有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

杜壯 劉剛

摘 要：隨著當(dāng)前社會科學(xué)技術(shù)及軍事技術(shù)不斷發(fā)展，在軍事作戰(zhàn)方面無人機(jī)也得到越來越廣泛的應(yīng)用，并且發(fā)揮著越來越重要的作用，與有人機(jī)結(jié)合形成有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)。在有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)發(fā)展及應(yīng)用過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)充分了解及掌握相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，從而使該系統(tǒng)作用能夠得以充分發(fā)揮，更好實現(xiàn)其功能，為有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的更好應(yīng)用提供支持。

關(guān)鍵詞：有人機(jī)；無人機(jī)；協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：E926.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）24-0139-02

Abstract： With the continuous development of social science and military technology， unmanned aerial vehicles （UAVs） have been widely used in military operations and are playing a more and more important role. Combined with a man-machine to form a man-machine and unmanned aerial vehicle （UAV） cooperative combat system. In the process of development and application of man-machine and UAV cooperative combat system， the relevant staff should fully understand and master the relevant key technologies， so that the role of the system can be brought into full play and the functions of the system can be better realized. It provides support for the better application of man-machine and unmanned aerial vehicle （UAV） cooperative combat system.

Keywords： man-machine； unmanned aerial vehicle （UAV）； cooperative combat system； key technology

在當(dāng)前智能化技術(shù)及自動化技術(shù)不斷發(fā)展的大形勢下，無人機(jī)得以出現(xiàn)，并且在各個領(lǐng)域內(nèi)均有著十分廣泛的應(yīng)用，而其中比較重要的一個方面就是在軍事領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。在現(xiàn)代軍事領(lǐng)域內(nèi)，通過無人機(jī)的應(yīng)用可實現(xiàn)有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)，從而使軍事作戰(zhàn)能夠更好實現(xiàn)，而為能夠使該系統(tǒng)實現(xiàn)更好應(yīng)用，需要將有關(guān)關(guān)鍵技術(shù)較好掌握，從而對關(guān)鍵技術(shù)更好應(yīng)用，為系統(tǒng)的更好運(yùn)用及作用發(fā)揮提供技術(shù)支持。

1 有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)概述

1.1 有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)

通常情況下，在有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)中，其編隊作戰(zhàn)單元中主要包括有人機(jī)、無人機(jī)以及無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃及控制站，還有無人機(jī)通信數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)與空天地一體化指揮系統(tǒng)。在整個系統(tǒng)組成中，無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃及控制站在有人機(jī)中配置，而無人機(jī)通信鏈路系統(tǒng)的作用主要就是使無人機(jī)及有人機(jī)之間能夠?qū)崿F(xiàn)通信，在空天地一體化指揮系統(tǒng)中包含有人機(jī)和地面指揮控制中心及預(yù)警機(jī)之間通信。

在有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)整個過程中，首先應(yīng)當(dāng)明確的一點就是有人機(jī)與無人機(jī)之間在自主控制及自主攻擊之間的相關(guān)功能劃分，也就是應(yīng)當(dāng)對人機(jī)功能分配問題進(jìn)行合理確定。在實際應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)使無人機(jī)自主作戰(zhàn)功能充分發(fā)揮，并且要使編隊系統(tǒng)中相關(guān)有人機(jī)指揮員作用得以充分發(fā)揮，從而使最優(yōu)系統(tǒng)平衡以及統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮能夠?qū)崿F(xiàn)。在有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)過程中，有人機(jī)的主要作用就是對編隊系統(tǒng)進(jìn)行指揮，而無人機(jī)的作用主要就是通過對新技術(shù)、新戰(zhàn)術(shù)及新方法進(jìn)行利用，使當(dāng)前作戰(zhàn)空間得以改變，不但具備持久情報、監(jiān)視及偵察能力，且能夠提供出精確及時間接火力與直接火力，對于有人機(jī)而言，其活動重點就是執(zhí)行任務(wù)，并非對無人機(jī)進(jìn)行操縱。

