也談無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)

譚勇　謝志航　范怡

由于單架無(wú)機(jī)能力有限，因此一些國(guó)家提出了“蜂群”概念，就是讓多架無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，這樣，多架無(wú)人機(jī)組成的編隊(duì)就能夠充分利用彼此的資源而發(fā)揮出整體的作戰(zhàn)能力，其效能顯然要大于各自為戰(zhàn)的無(wú)人機(jī)。2004年，美國(guó)波音公司利用X-45無(wú)人機(jī)首次進(jìn)行了雙機(jī)編隊(duì)飛行；2012年，美國(guó)利用“全球鷹”無(wú)人機(jī)成功進(jìn)行了無(wú)人機(jī)空中加油試驗(yàn)，標(biāo)志著無(wú)人機(jī)在編隊(duì)飛行及協(xié)同方面取得了突破性進(jìn)展。不過(guò)從目前來(lái)看，各國(guó)在無(wú)Am與無(wú)人機(jī)編隊(duì)協(xié)同方面的技術(shù)還不夠成熟，在編隊(duì)隊(duì)形、航跡規(guī)劃、信息交換等方面還有許多難關(guān)需要攻克，距離實(shí)用化還需時(shí)日。

在這種情況下，各國(guó)首先發(fā)展的是有人機(jī)和無(wú)Am的協(xié)同作戰(zhàn)能力。

當(dāng)前，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行依賴(lài)于與地面控制站之間的可靠、高效通信，但這種傳統(tǒng)的模式無(wú)法在無(wú)人機(jī)與各個(gè)作戰(zhàn)平臺(tái)之間建立起快速的信息傳遞、精確的攻擊及較短的決策周期，同時(shí)，指揮控制范圍受到地域地形限制，且信號(hào)情報(bào)極易被偵收和干擾，因此，很大程度上限制了無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能發(fā)揮。

為了克服上述不足，在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中，有Am與無(wú)人機(jī)及其他無(wú)人支援飛機(jī)聯(lián)合編隊(duì)作戰(zhàn)將成為一種全新的并且是主要的作戰(zhàn)模式。在聯(lián)合作戰(zhàn)中，無(wú)人機(jī)直接接受有人機(jī)平臺(tái)的指揮控制，實(shí)施聯(lián)合目標(biāo)確定、協(xié)同指揮控制、一體化作戰(zhàn)、快速打擊決策及動(dòng)態(tài)評(píng)估，從而實(shí)現(xiàn)“傳感器一控制器一射手”的一體化作戰(zhàn)模式。

根據(jù)美國(guó)近年來(lái)發(fā)布的無(wú)人機(jī)發(fā)展路線圖預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)在2015～2020年問(wèn)，美國(guó)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)可能達(dá)到與有人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的水平。因此，在不久的將來(lái)，無(wú)人機(jī)與有人機(jī)聯(lián)合編隊(duì)作戰(zhàn)很可能會(huì)成為—種新穎的作戰(zhàn)模式。

有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)概念與特點(diǎn)

所謂有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，可以是1架有人機(jī)指揮1架無(wú)人機(jī)，也可以是1架有人機(jī)同時(shí)指揮多架無(wú)人機(jī)，其中有人機(jī)具有遠(yuǎn)距探測(cè)能力，處于敵方打擊火力圈外，而無(wú)人機(jī)不具有遠(yuǎn)距探測(cè)能力，但隱身性能好并攜帶有制導(dǎo)武器，可作為攻擊機(jī)。無(wú)人機(jī)處于有人機(jī)的監(jiān)視空域，在數(shù)據(jù)鏈信息的支持下，無(wú)人機(jī)和有人機(jī)通過(guò)密切協(xié)同來(lái)完成信息獲取、戰(zhàn)術(shù)決策、指揮引導(dǎo)、武器發(fā)射和武器制導(dǎo)等火控過(guò)程以達(dá)成作戰(zhàn)任務(wù)。有人機(jī)和無(wú)人機(jī)進(jìn)行聯(lián)合編隊(duì)實(shí)施協(xié)同作戰(zhàn)，可由地面指揮中心或預(yù)警機(jī)通過(guò)聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息分發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)聯(lián)合編隊(duì)的指揮控制與引導(dǎo)。由有人機(jī)完成信息的綜合處理、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的感知、聯(lián)合編隊(duì)的戰(zhàn)術(shù)決策與任務(wù)管理，由無(wú)人機(jī)完成對(duì)空/對(duì)地的最終打擊，從而實(shí)現(xiàn)體系對(duì)抗系統(tǒng)與有人/無(wú)人機(jī)聯(lián)合編隊(duì)之間的戰(zhàn)場(chǎng)信息共享、可用資源的統(tǒng)一調(diào)度及作戰(zhàn)任務(wù)的綜合管理。

