主要(yào)研究美军在有人/无人机协同领域的项(xiàng)目和技术突(tū)破情况,给出对于有(yǒu)人/无人机未来发展的思(sī)考。本文组织结构(gòu)如(rú)下:第(dì)1章对(duì)美军(jun1)近些年(nián)在有(yǒu)人/无人机协同(tóng)方向典型项目进行重点分析;第2章主要(yào)介绍了有人/无人机协同的关(guān)键技术;第3章是有人/无人机典(diǎn)型作战场景和场景模式;第(dì)4章是对有人/无人协同(tóng)未(wèi)来发展方向的展望(wàng);最后对本(běn)文进行总结。

      1 美军有人(rén)/无人机协同发展现状(zhuàng)分(fèn)析

      美军将有人/无(wú)人协(xié)同列为(wéi)“第三次抵消战(zhàn)略”五大关键技术领域之一。有人/无人协同概(gài)念(niàn)最早出现于(yú)上(shàng)世纪60年代,指有人(rén)与无人系统之间为实现共同作战任务目标(biāo)建立起联系,用于描述平台互用性和共享资产控制。近些(xiē)年(nián),DARPA及各(gè)军兵种在(zài)有人(rén)/无人机(jī)协同领(lǐng)域(yù)开(kāi)展了大量研究工作,主(zhǔ)要从(cóng)体系架构、指(zhǐ)挥控制(zhì)、通信组(zǔ)网以及人机交互四个方(fāng)面(miàn)重点(diǎn)发展。

      1.1 体系架(jià)构

      为(wéi)了探索确保美国空(kōng)中优势的新方法(fǎ),2014年,DARPA发布体系(xì)集成技术和试验(SoSITE)项目公告。该项目目标是探(tàn)索一种(zhǒng)更新(xīn)、更(gèng)灵活的方(fāng)式(shì),将单个武(wǔ)器系统的能力分散到多个有人与无人平(píng)台(tái)、武器上,寻求开发并实现用于新技术快速集成的系统架构概念,无需(xū)对现有能力、系统或体系进行大规模重新设(shè)计。SoSITE项目计(jì)划运用(yòng)开放式系统架(jià)构方法,开发(fā)可(kě)无缝安装、即装即用,并(bìng)能快速完(wán)成现代化升(shēng)级的、可互换的(de)模块和(hé)平(píng)台,使得(dé)新技术的(de)集成整合更容易、更快速(sù)。如图1所示,通(tōng)过开(kāi)放式系统架(jià)构方(fāng)法实现(xiàn)空中(zhōng)平台关键功能在各(gè)类有人/无人平台间(jiān)的分配,包括电子战、传感器(qì)、武器系(xì)统、作战管理(lǐ)、定位导航(háng)与授(shòu)时以及数据/通信链等功(gōng)能。

      

      图(tú)1  SoSITE概念图

      2017年,美军在SoSITE分布(bù)式发展思(sī)路的基础上(shàng),进(jìn)一步提出了(le)“马赛克(kè)战”的概念,更(gèng)加强调不同(tóng)平台之间动(dòng)态协同,从(cóng)平台和关键(jiàn)子系统的集(jí)成转变为战斗网络的连接、命令与控(kòng)制。通过(guò)将各类传(chuán)感器、指挥控制系统(tǒng)、武器系统等比作“马赛克碎片”,通过通信网络将各(gè)个(gè)碎(suì)片之间进行(háng)铰链,形(xíng)成一个灵活机动的作战(zhàn)体系,解(jiě)决传(chuán)统装(zhuāng)备研发和维护成(chéng)本高、研制周期长(zhǎng)的(de)问题。

      1.2 指挥控制

      针对有(yǒu)人(rén)/无人机协同的指(zhǐ)挥(huī)控制,美(měi)军(jun1)重点研究强对(duì)抗(kàng)/干扰环境下的有人机与(yǔ)无人机协作执行任务的方(fāng)法,形成分(fèn)布式的(de)指控(kòng)管理能力。

