無人機(jī)規(guī)劃問題研究

張晶

（91362部隊）

針對我國海上情報偵察的不足，介紹了無人機(jī)的概念、作用、由來，以及闡述了無人機(jī)規(guī)劃的背景和意義，著重說明了無人機(jī)規(guī)劃的重要性，特別介紹了無人機(jī)規(guī)劃關(guān)于國外的研究進(jìn)展，為下一步海上情報偵察做下鋪墊。

無人機(jī)規(guī)劃情報偵察

1無人機(jī)的概念

無人機(jī)，是一種依靠動力裝置，能夠在空中或臨近空間進(jìn)行持續(xù)、可控任務(wù)飛行的，攜帶民用或軍用性質(zhì)的任務(wù)載荷執(zhí)行任務(wù)，可以一次性使用或可重復(fù)使用的無人駕駛飛行器（UAV）。無人機(jī)的使用、訓(xùn)練和維護(hù)費(fèi)用以及人員數(shù)量的需求都比有人機(jī)低，自1917年誕生以來發(fā)展迅速，目前已有26個國家或地區(qū)擁有大型無人機(jī)（相當(dāng)與“捕食者”大?。?。

2無人機(jī)規(guī)劃的背景及意義

無人機(jī)作為信息化武器裝備的產(chǎn)物，無人機(jī)能夠進(jìn)行高高度、遠(yuǎn)距離、長時間的飛行，具有大過載與高機(jī)動性、隱身性和經(jīng)濟(jì)可承受性等顯著特點(diǎn)，在未來戰(zhàn)爭中對提高戰(zhàn)場空間態(tài)勢感知能力、高風(fēng)險目標(biāo)突防能力、通信導(dǎo)航支援能力、電子戰(zhàn)能力、壓制敵防空系統(tǒng)能力、固定和移動目標(biāo)攻擊能力、作戰(zhàn)生存能力和聯(lián)合作戰(zhàn)能力等方面將起重要作用。由于有人駕駛偵察飛機(jī)滯空時間有限，而且與非空中目標(biāo)速度差別大，難以形成持續(xù)有效地跟蹤偵察，獲取情報的連續(xù)性難以保證；衛(wèi)星由于數(shù)量有限，偵察的側(cè)重點(diǎn)主要集中在戰(zhàn)略/戰(zhàn)役的動向、態(tài)勢發(fā)展和情報獲取等方面，存在著過頂覆蓋和不間斷監(jiān)視能力的制約；直升機(jī)飛行高度和速度都有限，容易遭受到地面武器的攻擊而受損，無法滿足戰(zhàn)場情報、監(jiān)視與偵察無縫隙的要求。而無人機(jī)所具備的對小型移動、隱蔽或者高威脅目標(biāo)的長時間和抵近實(shí)時跟蹤偵察等獨(dú)特能力，是其他偵察手段無法比擬的。特別是無人機(jī)不用考慮機(jī)上人員傷亡的風(fēng)險和生理極限，可以用于安全長時間地執(zhí)行單調(diào)的情報、監(jiān)視、偵察（ISR）任務(wù)。美國各作戰(zhàn)司令部和軍種給出了無人機(jī)系統(tǒng)遂行 18項(xiàng)作戰(zhàn)任務(wù)，并劃分了優(yōu)先等級。但是，即使是對于無人作戰(zhàn)飛機(jī)來講，情報偵察和戰(zhàn)場監(jiān)視在各項(xiàng)作戰(zhàn)任務(wù)中仍排首位，而遂行直接火力打擊和武器攻擊僅排在第三位，執(zhí)行各種電子攻擊任務(wù)則排在第四位。美海軍未來艦載無人空中監(jiān)視與打擊系統(tǒng)（ UCLASS），其定位也是偏向情報偵察與監(jiān)視任務(wù)，并將具備一定的打擊能力。