可以看出，有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同實(shí)際上相當(dāng)于把察打無(wú)人機(jī)的控制站搬到了空中，由飛行員近距離直接指揮無(wú)人機(jī)，減少了指令反應(yīng)的延遲時(shí)間。有人機(jī)可以利用飛行員的智慧來(lái)處理復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)信息，并且迅速對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)還可以為無(wú)人機(jī)提供必要的空中掩護(hù)。無(wú)人機(jī)則利用自己的隱身能力，在有人機(jī)的指揮下對(duì)敵方重要目標(biāo)進(jìn)行攻擊，而有人機(jī)可以保持在敵方防御系統(tǒng)作用距離之外，從而提高戰(zhàn)場(chǎng)生存能力。即使無(wú)人機(jī)被擊落，其損失也要小得多。由于有人機(jī)與無(wú)人機(jī)距離近，也不需要使用衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈，因此降低了戰(zhàn)區(qū)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的壓力，同時(shí)也提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。據(jù)報(bào)道，美國(guó)的RQ-170隱身無(wú)人偵察機(jī)就是因?yàn)樾l(wèi)星數(shù)據(jù)鏈出現(xiàn)問(wèn)題而被伊朗方面俘獲的。

另外還有一個(gè)問(wèn)題也不容忽視，那就是有人機(jī)與無(wú)人機(jī)之間的協(xié)同，最終下達(dá)武器發(fā)射命令的決定權(quán)掌握在有人機(jī)的飛行員手里，這避免了一個(gè)敏感的倫理問(wèn)題——是否能讓一個(gè)機(jī)器決定殺人，畢竟這個(gè)問(wèn)題在現(xiàn)階段可能還讓人無(wú)法接受。

有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)主要具有以下特點(diǎn)：

有人/無(wú)人機(jī)聯(lián)合編隊(duì)作為體系對(duì)抗系統(tǒng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，受預(yù)警機(jī)或地面指揮中心的統(tǒng)一指揮控制，包括整體作戰(zhàn)計(jì)劃制定、遠(yuǎn)距占位引導(dǎo)等，同時(shí)共享整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)的態(tài)勢(shì)信息。

有人/無(wú)人機(jī)聯(lián)合編隊(duì)飛機(jī)之間在信息、資源、攻擊計(jì)劃等多方面實(shí)現(xiàn)協(xié)同。有人作戰(zhàn)飛機(jī)對(duì)所獲取的信息進(jìn)行綜合處理，完成戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的感知，同時(shí)根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)與作戰(zhàn)計(jì)劃、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、系統(tǒng)可用資源等多種因素，進(jìn)行協(xié)同攻擊的任務(wù)規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)對(duì)聯(lián)合攻擊系統(tǒng)的任務(wù)管理，并將任務(wù)規(guī)劃的結(jié)果以指令形式發(fā)送至無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)。

無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)在有人機(jī)的指揮控制下，完成攻擊目標(biāo)的瞄準(zhǔn)計(jì)算、武器發(fā)射條件判斷、武器發(fā)射前的裝定參數(shù)計(jì)算、武器的發(fā)射控制及發(fā)射后的制導(dǎo)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)空/對(duì)地目標(biāo)的最終打擊。

通常，一個(gè)基本的有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)包括：1架有人作戰(zhàn)飛機(jī)；2～4架無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)；無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)通訊數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)。此外，還需要預(yù)警機(jī)、地面指揮控制中心、衛(wèi)星等其他作戰(zhàn)單元所組成的空天地一體化作戰(zhàn)系統(tǒng)的支持。

國(guó)外主要研究進(jìn)展

目前，美英等無(wú)人機(jī)發(fā)展水平較高的國(guó)家均在加緊有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)應(yīng)用研究，探索無(wú)人機(jī)與各類(lèi)作戰(zhàn)平臺(tái)的集成方法。

早在2004年，波音公司和麻省理工學(xué)院的研究人員就合作開(kāi)展了有人機(jī)指揮控制無(wú)人機(jī)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的相關(guān)研究，并成功地進(jìn)行了飛行試驗(yàn)。該項(xiàng)目采用的無(wú)人機(jī)是洛·馬公司的T-33飛機(jī)（改裝無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)的航空電子系統(tǒng)），有人作戰(zhàn)飛機(jī)則使用了1架F-15E戰(zhàn)斗機(jī)。有人機(jī)和無(wú)人機(jī)之間采用Link-16數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行指令數(shù)據(jù)的傳輸，并采用自然語(yǔ)言理解模塊來(lái)進(jìn)行語(yǔ)音指令的處理和解析。

波音公司的另外一項(xiàng)重要研究計(jì)劃是“空中有人/無(wú)人系統(tǒng)技術(shù)”（AMUST），該計(jì)劃于2006年2月成功試驗(yàn)了由1架AH-64D“長(zhǎng)弓阿帕奇”武裝直升機(jī)控制1架“無(wú)人小鳥(niǎo)”（ULB）無(wú)人機(jī)所搭載的武器。

2006年8月，洛克希德·馬丁公司完成了_一種新型的指揮控制系統(tǒng)MCA，實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)人機(jī)的指揮控制。該系統(tǒng)被安裝在1架UH-60“黑鷹”直升機(jī)上，并在試驗(yàn)中成功演示了通過(guò)戰(zhàn)術(shù)通用數(shù)據(jù)鏈（TCDL）對(duì)1架“獵人”戰(zhàn)術(shù)無(wú)人機(jī)實(shí)施控制的能力。