      2014年,DARPA提出“拒止(zhǐ)环境(jìng)中协同作战”(CODE)项目。“CODE”的目标是使配备(bèi)“CODE”软件的无人机群在一名(míng)有人平(píng)台上任务指(zhǐ)挥官的全权监(jiān)管(guǎn)下,按照既定交战(zhàn)规(guī)则(zé)导航到目的地,协作(zuò)执行寻找、跟踪(zōng)、识别和打击目标的任务[2,3]。CODE项目通过(guò)开发先进算法和软(ruǎn)件,探索分布式作战中无人机的自主和协同技术,扩展美(měi)军现(xiàn)有无人机系(xì)统在(zài)对抗/拒(jù)止(zhǐ)作战空间与地面、海上(shàng)高机动目标展开(kāi)动态远(yuǎn)程交战的能力。

      CODE项目(mù)分为(wéi)三(sān)个阶段,

    •   第一阶段从2014年到2016年年初,内容(róng)包(bāo)括系统分析、架(jià)构设计(jì)和发展关键技术,完成系统需求定义(yì)和初步系统设计;

    •   第二阶段从(cóng)2016年年初到2017年年中,洛马和雷神(shén)公司以(yǐ)RQ-23“虎鲨”无(wú)人(rén)机为测试平台,加装相关软硬件,并开展了大(dà)量飞行试验(yàn),验证了开发式架构、自主协(xié)同规划等指标;

    •   第(dì)三(sān)阶段(duàn)从2018年(nián)1月开(kāi)始,测试使(shǐ)用6架真(zhēn)实无人机以及(jí)模拟(nǐ)飞机的(de)协同能力,实现单人指挥无人机小组完成复杂任务。

      

      图2  “拒止环境中协同作(zuò)战(zhàn)”项目

      2014年,DARPA提出“分布式(shì)战场管理”(DBM)项目(mù)。项(xiàng)目背景(jǐng)是未来的对抗性空域,协同(tóng)作战的飞机可能需要限制通(tōng)信(xìn)以免被对手发现,或者会被对方干(gàn)扰(rǎo)而无法(fǎ)交换信(xìn)息,这将严重影响有人/无人(rén)编队(duì)作战(zhàn)能力,为此,DBM项目的目标是使作战编(biān)队即使在受到干扰的情况下也能(néng)继续执(zhí)行任务。

    • 2014年启(qǐ)动第一阶段,通过发展先进算法和软件,提高分(fèn)布式(shì)空战任务自(zì)适应规(guī)划和态势感知等能力,帮助(zhù)履行(háng)战场管(guǎn)理任务的飞(fēi)行员进(jìn)行(háng)快速(sù)且(qiě)合理的决策,以在强对抗(kàng)环(huán)境下更好地执行(háng)复杂作战任务。
    • 2016年5月,DARPA向洛马公司授予1620万美元的项目第二(èr)阶段合同,设(shè)计全功能(néng)决策辅(fǔ)助软件原型,帮(bāng)助策划有人机(jī)和无(wú)人机参(cān)与的复(fù)杂空战。
    • 2018年1月,DARPA已向BAE系统公司授(shòu)予(yǔ)DBM项目第三阶段(duàn)合同,前两阶段发展的成果(guǒ)能(néng)让有人/无人机编组在干扰环境中(zhōng)飞行,具备回避(bì)威胁和攻击目(mù)标的能(néng)力。图(tú)3是DBM项目(mù)的(de)能力(lì)验证(zhèng)环境。

     图3  “分(fèn)布式作战管理”能力验证环境(jìng)

      1.3 通信组网(wǎng)