高技術(shù)戰(zhàn)爭環(huán)境中，高效的情報偵察活動是軍事部署和作戰(zhàn)準(zhǔn)備的重要基礎(chǔ)，建設(shè)信息化軍隊和發(fā)展信息化武器裝備成為信息化軍事變革的核心。無人機(jī)可以在信息化戰(zhàn)場上所獲得的情報以數(shù)據(jù)量大的圖像、視頻等為主的情報，能很好地滿足信息化戰(zhàn)爭戰(zhàn)場態(tài)勢共享、精確指揮控制和一體化武器協(xié)同等方面作戰(zhàn)能力建設(shè)的需求，但也需要高速、寬帶和實(shí)時的通信數(shù)據(jù)鏈路，必然推動戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈路的發(fā)展。目前美軍相繼開發(fā)了通用數(shù)據(jù)鏈（ CDL）、戰(zhàn)術(shù)通用數(shù)據(jù)鏈（ TCDL）和戰(zhàn)術(shù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)鏈（ TDDL）等多種數(shù)據(jù)鏈，其傳輸速率最高可以達(dá)到274 Mbps，不使用中繼的情況下最遠(yuǎn)可以傳輸200Km，但仍無法滿足情報傳輸?shù)囊?。當(dāng)前，由于技術(shù)的限制和低威脅環(huán)境下的偵察監(jiān)視等任務(wù)的低要求，無人機(jī)作戰(zhàn)主要采用單平臺獨(dú)立執(zhí)行任務(wù)。但是由于信息化戰(zhàn)場對抗環(huán)境的改變，現(xiàn)代戰(zhàn)爭已經(jīng)是信息化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化之間的對抗，任何一種單一攻擊、偵察和監(jiān)視的無人機(jī)都難以滿足需求。將各種功能、層次的無人機(jī)聯(lián)結(jié)成為功能互補(bǔ)、協(xié)同作戰(zhàn)的有機(jī)整體，可以有效地提高整體的作戰(zhàn)能力。為滿足未來基于網(wǎng)絡(luò)化、基于效果的聯(lián)合作戰(zhàn)，未來海上無人機(jī)偵察監(jiān)視作戰(zhàn)將是無人機(jī)組網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)，通過無人機(jī)之間的交流以及無人機(jī)與海/空/地面作戰(zhàn)單元之間的交流，最終形成以無人機(jī)為核心，高效數(shù)據(jù)共享的無人機(jī)協(xié)同。作為無人機(jī)系協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)，美國《2005-2030無人機(jī)路線圖》中將自主控制水平劃分的10個等級，5級以上均與編隊飛行相關(guān)。

3國外研究進(jìn)展

作為無人機(jī)的發(fā)明國，美國是當(dāng)前世界上無人機(jī)使用最多、經(jīng)驗(yàn)最豐富的國家。自 1995年起，美陸軍通信電子司令部就開始了一項(xiàng)機(jī)載通信超視距擴(kuò)展計劃，主要用于支持戰(zhàn)場信息傳輸系統(tǒng)（BITS）。該計劃的主要目的是為戰(zhàn)區(qū)指揮官直接控制的作戰(zhàn)地域提供超視距通信能力而不使用稀少的衛(wèi)星資源。從1999財年開始，美軍加大了對“全球鷹”、“捕食者”等HAE UAV的投入，大力部署“全球鷹”和“捕食者”。美海軍、航空航天局（NASA）和Aero Vironment公司建議在2004財年進(jìn)行一項(xiàng)先期概念技術(shù)演示（ACTD），驗(yàn)證Aero Vironment公司以太陽能為動力的“太陽神”無人機(jī)的改型機(jī)，以擴(kuò)大海上艦船的通信距離。2006年，美國空軍航天司令部下達(dá)研制一種在距地面19-31千米高度的臨近空間通信系統(tǒng)的任務(wù) 。美國海軍大力發(fā)展“火力偵察兵”、X-47B、MQ-4C等無人機(jī)，并取得了令人矚目的成績 。

未來數(shù)據(jù)鏈內(nèi)所有傳感器和武器平臺的高度共享，多個作戰(zhàn)平臺可以利用CEC相互協(xié)作，廣泛研發(fā)具有信號情報和其它電子戰(zhàn)功能的無人飛行系統(tǒng)，通過軟件重組的方式也可以使地面站控制不同類型的無人機(jī)，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)地面站的通用化。注重研發(fā)具有信號情報和其它電子戰(zhàn)功能的無人飛行系統(tǒng)等。