2009年3月，波音公司成功地演示了預(yù)警機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)與偵察無(wú)人機(jī)的協(xié)同作戰(zhàn)。演習(xí)中，E-3A預(yù)警機(jī)派出“掃描鷹”無(wú)人機(jī)進(jìn)行偵察?！皰呙楮棥眰骰啬繕?biāo)視頻，E-3A隨即派出F-16戰(zhàn)斗機(jī)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行攻擊。

近年來(lái)，美軍還使用“基奧瓦勇士”（OH-58D）和“阿帕奇”直升機(jī)以及P-3巡邏機(jī)與多種無(wú)人機(jī)開(kāi)展協(xié)同作戰(zhàn)研究，并取得不少成果。例如2010年9月，“基奧瓦勇士”開(kāi)始加裝“有人機(jī)一無(wú)人機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈”（L2MUM）。目前美國(guó)陸軍所有的“基奧瓦勇士”都加裝了該系統(tǒng)。2011年11月，“阿帕奇”直升機(jī)利用UTA數(shù)據(jù)鏈對(duì)1架MQ-1C“灰鷹”無(wú)人機(jī)的飛行路徑實(shí)施控制，且控制過(guò)程中2架飛機(jī)都處于飛行狀態(tài)。

最近，據(jù)日本外交學(xué)者網(wǎng)站透露，美國(guó)空軍在即將公布的《自主地平線》報(bào)告中還探討了有人機(jī)與無(wú)人機(jī)的協(xié)作問(wèn)題，并提到了F-35戰(zhàn)機(jī)飛行員將能夠一邊飛行一邊控制附近的一群無(wú)人機(jī)。

除了美國(guó)，英國(guó)也—直在進(jìn)行這方面的研究。2006年10月底，作為英國(guó)國(guó)防部某研發(fā)項(xiàng)目的部分內(nèi)容，奎奈蒂克（QinctiQ）公司以BAC 1-11飛機(jī)模擬無(wú)人機(jī)，成功驗(yàn)證了新型的無(wú)人機(jī)控制和管理方法，實(shí)現(xiàn)了戰(zhàn)斗機(jī)控制和自主組織多架無(wú)人機(jī)。

2007年4月，奎奈蒂克公司和英國(guó)國(guó)防部還成功進(jìn)行了1架“狂風(fēng)”綜合航電樣機(jī)（TIARA）作為指揮機(jī)與模擬無(wú)人機(jī)的BACI-11飛機(jī)的編隊(duì)飛行試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了1名有人機(jī)飛行員直接控制4架無(wú)人機(jī)。

有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)模式

協(xié)同作戰(zhàn)主要指有人/無(wú)人機(jī)之間的聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)，在空一空、空一地以及空一海的不同作戰(zhàn)環(huán)境下，有人/無(wú)人機(jī)之間的協(xié)同模式可劃分為3種：態(tài)勢(shì)感知、協(xié)同攻擊和協(xié)同防御，下面分別予以介紹。

態(tài)勢(shì)感知

利用有人/無(wú)人機(jī)的多個(gè)資源跟蹤同一目標(biāo)，可有效提高跟蹤質(zhì)量，且可實(shí)時(shí)顯示目標(biāo)未被跟蹤（如未分配）或者不能跟蹤（如未在自己的視場(chǎng)內(nèi)）的狀態(tài)，從而極大增強(qiáng)有人/無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)編隊(duì)的狀態(tài)感知能力。同時(shí)，如圖1所示，利用互聯(lián)的空中C2平臺(tái)、戰(zhàn)斗機(jī)、無(wú)人機(jī)（共享角度跟蹤數(shù)據(jù)）及多種技術(shù)，可有效地對(duì)無(wú)源輻射或有源輻射目標(biāo)實(shí)施協(xié)同定位。通過(guò)協(xié)同方式還可改善其他活動(dòng)，包括地形跟隨/地形回避、在惡劣環(huán)境條件下加油或飛行突防編隊(duì)和進(jìn)入機(jī)動(dòng)飛行。

協(xié)同攻擊

對(duì)空目標(biāo)攻擊如圖2所示，由1架有人機(jī)帶領(lǐng)雙無(wú)人機(jī)編隊(duì)執(zhí)行對(duì)空目標(biāo)攻擊任務(wù)，無(wú)人機(jī)突前并保持雷達(dá)靜默。當(dāng)無(wú)人機(jī)高速隱蔽接敵到其武器作用距離范圍時(shí)，有人機(jī)開(kāi)啟雷達(dá)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，將目標(biāo)信息通過(guò)協(xié)同網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸給無(wú)人機(jī)，并啟動(dòng)無(wú)人機(jī)武器發(fā)射指令，然后對(duì)飛行中的武器制導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)敵空中目標(biāo)的攻擊。

分布式多任務(wù)協(xié)同攻擊如圖3所示，有人機(jī)指揮多架無(wú)人機(jī)編隊(duì)執(zhí)行對(duì)地攻擊作戰(zhàn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)分布式的協(xié)同攻擊作戰(zhàn)。每架無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)各自配置ESM、SAR、光電/紅外等不同的傳感器，以及不同類(lèi)型的對(duì)地攻擊武器，以降低單架無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)的成本。各無(wú)人機(jī)分工合作、密切協(xié)同，在有人機(jī)指揮控制下作為整體執(zhí)行目標(biāo)探測(cè)、識(shí)別、攻擊、評(píng)估等多種任務(wù)。