      有人(rén)平台和(hé)无人(rén)平台通过通信网络(luò)进行连接,有人/无人机协同能力(lì)形成是以平(píng)台(tái)之间的(de)互(hù)联互(hù)通为(wéi)基本前提的。协同任务一方面对通信网络的带(dài)宽(kuān)、时延、抗干扰/毁(huǐ)伤、低探(tàn)测(cè)等性能提(tí)出了新要求,另一(yī)方面通信组网应能适应(yīng)传统平台的异构(gòu)网络以及未来新型/改进型网络(luò)。

      “中平台间的通信能力(lì)对(duì)抗环境(jìng)中的(de)通信”(C2E)项目通过发展抗干(gàn)扰、难探测(cè)的通信网(wǎng)络(luò)技术,确保在(zài)使(shǐ)用相(xiàng)同射(shè)频和(hé)波形的飞机之间开展不受限制的通(tōng)信,以(yǐ)应(yīng)对各种频谱战(zhàn)威胁。

      DARPA在2015年发布 “满(mǎn)足任(rèn)务(wù)最优化的动态(tài)适应网络”(DyNAMO)项目,通过(guò)开发网络动态适应(yīng)技术(shù),保证各类航(háng)空(kōng)平台(tái)在面对主动干扰时(shí),能(néng)在一定安全(quán)等级下进(jìn)行即时高速通信,C2E项目(mù)的(de)硬件成果(guǒ)被(bèi)用(yòng)于该项目的演示验(yàn)证,保证原始射频数据(jù)在目(mù)前不兼容(róng)的空基(jī)网络之间进行(háng)通信,为有人/无人机协同体系(xì)中异构平台之间的实时数据(jù)共(gòng)享奠定了基础。

    图4  美军现(xiàn)有主(zhǔ)要空(kōng)基网络示(shì)意图

      1.4 人机交互

      CODE等项目在(zài)有人/无人机协同的人机交互上也做了大量工作。此外,美军陆军于2017年完(wán)成“无人机操作最佳(jiā)角色分配管理控制系统(SCORCH)”研发。如图5所示,“SCORCH”系统包含无人(rén)机的智能自主学习行为软件(jiàn)以及(jí)高级用户(hù)界面,提供(gòng)了独特的(de)协同整合能力(lì),将人机(jī)交互、自主性和(hé)认知科学领域的(de)最新技术(shù)融(róng)合到一套整体作(zuò)战系统中。系统界面针对多架(jià)无(wú)人机控(kòng)制进行了优化,设有具备触摸屏交互(hù)功(gōng)能的玻璃座舱、一个配备专用触(chù)摸显示屏的移动式游戏型手动控(kòng)制器、一(yī)个辅助型目标识别系统以及其他高级特性。“SCORCH”负责多(duō)架无人机的(de)任务分配,并在达到关键决策点的时候向空中任务指挥者发出告警,允许(xǔ)单一操作者同时(shí)有效控制三个无人机系统并浏览它们传回(huí)的实时图(tú)像。

      

      图(tú)5  无人机操作最佳角色分(fèn)配管理控(kòng)制系统

      2 有人/无人机协(xié)同关(guān)键技术分析

      2.1 开放式系(xì)统(tǒng)架构技术

      有人/无人(rén)机协同包含多种作(zuò)战平(píng)台,如果(guǒ)不同(tóng)的作战(zhàn)平(píng)台上采(cǎi)用差(chà)异较(jiào)大的技术体制,将致体系(xì)集成难度剧增。开放式系统架构正是为了解决该问题进行(háng)设计(jì)的,推动采办和商业模(mó)型远离传统(tǒng)烟囱式(shì)开发(fā)模式,具有(yǒu)可移植、模块化(huà)、解(jiě)耦(ǒu)合、易(yì)升级、可扩(kuò)展等特点(diǎn),可降低寿(shòu)命周(zhōu)期(qī)成本,缩(suō)短部署时间,获得了工业界和国防部的支持。

      目(mù)前(qián),美军(jun1)具有代(dài)表性的(de)开放式系统(tǒng)架构有未来机载能力环境(Future Airborne Capability Environment,FACE)和(hé)开放(fàng)式任务系统(Open Mission Systems,OMS)。