1.2 有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)特點

首先，在空天地體系對抗系統(tǒng)中，有人機(jī)與無人機(jī)聯(lián)合編隊屬于重要節(jié)點，由地面指揮中心或者預(yù)警機(jī)實行統(tǒng)一指揮控制，主要包括制定整體作戰(zhàn)計劃以及遠(yuǎn)距站位引導(dǎo)等，并且能夠使整個戰(zhàn)場中相關(guān)態(tài)勢信息實現(xiàn)共享。其次，在有人機(jī)與無人機(jī)聯(lián)合編隊中，對于不同飛機(jī)而言，其能夠在多個方面實現(xiàn)協(xié)同，包括信息、資源以及攻擊計劃等相關(guān)內(nèi)容。有人機(jī)能夠綜合處理所獲取相關(guān)信息，從而對戰(zhàn)場態(tài)勢較好感知，并且能夠依據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)及計劃、可利用資源及戰(zhàn)場態(tài)勢等多個方面不同因素，科學(xué)合理規(guī)劃協(xié)同作戰(zhàn)相關(guān)任務(wù)，對聯(lián)合攻擊系統(tǒng)實行合理任務(wù)管理，并且能夠以指令形式將任務(wù)規(guī)劃結(jié)果向無人機(jī)發(fā)送。再次，通過有人機(jī)進(jìn)行指揮控制，無人機(jī)能夠?qū)裟繕?biāo)實行瞄準(zhǔn)計算，準(zhǔn)確判斷武器發(fā)射條件，計算發(fā)射武器前相關(guān)裝訂參數(shù)，并且可實現(xiàn)武器發(fā)射控制與發(fā)射之后進(jìn)行制導(dǎo)，從而對最終目標(biāo)進(jìn)行攻擊[1-2]。

2 有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 協(xié)同控制技術(shù)

在實際執(zhí)行任務(wù)過程中，對于系統(tǒng)中有人機(jī)與無人機(jī)而言，其所擔(dān)任職責(zé)存在一定差異，兩者之間通過實時交互數(shù)據(jù)及相關(guān)信息，從而使實時任務(wù)協(xié)同得以較好實現(xiàn)。在協(xié)同任務(wù)整個過程中，作為有人機(jī)相關(guān)操作人員，不但要對來源于地面的相關(guān)指揮控制信息進(jìn)行實時接收，從而實施本機(jī)作戰(zhàn)任務(wù)，并且需要依據(jù)戰(zhàn)場實際情況對無人機(jī)實行實時指揮以及控制，從而更好發(fā)揮其作用。在有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)中，通過對交互控制方式進(jìn)行簡單有效設(shè)計，可提供有效保障，從而使相關(guān)任務(wù)能夠得以更好完成。在各種任務(wù)完成方面，有人機(jī)與無人機(jī)之間實時交互屬于關(guān)鍵影響因素，在這類交互過程中可通過各種不同手段得以實現(xiàn)，比如語音、文本以及圖像等相關(guān)方式。但是，應(yīng)當(dāng)注意的一點就是，在實際應(yīng)用過程中選擇任何一種方式，均需要對比較完整的一套指令集進(jìn)行定義，在此基礎(chǔ)上才能夠確保在無人機(jī)端實現(xiàn)交互信息識別、理解及執(zhí)行，并且可使機(jī)間數(shù)據(jù)鏈中交互信息傳輸?shù)靡詫崿F(xiàn)。在協(xié)同任務(wù)指令集合中，其主要包括三個部分內(nèi)容，分別為有人機(jī)任務(wù)命令集與無人機(jī)指令集，還包括指令編碼。在對指令集進(jìn)行實際設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)注意遵循簡約、規(guī)范及完善原則，確保有人機(jī)與無人機(jī)兩者間能夠?qū)崿F(xiàn)方便、快捷地實時交互，確保有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)功能能夠得以真正充分發(fā)揮。

2.2 協(xié)同態(tài)勢形成及評估

在有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)中，其協(xié)同態(tài)勢感知主要就是對空間縱深及企業(yè)方面等各種相關(guān)元素進(jìn)行感知領(lǐng)悟，并且充分理解其最終目標(biāo)，并且能夠充分理解其發(fā)展過程中相關(guān)狀態(tài)趨勢。作為協(xié)同態(tài)勢感知所指的就是通過對各種相關(guān)傳感器進(jìn)行利用，從而將相關(guān)信息獲取，對所獲得的有利于我方態(tài)勢的相關(guān)信息加強(qiáng)理解，對于態(tài)勢發(fā)生發(fā)展方向?qū)嵭锌茖W(xué)合理估計，同時對于外界因素在預(yù)測方面所產(chǎn)生影響實行評價。在有人機(jī)與無人機(jī)編隊中，依據(jù)無人機(jī)傳感器所獲取的相關(guān)戰(zhàn)場信息，有人機(jī)可將戰(zhàn)場態(tài)勢評估完成，從而選擇科學(xué)合理決策及行動，并且向無人機(jī)傳送相關(guān)決策結(jié)果。在實際操作過程中，態(tài)勢感知方法主要就是依據(jù)性能的主觀感知方法，問卷調(diào)查方法，其中對于主觀方法而言，其對于所獲取信息可能會發(fā)生丟失未能夠進(jìn)行考慮，因而其精確性相對比較差，而問卷調(diào)查方法由于存在未考慮到的相關(guān)事件會造成調(diào)查過程中降低有效性，在有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同態(tài)勢評估方面，這些方法均無法得到合理應(yīng)用。有關(guān)人員通過研究，提出以態(tài)勢感知全球評估技術(shù)為基礎(chǔ)的一種直接詢問式方法，在實際問訊過程中隨機(jī)凍結(jié)仿真，并且將其態(tài)勢與詢問所得到結(jié)果實行比較，通過比較所得到結(jié)果可使得態(tài)勢感知中的自我評價以及相關(guān)觀察評估技術(shù)更加具有客觀性。在比較復(fù)雜的一些戰(zhàn)場環(huán)境中，該方法可表現(xiàn)出較高實時性及準(zhǔn)確性，在有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同態(tài)勢的實時評估方面比較適用。