跨平臺(tái)制導(dǎo)如圖4所示，是無(wú)人機(jī)與有人機(jī)編隊(duì)，有人機(jī)可以將無(wú)人機(jī)作為擴(kuò)展的武器艙，控制其武器的發(fā)射。在導(dǎo)彈打擊過(guò)程中，若被攻擊地面目標(biāo)移動(dòng)位置或?qū)嵤╇娮痈蓴_，導(dǎo)致導(dǎo)彈初始目標(biāo)數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，那么由于有人機(jī)處于敵方地空導(dǎo)彈威脅之外，則可接管對(duì)導(dǎo)彈的控制并進(jìn)行中段制導(dǎo)，提供不斷的目標(biāo)更新數(shù)據(jù)，以提高打擊效能。

防區(qū)外攻擊如圖5所示，無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)與有人作戰(zhàn)飛機(jī)編隊(duì)。有人作戰(zhàn)飛機(jī)處于敵防區(qū)外安全位置，無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)突前到防區(qū)內(nèi)，直接獲取敵方目標(biāo)位置信息或接收來(lái)自地面單兵的偵察信息，并將其傳送到有人作戰(zhàn)飛機(jī)，有人作戰(zhàn)飛機(jī)發(fā)射超視距精確制導(dǎo)空地武器（發(fā)射后不管）。如果目標(biāo)移動(dòng)或變化，由處于防區(qū)內(nèi)的無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)通過(guò)實(shí)時(shí)更新的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)對(duì)飛行的空地導(dǎo)彈進(jìn)行制導(dǎo)。

協(xié)同防御

有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同防御的最大優(yōu)勢(shì)在于提高了威脅告警能力。多機(jī)編隊(duì)進(jìn)行機(jī)載告警設(shè)備組網(wǎng)，對(duì)來(lái)襲導(dǎo)彈等威脅目標(biāo)協(xié)同告警，以增強(qiáng)對(duì)威脅目標(biāo)來(lái)襲方向、威脅程度的告警準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)的單平臺(tái)裝備的干擾設(shè)備數(shù)量、功能有限，難以同時(shí)在時(shí)域、頻域、空域，以及信號(hào)波形等方面對(duì)敵威脅、雷達(dá)進(jìn)行持續(xù)穩(wěn)定的有效干擾。而有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同多機(jī)編隊(duì)進(jìn)行機(jī)載有源和無(wú)源電子干擾設(shè)備組網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同防御，如圖6所示。在實(shí)施有源電子干擾時(shí)，編隊(duì)各成員之間可進(jìn)行干擾區(qū)域、干擾目標(biāo)、干擾時(shí)機(jī)、干擾樣式、干擾參數(shù)、干擾功率等協(xié)同。在實(shí)施無(wú)源電子干擾時(shí)，編隊(duì)各成員之間進(jìn)行干擾物類(lèi)型、干擾物投放時(shí)機(jī)、干擾物投放數(shù)量、干擾物投放時(shí)間間隔等協(xié)同。

有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)國(guó)外研究情況，目前針對(duì)有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的研究劃分為兩個(gè)方面：一是有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)概念的研究和試驗(yàn)驗(yàn)證；二是有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)關(guān)鍵技術(shù)的研究，尤其是有人機(jī)對(duì)無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)指揮控制系統(tǒng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)。這二者之中，前者的研究關(guān)系到有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)這一新興作戰(zhàn)模式的作戰(zhàn)運(yùn)用，同時(shí)對(duì)后者關(guān)鍵技術(shù)的研究具有牽引性的作用。

通過(guò)對(duì)有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)概念的分析理解，不難看出，有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是有人機(jī)對(duì)無(wú)人機(jī)的指揮控制過(guò)程。換言之，無(wú)人機(jī)的參與作戰(zhàn)主要依賴(lài)于有人機(jī)的指揮和控制，而并非傳統(tǒng)的地面控制站。這也就對(duì)有人作戰(zhàn)飛機(jī)提出了更高的能力要求。從技術(shù)層面而言，為了實(shí)現(xiàn)有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，提高無(wú)人機(jī)的智能化水平無(wú)疑是十分重要而又十分艱巨的任務(wù)。相對(duì)而言，從有人機(jī)一側(cè)著手不僅技術(shù)難度小，更容易取得突破，而且也符合最初采用有人/無(wú)人機(jī)混合搭配、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的初衷。因而，國(guó)外研究部門(mén)目前及預(yù)計(jì)未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)也大都把指揮控制系統(tǒng)技術(shù)作為最核心的關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)和演示驗(yàn)證。

有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)主要有：

有人/無(wú)人機(jī)的交互控制技術(shù)