      2.1.1 未来机载能力环(huán)境

      美(měi)国海军提出未来机(jī)载能力环境概(gài)念,目标是建(jiàn)立一个公(gōng)共操作环境,以支持软件在(zài)任意机载(zǎi)电子系统上的移(yí)植(zhí)和部署。该(gāi)思想受(shòu)到了移动设备中使用公共操作环(huán)境所带来优势(shì)的启发。FACE通过制定一个严(yán)格(gé)的开放标准集合,采用开放式(shì)体系结构、集(jí)成式模块(kuài)化航空电子(zǐ)系统和模块化(huà)开放系统(tǒng)分(fèn)析方法,使航空电子(zǐ)系统内(nèi)部(bù)应用(yòng)程序之(zhī)间(jiān)的互操作性最(zuì)大化。

      未来(lái)机载能力环境(FACE联盟(méng))成立于(yú)2010年,旨在为所有军用机载平台(tái)类型定义开放的航空电子环境。FACE技术(shù)标准是一种开(kāi)放的实时标(biāo)准,用于使安全(quán)关键计(jì)算操作更(gèng)加健壮、可互(hù)操作更(gèng)强、便(biàn)携且安(ān)全。该(gāi)标准的最新版本(2017年(nián)发布3.0版本)进(jìn)一步提升了应用(yòng)程序的互操(cāo)作性和可移植性,增强了(le)在(zài)FACE组件之间交换数据的要求(qiú),包括正式(shì)指定(dìng)的数据(jù)模(mó)型,并强调定义标准的通用(yòng)语言要求。通过使用标准接口,该开放标准实现了(le)系统和组件之(zhī)间的互操作性以及接口重用。图6是FACE的软件架构,共分为可移(yí)植组(zǔ)件单(dān)元、传(chuán)输(shū)服务单(dān)元、平台特定服务单(dān)元、输入输(shū)出服务单元以及操作系(xì)统单元(yuán)。

      在航空电子(zǐ)系(xì)统中使用开(kāi)放(fàng)标准(zhǔn)的标准化具有(yǒu)以下几个方(fāng)面的(de)优势:(1)降低FACE系统开发和实施成本(2)使(shǐ)用标准接口将(jiāng)导(dǎo)致功能的重用(3)跨多个FACE系统(tǒng)和供(gòng)应商的应用程序(xù)的可(kě)移植性(4)采购符合FACE标准的产品(pǐn)。  

      图6  FACE架构(gòu)

      2.1.2 开放式任务系统

      美国空军发起了开放式(shì)任务系统计划,旨在开发(fā)一种非专(zhuān)有的开放式系统架(jià)构(gòu)。OMS项目由来(lái)自政府(fǔ)、工(gōng)业(yè)界和学术界成员组成,正在积极协调新兴OMS标准的制(zhì)定,包(bāo)括多个(gè)机载平台和传感器采集程序(xù),以及无(wú)人(rén)机系统(UAS)指挥和控制计划(UCI)和通用(yòng)任务(wù)控制(zhì)中心(xīn)(CMCC)。

      OMS以及其他OSA工作的目(mù)标是确定新的采购和(hé)架构(gòu)方法,以降低开发和生命周期(qī)成本,同时提供升级和扩展系统功能(néng)的可行(háng)途径(jìng)。由美国空(kōng)军开发的(de)开放式任务系统(OMS)标准在其定义中(zhōng)利用商业开发(fā)的面(miàn)向服务的体(tǐ)系(xì)结构(SOA)概念(niàn)和中间件。空军正在寻求扩展OMS标(biāo)准的能力(lì),以(yǐ)促进(jìn)航空电子系统的快速发(fā)展。UCS OMS参考架(jià)构建立了(le)面向服务(wù)的基本设计模式和原则以及关键接口和模块。航空(kōng)电子(zǐ)系统的功(gōng)能被表征为一组服务和一组客(kè)户。在某些(xiē)情况(kuàng)下(xià),程序或系(xì)统可以是客户端和(hé)服(fú)务(wù)。OMS标准定义了客户端(duān)和(hé)服(fú)务的基本行为以及用(yòng)于进(jìn)入和(hé)退出系统的航(háng)空(kōng)电子(zǐ)服务总线(ASB)协议,支持测试,容错(cuò),隔(gé)离和身份(fèn)验证。