2.3 協(xié)同目標(biāo)分配

所謂協(xié)同目標(biāo)分配所指的就是在有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)中，為能夠使任務(wù)得以一致完成，出于對各種約束條件進(jìn)行考慮，將相關(guān)攻擊目標(biāo)對飛機(jī)進(jìn)行分配，并且將目標(biāo)攻擊武器確定，對武器及編隊進(jìn)行合理配置，將目標(biāo)打擊點及方向確定，還應(yīng)當(dāng)確定武器投放具體區(qū)域。在有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)過程中，目標(biāo)分配屬于組合優(yōu)化問題，對于這類問題而言，在實際解決方面主要包括兩種思路，其一，精確搜索，比如窮舉法，其二，啟發(fā)式搜索，也就是將相關(guān)啟發(fā)因子加入搜索過程中，促使搜索能夠逐漸向較小范圍內(nèi)開展。但是，對于兩種思路中的任何一種而言，為能夠使問題得以解決，均需要進(jìn)行大量計算。隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，在這類目標(biāo)分配問題解決方面，一些新理論及新方法得以廣泛應(yīng)用，比如滿意決策理論、拍賣理論以及蟻群算法等，這些算法的計算量相對均比較小，在緊張動態(tài)戰(zhàn)場環(huán)境中可使目標(biāo)分配問題得以較好解決，從而也就能夠使實時協(xié)同作戰(zhàn)得以更好實現(xiàn)。

2.4 協(xié)同航路規(guī)劃

在有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)中，對于協(xié)同航路規(guī)劃而言，其所指的就是目標(biāo)分配方案得以完成的基礎(chǔ)上，對不同飛機(jī)可行有效協(xié)同航路進(jìn)行規(guī)劃。在實際規(guī)劃過程中，數(shù)學(xué)規(guī)劃屬于最優(yōu)化的一種方法，可使實際規(guī)劃問題得以較好解決。相關(guān)研究人員在利用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法對三維最優(yōu)路徑進(jìn)行計算時，將三維最優(yōu)路徑進(jìn)行分解，從而分別在水平方向以及垂直方向?qū)嵭杏嬎?，從而可使維數(shù)災(zāi)難問題得以較好解決。另外，混合整數(shù)線性規(guī)劃方法通過對任務(wù)分配以及路徑規(guī)劃問題進(jìn)行分解，并且在允許范圍內(nèi)將飛行器動力模型實行線性優(yōu)化處理，從而可構(gòu)造出整數(shù)線性規(guī)劃模型，從而對規(guī)劃問題進(jìn)行較好處理[3-4]。

3 結(jié)束語

在當(dāng)前軍事作戰(zhàn)中，有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)有著越來越廣泛的應(yīng)用，并且也是今后軍事作戰(zhàn)的主要發(fā)展方向。在當(dāng)前有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)中，為能夠使兩者協(xié)同作戰(zhàn)更好實現(xiàn)，相關(guān)研究人員應(yīng)當(dāng)對這種協(xié)同作戰(zhàn)模式加強(qiáng)認(rèn)識，并且對有關(guān)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行充分準(zhǔn)確把握，在此基礎(chǔ)上才能夠?qū)崿F(xiàn)更好應(yīng)用，確保協(xié)同作戰(zhàn)得以更好實現(xiàn)，同時促使其實現(xiàn)更好發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]李文，陳建.有人機(jī)/無人機(jī)混合編隊協(xié)同作戰(zhàn)研究綜述與展望[J].航天控制，2017，35（03）：90-96.

[2]姜禹呈，郭基聯(lián)，沈安慰，等.有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)編隊優(yōu)化建模設(shè)計[J].計算機(jī)仿真，2016，33（09）：132-136.

[3]王勛，姚佩陽，稅冬東.關(guān)于有人機(jī)/無人機(jī)編隊協(xié)同作戰(zhàn)決策[J].計算機(jī)仿真，2015，32（09）：128-132.

[4]劉紀(jì)文，袁勝智，漆云海，等.有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].艦船電子工程，2012，32（06）：1-3+36.