有人機(jī)和無(wú)人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中承擔(dān)不同職責(zé)，通過(guò)相互之問(wèn)的數(shù)據(jù)、信息交互，實(shí)現(xiàn)任務(wù)的協(xié)同。整個(gè)協(xié)同任務(wù)過(guò)程中，有人機(jī)操作人員不僅要接收來(lái)自地面的指揮控制信息、執(zhí)行本機(jī)作戰(zhàn)任務(wù)，還要根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)情況指揮控制無(wú)人機(jī)，這大大增加了有人機(jī)操作人員的工作負(fù)擔(dān)。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單有效的有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同交互控制方式，將為任務(wù)的完成提供有力保障。這類(lèi)交互可采用不同的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如語(yǔ)音、文本、圖形等。然而，無(wú)論采用何種方式，都必須定義一套完整的指令集，以便于交互信息在無(wú)人機(jī)端的識(shí)別、理解、執(zhí)行以及在機(jī)間數(shù)據(jù)鏈中的傳輸。協(xié)同任務(wù)指令集包含3個(gè)方面：有人機(jī)任務(wù)命令集、無(wú)人機(jī)指令集以及指令編碼。指令集的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿(mǎn)足完備、簡(jiǎn)約、規(guī)范的要求，以便為實(shí)現(xiàn)有人/無(wú)人機(jī)之間方便快捷的交互奠定基礎(chǔ)。

有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同態(tài)勢(shì)感知

有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同態(tài)勢(shì)感知是對(duì)時(shí)間與空間縱深內(nèi)各元素的感知領(lǐng)悟，以及對(duì)它們的企圖、即將發(fā)展的狀態(tài)趨勢(shì)的理解。協(xié)同態(tài)勢(shì)感知通過(guò)以下步驟完成：利用各種傳感器獲取所有可以得到的信息，理解獲得信息中對(duì)我態(tài)勢(shì)有利的信息，估計(jì)態(tài)勢(shì)可能發(fā)展的方向，假定它不受外力影響，評(píng)價(jià)外來(lái)因素對(duì)預(yù)測(cè)的影響。有人/無(wú)人機(jī)編隊(duì)通過(guò)態(tài)勢(shì)感知中獲得的信息優(yōu)勢(shì)，利用戰(zhàn)場(chǎng)的絕對(duì)知識(shí)從而采取正確的決策和行動(dòng)。態(tài)勢(shì)感知的方法有基于性能的方法、主觀性方法以及問(wèn)卷或詢(xún)問(wèn)式方法。在復(fù)雜的環(huán)境中，性能的方法缺乏敏感性和診斷價(jià)值，主觀法沒(méi)有意識(shí)到它們所獲得的信息可能丟失從而缺乏精確性，而問(wèn)卷方法由于某些未曾考慮事件的發(fā)生導(dǎo)致調(diào)查的有效性下降?？茖W(xué)家們提出了一種直接的基于態(tài)勢(shì)感知全球評(píng)估技術(shù)的詢(xún)問(wèn)式方法，在問(wèn)詢(xún)中隨機(jī)凍結(jié)仿真，詢(xún)問(wèn)的結(jié)果與凍結(jié)仿真的態(tài)勢(shì)進(jìn)行比較，比較結(jié)果使得態(tài)勢(shì)感知的自我評(píng)價(jià)和觀察評(píng)估技術(shù)更趨客觀。

協(xié)同目標(biāo)分配方法

協(xié)同目標(biāo)分配指的是為了有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同一致完成任務(wù)，考慮各種約束條件，對(duì)飛機(jī)分配攻擊目標(biāo)，確定打擊目標(biāo)的武器，進(jìn)行武器配置和編隊(duì)配置，確定目標(biāo)的打擊點(diǎn)/方向以及有人機(jī)與無(wú)人機(jī)協(xié)同的武器投放區(qū)域等。有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同目標(biāo)分配是組合優(yōu)化問(wèn)題，是一類(lèi)NP難題，這類(lèi)問(wèn)題的求解主要有兩種思路，一是精確搜索，如窮舉法；另一種是啟發(fā)式搜索，在搜索過(guò)程中加入一定啟發(fā)因子，指導(dǎo)搜索向一個(gè)比較小的范圍內(nèi)進(jìn)行，如模擬退火、禁忌搜索、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法等等。無(wú)論哪一種思路，巨大的計(jì)算代價(jià)始終是NP問(wèn)題的一個(gè)難以克服的難點(diǎn)。目前，一些新的方法和理論也被用來(lái)解決此類(lèi)目標(biāo)分配問(wèn)題，如Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、滿(mǎn)意決策理論、蟻群算法、拍賣(mài)理論、市場(chǎng)調(diào)配理論等，并且還顯示出一定的有效性。

有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同航路規(guī)劃技術(shù)

有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同航路規(guī)劃是在有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同目標(biāo)分配方案的基礎(chǔ)上規(guī)劃出各飛機(jī)可行的、有效的協(xié)同航路。數(shù)學(xué)規(guī)劃是一類(lèi)多階段決策過(guò)程的最優(yōu)化方法。數(shù)學(xué)規(guī)劃方法最近的應(yīng)用是解決了ROSAT衛(wèi)星的觀測(cè)任務(wù)規(guī)劃問(wèn)題。在用數(shù)學(xué)規(guī)劃計(jì)算三維最優(yōu)路徑時(shí)，把三維最優(yōu)路徑分解成水平方向和垂直方向分別進(jìn)行計(jì)算，較好地解決了維數(shù)災(zāi)難問(wèn)題。混合整數(shù)線性規(guī)劃（MILP）法通過(guò)分解任務(wù)分配和路徑規(guī)劃問(wèn)題，同時(shí)將飛行器動(dòng)力模型在允許范圍內(nèi)線性化處理，構(gòu)造一個(gè)整數(shù)線性規(guī)劃模型來(lái)處理規(guī)劃問(wèn)題。A*算法生成飛機(jī)的飛行航路，通過(guò)使包含危險(xiǎn)和航路長(zhǎng)度的代價(jià)函數(shù)最小，得到簡(jiǎn)單的二維航路。D*優(yōu)化算法在不斷的知識(shí)學(xué)習(xí)中，應(yīng)用圖論技術(shù)持續(xù)地修正路徑和有效地生成一條新的優(yōu)化路徑，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)路徑重規(guī)劃。Voronoi圖表由于構(gòu)造算法簡(jiǎn)練、幾何意義明確而廣泛應(yīng)用于求解機(jī)器人和飛行器路徑規(guī)劃問(wèn)題。在人工智能方法求解任務(wù)規(guī)劃問(wèn)題中，除了啟發(fā)式搜索法和專(zhuān)家系統(tǒng)法以外，還有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊控制法、遺傳算法等。