      在(zài)SoSITE项目(mù)的最新试验(yàn)中,使用(yòng)了臭(chòu)鼬工厂开发的(de)复杂(zá)组织体开放式系统架构(E-OSA)任务计算机版本2(EMC2),即所谓的“爱因(yīn)斯坦盒(hé)”,如图7所示(shì)。洛克希德·马丁公(gōng)司开发的(de)E-OSA兼容了美空军OMS标准。“爱因斯坦盒”可为系(xì)统之间的通信提供了安全保护功能(néng),在将相关能力(lì)部署到操作系统之前,“爱因(yīn)斯坦盒”能够确保快速而安全的实(shí)验。“爱因斯坦盒”不仅是(shì)一个通信网关,它可被比作一部智能(néng)手机,能够(gòu)运行很(hěn)多不同的应(yīng)用程序,具备实现动态任务规划、ISR以及电子战的(de)能(néng)力。

    图7  使(shǐ)用EMC2的美军试验

      2.2 无人机控(kòng)制权限交接

      不同(tóng)无人(rén)机控(kòng)制权限交接流(liú)程和交接指令(lìng)差(chà)异较大,STANAG 4586通用控制(zhì)标(biāo)准目前并不涵盖无人机(jī)控(kòng)制权限交接(jiē)的(de)指令,目前在无人机控(kòng)制权限(xiàn)交接上缺乏统一的(de)标准[4,5]。无人机(jī)控制权限交接(jiē)指令(lìng)主(zhǔ)要分成:申请权限请求、释放权限请求、抢权请(qǐng)求(qiú)、同意、不同意(yì)和确认等。

      有人/无人机协同作战(zhàn)在控制权(quán)交接上可大(dà)致分(fèn)成空地交接和空空交接(jiē)两种模式。空中不同的有人机平台之间对无人机控制权限进行交接,主(zhǔ)要发生在存在有人(rén)机加入和退出有(yǒu)人/无人机协同作(zuò)战体系时,如有人机(jī)油料不足需要(yào)返航或者(zhě)被敌(dí)方击中,需要将无人(rén)机控制权限交(jiāo)给其他有人机。有人机与地面控制站之间对无(wú)人机的控制权限进(jìn)行(háng)交接,主要发生在(zài)执行任务前和任(rèn)务完成(chéng)后,无人机起降过(guò)程还(hái)需地面(miàn)控制站(zhàn)作为主控方,另外(wài)当发现无人机出现异常情况,有(yǒu)人(rén)机操作不及时时,也需将无人机控制权限交给地面控制站。

      2.3 协同任务分配和航路智(zhì)能规划

      针对有(yǒu)/无人(rén)平台编(biān)队协同作战任务过程(chéng)中(zhōng)的(de)任务自规划(huá)、航(háng)路自调整、目标自分配等要求和特点[6],利用战术驱动的任务(wù)自动(dòng)分解与角色自主分配技术(shù),在有人机上进(jìn)行强实时战术驱动的任务自动解算与有人/无人平台(tái)角色智能(néng)化(huà)分(fèn)配,自主生成多种可行(háng)的任务规划方案,为有人机(jī)操作人员选择最佳方(fāng)案提供辅助决策支撑。

      如图(tú)8所(suǒ)示,利用有人/无人协同航(háng)路临机规划(huá)技术,基(jī)于战场环境、作战(zhàn)态势和(hé)平台(tái)状态的航路在线自动计算(suàn)与优化,提供多种航路规划方案。建立任务(wù)自主分配策略和(hé)辅助决(jué)策知识库、航(háng)路自规划(huá)与自适(shì)应飞行控制(zhì)策略(luè)和辅(fǔ)助决策知(zhī)识库,提高有(yǒu)/无人(rén)编队协同作战的自主化规划能(néng)力。

      

    图8  协同(tóng)任务分配和航路智能(néng)规划(huá)

      2.4 综合(hé)识别和情报融合

      针对不(bú)同的(de)有(yǒu)人/无(wú)人协同作战任务(wù),有人机和无(wú)人机携带的载荷类型(xíng)差异较大,特别是无人机可携带的载荷包括雷达、可(kě)见光(guāng)、红外、多光谱/超(chāo)光谱、电子侦察等,通常(cháng)情况下无人机同时携带多种(zhǒng)类型载荷进行探(tàn)测,多(duō)个无人(rén)机平台将会采(cǎi)集大量多(duō)源情报(bào)数据。为了提高远距离目(mù)标(biāo)识(shí)别的置信度,增强态势感知、改善(shàn)目标检测,提高精确定位(wèi),提高生存能力,不同平台多模态传感器情报的综合识别和融合将会是(shì)有人/无人协同的关(guān)键技术之一。目前(qián),深度(dù)神经(jīng)网络(luò)在图像/视频(pín)的目(mù)标检测和识(shí)别领域取得广泛的应用(yòng),比(bǐ)传统方法具有明显优势。借助人工智能(néng)技术,通过对多源情报数据进(jìn)行(háng)综合(hé)识别(bié)和情报融合,形成战场统(tǒng)一态势信息,为(wéi)决(jué)策(cè)过(guò)程提供快速(sù)、精(jīng)确、可靠的依据(jù)。

    3 典(diǎn)型作战场景和作战流(liú)程(chéng)

      以空中(zhōng)预警机为例,下(xià)面对有人/无人协(xié)同作战典(diǎn)型作战场景进行介绍。如图9所示,预警机实现有人/无人编(biān)队的指挥(huī)控(kòng)制(zhì)与引(yǐn)导,由预警机(jī)完(wán)成(chéng)信息的综合处理、联合编队的战术决策、任务管理以及对无人机的指挥控制(zhì),由无人机完成自主(zhǔ)飞行控制、战场(chǎng)态势感知以及对空/地/海目标的最终打击(jī)[7]。有人战机充当体(tǐ)系中的通信节点,将(jiāng)有人/无人作(zuò)战(zhàn)编(biān)队(duì)嵌入到整(zhěng)个对抗体系中,从而实现战场的信息共(gòng)享、可用资源的统一调度及作(zuò)战任(rèn)务的(de)综合管理。

      

      图9  有人/无人(rén)机协同典型作战(zhàn)场(chǎng)景

      有人/无人机协同作战典型作战流(liú)程(chéng)如图(tú)10所示,共分(fèn)成任务准备阶段、任务执(zhí)行阶段和任务(wù)结束阶段(duàn)。

      (1)任务准备阶段。

      分(fèn)别完成(chéng)对(duì)有人机和无人机(jī)的任务(wù)/航路装订。有人机和无(wú)人机分别起飞,并飞(fēi)至交接区域,无人(rén)机地面(miàn)控(kòng)制(zhì)站将(jiāng)无人机(jī)的控制权(quán)限移交给有人(rén)机,在有人机的指挥下,共同飞往任(rèn)务区域(yù)。

      (2)任务执行阶(jiē)段。

      有人机根据(jù)当前战场态势(shì)信息,分(fèn)配(pèi)各个无人机的作战任务,并对(duì)无(wú)人机的航线和传感器(qì)进行规划(huá)。无(wú)人机在有人(rén)机的(de)指挥(huī)下(xià),按照规(guī)划结果执行飞(fēi)行任务,抵(dǐ)达目(mù)标区域后(hòu),传感器(qì)开机。有人机(jī)上的(de)操(cāo)作人员对无(wú)人机传感器进行控制,无人机负责采集并回传(chuán)目标情报至有(yǒu)人机。通过多源情报综合处理,形(xíng)成新的态势信息,为(wéi)有人机的(de)进一步(bù)决策提供依据。