毀傷效能評(píng)估技術(shù)

目標(biāo)毀傷效果評(píng)估是指對(duì)目標(biāo)實(shí)施攻擊后，對(duì)目標(biāo)的毀傷效果進(jìn)行的綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)評(píng)估的結(jié)果，指揮員可以判斷已實(shí)施的火力打擊是否達(dá)到預(yù)期的毀傷效果，是否需要再次打擊，對(duì)于節(jié)約武器資源和抓住戰(zhàn)機(jī)有著重要的意義。

無(wú)人機(jī)在機(jī)載武器攻擊目標(biāo)的同時(shí)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)視，并利用電視攝像機(jī)或全景照相機(jī)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行拍攝，對(duì)拍攝到的殺傷效果進(jìn)行分析。由于無(wú)人機(jī)可能受到地面防空設(shè)施的攻擊，所以有人駕駛飛機(jī)需要對(duì)總體攻擊效果以及本方的損傷狀況進(jìn)行評(píng)估。

智能決策

戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的瞬息萬(wàn)變產(chǎn)生了大量的信息，客觀上需要飛行員根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)信息的變化，及時(shí)、準(zhǔn)確地制定和調(diào)整編隊(duì)中無(wú)人機(jī)的作戰(zhàn)方案，但是，在實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，飛行員在心理上和生理上都很難勝任這樣繁重的工作，因此需要一套高智能化水平的智能決策系統(tǒng)來(lái)輔助飛行員進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)決策。

高帶寬、高可靠數(shù)據(jù)鏈技術(shù)

數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)且环N按規(guī)定的消息格式和通信協(xié)議，在目標(biāo)探測(cè)傳感器系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)與作戰(zhàn)平臺(tái)之間，實(shí)時(shí)處理、交換和分發(fā)格式化數(shù)字信息（包括語(yǔ)音、圖像和數(shù)據(jù)等）的戰(zhàn)術(shù)信息系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是具有標(biāo)準(zhǔn)化的報(bào)文格式和傳輸特性。

現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上，隨著各種先進(jìn)傳感器的廣泛應(yīng)用，偵察平臺(tái)所能獲得的情報(bào)數(shù)據(jù)量急劇增加，與此同時(shí)，作戰(zhàn)單元間信息共享和交流的需求也在不斷增加，這就導(dǎo)致戰(zhàn)場(chǎng)上有大量信息等待及時(shí)、準(zhǔn)確地分發(fā)。但傳統(tǒng)的信息分發(fā)系統(tǒng)由于效率相對(duì)較低且不同程度地存在著—定的封閉性，難以滿(mǎn)足上述信息分發(fā)需求。為此，擁有先進(jìn)軍事技術(shù)的美軍于20世紀(jì)后期開(kāi)始著力打造能夠適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)需求的寬帶數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，以提高偵察情報(bào)的利用效率。

迄今為止，美軍發(fā)展的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)主要有三大類(lèi)：

第一類(lèi)是以傳輸戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息和作戰(zhàn)指揮信息為主的“態(tài)勢(shì)感知數(shù)據(jù)鏈”，即美軍的TADIL（戰(zhàn)術(shù)數(shù)字式信息鏈），北約稱(chēng)之為“4號(hào)鏈、11號(hào)鏈、16號(hào)鏈或者22號(hào)鏈”等。

第二類(lèi)是“武器協(xié)同數(shù)據(jù)鏈”，是一種防空系統(tǒng)、反導(dǎo)系統(tǒng)、航空導(dǎo)彈（炸彈）等各類(lèi)打擊武器專(zhuān)用的數(shù)據(jù)鏈，其實(shí)時(shí)性要求很高。

第三類(lèi)是“情報(bào)偵察數(shù)據(jù)鏈”，美軍稱(chēng)之為“情報(bào)、監(jiān)視與偵察數(shù)據(jù)鏈”（ISR），用于將各種平臺(tái)獲取的目標(biāo)數(shù)據(jù)（包括圖像情報(bào)和信號(hào)情報(bào)數(shù)據(jù)）傳送到情報(bào)接收系統(tǒng)或者情報(bào)處理系統(tǒng)。目前主要有兩大類(lèi)型，一種是海灣戰(zhàn)爭(zhēng)以前研制成功并投入使用的專(zhuān)用型數(shù)據(jù)鏈，即SCDL監(jiān)視與控制數(shù)據(jù)鏈；一種是海灣戰(zhàn)爭(zhēng)以后不斷發(fā)展的全軍通用型數(shù)據(jù)鏈，即CDL通用數(shù)據(jù)鏈。

與前兩類(lèi)數(shù)據(jù)鏈相比較，“情報(bào)偵察數(shù)據(jù)鏈”最突出的特點(diǎn)是傳輸數(shù)據(jù)量很大，傳輸速率高，一般都在2Mbps以上（前者一般只有幾百kbps）。因此，美軍通常將這種數(shù)據(jù)鏈稱(chēng)為“寬帶情報(bào)偵察數(shù)據(jù)鏈”，并指出，“情報(bào)偵察數(shù)據(jù)鏈”是“未來(lái)陸、海、空、天作戰(zhàn)空域交換情報(bào)偵察數(shù)據(jù)的關(guān)鍵設(shè)備”。

作為網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)中的重要支撐技術(shù)之一，寬帶數(shù)據(jù)鏈在戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)傳輸系統(tǒng)中占有非常重要的地位，已成為C4ISR（指揮、控制、通信、計(jì)算機(jī)、情報(bào)、監(jiān)視和偵察）系統(tǒng)賴(lài)以存在和發(fā)揮效能的關(guān)鍵，但也是C4ISR系統(tǒng)中最易受到干擾破壞的薄弱環(huán)節(jié)。因此，打造保密、抗干擾和抗摧毀的高可靠寬帶數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)歉鲊?guó)努力追求的目標(biāo)，并且這也直接關(guān)系到未來(lái)無(wú)人機(jī)的協(xié)同作戰(zhàn)能力。

高帶寬數(shù)據(jù)鏈技術(shù)

一般的偵察無(wú)人機(jī)裝有合成孔徑雷達(dá)（SAR）、機(jī)載測(cè)試?yán)走_(dá)（SLAR）、移動(dòng)目標(biāo)指示雷達(dá)（MIT）、紅外（IR）或光電傳感器等各種雷達(dá)或視頻傳感器，無(wú)人機(jī)獲取的圖像和視頻的分辨率越來(lái)越高，數(shù)據(jù)量自然也是越來(lái)越大，要確保這些信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，只有不斷提高無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的傳輸速率。為進(jìn)一步提高對(duì)無(wú)人機(jī)所獲取情報(bào)進(jìn)行分析的可靠性，美國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)已經(jīng)計(jì)劃制定更高清晰度的圖像標(biāo)準(zhǔn)來(lái)替代美國(guó)國(guó)家地理情報(bào)局在2005年發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)MISP/STANG4609中所定義的高清圖像標(biāo)準(zhǔn)，即圖像分辨率必須由原來(lái)的1280×720像素提高至1920×1080像素。要根據(jù)這一新標(biāo)準(zhǔn)提供實(shí)時(shí)彩色或熱成像圖像，則要求無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈必須提供3～6Gbps的傳輸速率。這么高的傳輸速率，除了對(duì)圖像壓縮技術(shù)要求更高以外，也對(duì)數(shù)據(jù)鏈的傳輸帶寬提出了更高的要求。

目前無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈基帶信號(hào)的調(diào)制和編碼方式為BPSK和OQPSK調(diào)制和卷積編碼。為了提高傳輸帶寬，國(guó)內(nèi)外都在研究OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)和UWB（超寬帶）技術(shù)在無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈中的應(yīng)用。

針對(duì)偵察射頻數(shù)據(jù)吞吐的瓶頸問(wèn)題，美國(guó)空軍和DARPA還投資開(kāi)展了一項(xiàng)光學(xué)與射頻綜合數(shù)據(jù)鏈試驗(yàn)的研究項(xiàng)目，用于空空和空地之間的情報(bào)數(shù)據(jù)傳輸，其數(shù)據(jù)傳輸速率將比目前的純微波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)提高幾千倍。

高可靠數(shù)據(jù)鏈技術(shù)

美國(guó)空軍情報(bào)主管拉里·詹姆斯少將曾在《C4ISR月刊》舉辦的論壇上表示，在高沖突環(huán)境下保持對(duì)無(wú)人機(jī)的控制和數(shù)據(jù)鏈接是很困難的問(wèn)題。的確，隨著戰(zhàn)場(chǎng)電子技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈面臨的電子對(duì)抗形勢(shì)正日趨嚴(yán)峻，其抗干擾和抗截獲能力已顯得尤為重要，不僅要保護(hù)無(wú)人機(jī)收集到的數(shù)據(jù)和情報(bào)，還要防止敵人通過(guò)數(shù)據(jù)鏈定位打擊地面控制站，甚至發(fā)出干擾信號(hào)篡奪無(wú)人機(jī)的控制權(quán)。因此，保證無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的安全性是無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈發(fā)展的基本前提。