      (3)任务结束阶段(duàn)。

      任(rèn)务执行完成后,有人机指挥无人机抵达交接区域,有人机将无人机的控制权限(xiàn)移交(jiāo)给(gěi)无(wú)人机地面控制站。有人机和无人机执(zhí)行各自的任务或返航。

      

      图10  有人/无人机协同典型作战流(liú)程

      4.对(duì)有人/无人机(jī)协(xié)同领域发展的展望

      有人/无人机协同(tóng)作战是未来重要的发展(zhǎn)方向,在对当前(qián)美军有人/无人协(xié)同项目(mù)和关键(jiàn)技术分析和(hé)理解的(de)基础上,可预见未来该领域将(jiāng)会逐渐向以(yǐ)下(xià)方(fāng)向发(fā)展。

      (1)“即(jí)来即用”的大规模无(wú)人机控制

      随着未来(lái)无人机自主能力(lì)不(bú)断提升,只在重(chóng)大决策(cè)点需要人为介入,无(wú)人机操(cāo)作人员控(kòng)制(zhì)的无人机数量将大幅提升。另外,人机(jī)交互的手段(duàn)将越(yuè)来(lái)越丰富,对(duì)无人机的控制(zhì)效率将得到本质改善(shàn)。有人机通过通用指令对(duì)不(bú)同型号、不同类型的无(wú)人机进行(háng)控制(zhì),无人机的(de)技(jì)术体制和通(tōng)信也能够(gòu)全面兼容,实现有人/无人机协(xié)同(tóng)作战体系中作战平台的无缝(féng)进入和离开。

      (2)情报(bào)处理的智能化

      针对(duì)不同平台、不同传感(gǎn)器(qì)采集的(de)数据,通(tōng)过更加智能化的手段,对目(mù)标进行(háng)精确检测、识别(bié)、跟踪(zōng),融(róng)合(hé)生成统一态势信(xìn)息。

      (3)更快、更低成本(běn)的体系(xì)能力集成

      全面采(cǎi)用开放式体系架构,缩(suō)短(duǎn)有人/无人(rén)机协同作(zuò)战能力集成周期和装备(bèi)采购成本,同时将有人/无人机的协同作战快速扩(kuò)展到与(yǔ)无人车、无人船和(hé)无人艇的协同,形成更全面的体系作战能力。

      结 语

      本文深(shēn)入分析了近(jìn)些年美(měi)军在有(yǒu)人(rén)/无人机(jī)协同领域的项目,提出了有人/无人机协同(tóng)需(xū)要发展(zhǎn)的关(guān)键技术,并对有人(rén)/无人机协同作战的典型作战场景和作战流程进(jìn)行研究,最后对有人/无人机协(xié)同作战(zhàn)领域未来发展(zhǎn)进行了展望,并分析(xī)了与网络信(xìn)息体系的关(guān)系。

      【参(cān)考文献】

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

      [2] 李磊,王彤,蒋琪(qí). 美国CODE项目推(tuī)进(jìn)分布式(shì)协(xié)同作战发展(zhǎn)[J]. 无人系统(tǒng)技术, 2018, (3): 63-70.

      [3] 申超,李磊(lěi),吴(wú)洋,等. 美国空中有人/无人自主协同作战能力发展研究(jiū)[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究[J]. 国防科(kē)技, 2018, 39(4): 57-62.

      [7] 孙晓闻. 无(wú)人/有人机协(xié)同探(tàn)测/作战应用研究[J]. 中(zhōng)国电子科学研究院学(xué)报, 2014, 9(4): 5-8.

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