目前數(shù)據(jù)鏈抗干擾技術(shù)已從單一技術(shù)的抗干擾，發(fā)展到多種技術(shù)相結(jié)合；從單一物理層的抗干擾發(fā)展到包括網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層在內(nèi)的多個(gè)層面結(jié)合優(yōu)化的抗干擾；從單一設(shè)備的抗干擾發(fā)展到系統(tǒng)級(jí)、網(wǎng)絡(luò)級(jí)的綜合抗干擾。所采用的抗干擾體制主要還是以擴(kuò)展頻譜（直擴(kuò)、跳頻、跳時(shí)、混合擴(kuò)頻）技術(shù)為主，結(jié)合各種非擴(kuò)展頻譜技術(shù)，包括信道編碼、交織、分集（時(shí)間、空間、頻率、極化）、智能天線、自適應(yīng)干擾對(duì)消、加密等。而這些抗干擾技術(shù)的應(yīng)用也主要集中在數(shù)據(jù)率較低的情況下，如具有較強(qiáng)抗干擾能力的Link-16，平均數(shù)據(jù)率僅為256kbps，SCDL的最大傳輸速率也僅有1.9Mbps。最高傳輸速率達(dá)274Mbps的CDL反向鏈路采用的抗干擾措施僅有簡(jiǎn)單的糾錯(cuò)編碼技術(shù)。關(guān)于美軍情報(bào)、監(jiān)視與偵察數(shù)據(jù)鏈在高速情況下如何對(duì)抗強(qiáng)多徑干擾的同時(shí)又能提升其抗敵方電磁干擾的能力，這方面尚未見(jiàn)到相關(guān)報(bào)道，但這卻是寬帶數(shù)據(jù)鏈不得不面對(duì)的嚴(yán)峻問(wèn)題。

寬帶數(shù)據(jù)鏈需要在復(fù)雜的物理環(huán)境和惡劣的電磁環(huán)境下進(jìn)行高速率、大容量信息傳輸，這樣的應(yīng)用需求對(duì)抗干擾體制提出了新的考驗(yàn)?？垢蓴_技術(shù)研究需要解決的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是：頻率選擇性衰落引起的碼間干擾問(wèn)題（ISI）和敵方的電磁干擾問(wèn)題。為有效地對(duì)抗敵方電磁干擾，目前主要的解決方案是擴(kuò)展頻譜技術(shù)，它具有低截獲概率，抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，是目前抗干擾通信體制的主流技術(shù)，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到軍事和民用通信系統(tǒng)中。而碼間干擾問(wèn)題，移動(dòng)通信中傳統(tǒng)的解決方案有兩種：?jiǎn)屋d波加時(shí)域均衡（如第二代移動(dòng)通信），但在寬帶情況下，ISI非常嚴(yán)重，對(duì)均衡器的要求非常高，抽頭數(shù)量要足夠多，訓(xùn)練序列足夠長(zhǎng)，訓(xùn)練時(shí)間也要足夠長(zhǎng)，均衡算法也變得非常復(fù)雜；直接序列擴(kuò)頻加Rake接收（如第三代移動(dòng)通信），但寬帶情況下，存在擴(kuò)頻增益和高速碼流的矛盾，Rake接收機(jī)的復(fù)雜度也受到限制，因?yàn)槎鄰綌?shù)量較多，同時(shí)也存在較大的能量損失。

為解決頻率選擇性衰落所引起的碼間干擾問(wèn)題，目前民用寬帶無(wú)線通信中有效的解決方案有兩種：正交頻分復(fù)用（OFDM）和單載波頻域均衡（SC-FDE）。由于802A1和HiperLAN/2協(xié)議在WALN中的廣泛應(yīng)用，OFDM技術(shù)已相對(duì)成熟。SC-FDE有效結(jié)合了OFDM和傳統(tǒng)單載波傳輸技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，同樣具有潛在的多徑對(duì)抗能力和高效頻譜利用率，它和OFDM技術(shù)具有相同的基帶信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，卻克服了OFDM峰均比高和子載波間干擾的問(wèn)題，近兩年已開(kāi)始成為新的研究熱點(diǎn)。

美軍在無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈規(guī)劃層面上歷來(lái)非常重視安全性問(wèn)題，早在2003年，美國(guó)國(guó)防財(cái)政部就提出投資約1.5億美元用于無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的抗干擾和保密技術(shù)研究。除此之外，美國(guó)國(guó)防部還在大力推廣工作在Ku波段的無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈，雖然此數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)芪锢硖匦缘南拗拼嬖谝恍┚窒扌?，但由于可以提供更高的安全性，仍受到美軍的青睞。當(dāng)然，無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的安全與性能的權(quán)衡也很重要，為此，美軍還在利用新型、高效的調(diào)制解調(diào)技術(shù)、糾錯(cuò)編碼技術(shù)、高速跳頻和寬帶擴(kuò)頻及相關(guān)技術(shù)，以研制電磁兼容性好、截獲概率低、抗干擾能力強(qiáng)的高性能無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈。

結(jié)語(yǔ)

有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)是未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)，它充分利用有人機(jī)和無(wú)人機(jī)各自的優(yōu)勢(shì)，分工協(xié)作，以發(fā)揮最大的作戰(zhàn)效能，是無(wú)人機(jī)參與作戰(zhàn)的一種新穎而實(shí)用的作戰(zhàn)模式。隨著各國(guó)對(duì)該領(lǐng)域研究的不斷深入，也許在不久的將來(lái)，有人/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)將會(huì)作為一種主要的作戰(zhàn)樣式呈現(xiàn)在實(shí)戰(zhàn)之中。