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有人/无人机协同作战模式及关键技术研究

2021-11-12孙盛智孟春宁侯妍蔡晓斌

航空兵器 2021年5期
关键词:无人机关键技术

孙盛智 孟春宁 侯妍 蔡晓斌

摘 要: 随着军事技术不断进步, 无人机在军事作战方面得到越来越广泛的应用, 发挥着越来越重要的作用, 有人/无人机协同作战模式必将成为未来一种重要的作战方式。 针对无人机在协同作战体系中的应用, 构建有人/无人机协同作战体系结构, 研究有人/无人机被动集中式、 半主动分布式和驻地分布式协同作战模式, 提出支撑未来有人/无人机协同作战的关键技术, 对提升协同作战能力具有重要的现实意义和理论意义。

关键词: 无人机; 协同作战; 作战模式; 关键技术; 作战能力

中图分类号:  TJ85; V279 文献标识码:    A 文章编号: 1673-5048(2021)05-0033-05

0 引  言

近些年, 随着无人机在近几次局部战争中的广泛应用, 各军事强国正试图利用有人/无人机协同作战来弥补传统作战力量在信息化作战上的劣势。 信息化战场环境下, 利用有人/无人机协同作战, 充分发挥其作战能力并进行互补增效, 是提高作战效能的重要手段[1-2]。 虽然当前无人机的智能化水平尚无法支撑其在作战行动中完全实现“自主”作战, 但是通过有人/无人机协同作战, 可以充分发挥两者的优势, 提高无人机智能化水平和整体作战效能, 弥补现有作战模式的缺点, 是未来信息化战争重要的作战方式[3]。

1 有人/无人机作战体系结构

有人/无人机作战体系包括地面指挥中心、 指挥机、 有人/无人机编组三类实体构成, 利用高度信息化的作战体系实现指挥机、 有人机和无人机之间的有序高效协同。 随着智能化技术的发展, 指挥机并非必须固定在有人机上, 未来高度智能化的无人机同样可以成为指挥机。 有人机与无人机协同遂行作战任务过程中, 如果某个有人机或无人机被击毁, 失去相应的作战能力, 则通过信息交互技术实现作战体系的自动调整, 将该平台的作战职责自动迁移至其他作战平台上, 从而实现作战体系的柔性重组, 提高其抗毁能力。 结合有人机与无人机协同作战的组织关系, 构建具有层次化特征的作战体系结构, 如图1所示。

有人/无人机协同作战的关键是合理分解作战任务, 优化配置作战资源, 快速、 高效达成作战目标。 信息化作战体系的运行贯穿于作战行动全过程, 根据作战进程可以将体系运行过程分为四个步骤: 一是由地面指挥中心依据作战需求, 快速生成作战任务, 并借助作战决策系统实现作战任务的分解, 将作战任务下发至各指挥机; 二是指挥机利用作战规划系统对分配的作战任务进行深度分解, 形成可执行的

作战子任务, 并下发至各有人/无人机编组; 三是各有人/无人机编组领取任务后, 对编组执行的局部任务进行优化, 并建立局部协同作战方案, 遂行作战子任务; 四是各有人/无人机编组将作战任务的执行状态反馈至指挥机和地面指挥中心, 由指挥

机统筹作战任务的局部执行情况, 形成局部作战态势, 地面指挥中心统筹作战任务的整体执行情况, 形成整体作战态势, 并根据所形成的局部和整体作战态势, 优化局部和整体作战方案, 将优化方案以作战任务的方式反馈至各有人/无人机编组, 從而实现有人机和无人机闭环式协同作战。

2 有人/无人机协同作战模式

美军在“第三次抵消战略”中提出有人/无人机作战编队, 旨在利用有人和无人机系统之间的有效协同, 大力激发体系作战能力[4-5]。 根据无人机的智能化水平, 有人/无人机协同作战可以划分为三种模式: 一是有人/无人机被动集中式协同作战模式, 即无人机无智能化, 有人机通过遥控无人机被动参与作战; 二是有人/无人机半主动分布式协同作战模式,  即无人机具有局部智能化, 与有人机进行半自主协同作战; 三是有人/无人机驻地分布式协同作战模式, 即无人机具有全局智能化, 与有人机实现全自主协同作战。

2.1 有人/无人机被动集中式协同作战模式

“被动集中式”是机械化条件下的有人/无人机协同作战模式, 处于协同作战的初级阶段, 是最原始的作战模式。 “被动集中式”作战模式的指挥机全程固定在有人机上, 无人机配合有人机完成作战任务, 其核心思想是不单独依靠多用途有人机独立完成相应的作战任务, 而是将各种作战能力分散加载到多种无人机上, 由有人机控制无人机协同作战。 因此, 如果有人机被击毁, 将极大影响作战进程, 而无人机被击毁, 将一定程度上影响作战进程。 有人/无人机被动集中式协同作战模式将包括少量有人机和大量无人机, 有人机驾驶员作为战斗指挥者和决策者, 负责作战任务的分配和实施, 而无人机则用于执行相对危险或相对简单的单项任务(如电子干扰或空中侦察等)[6-7]。 有人机是被动集中式协同作战的核心, 具有很强的指挥控制能力, 与无人机之间是一种主从关系, 有人机对无人机的飞行轨迹、 通信保障、 有效载荷和任务执行等多个层面进行有效的控制。 有人/无人机协同作战需要其之间具有良好的互连、 互通和互操作能力, 它们之间的信息交互可以按作战进程自动发起, 也可以由有人机根据作战需求随时发起。 有人机根据战场态势的变化, 能够及时传输作战指令给无人机, 必要的时候对无人机飞行进行人工干预, 同时, 无人机能够将获取的战场情报数据、 作战任务执行状态以及自身运行情况及时反馈给有人机。 综合上述信息, 有人机驾驶员对战场态势进行分析判断, 及时调整作战计划, 并指挥无人机协同有人机完成相应的作战任务。

有人/无人机被动集中式协同作战可以降低作战体系的复杂性, 减少无人机之间的通信, 适用于小规模、 近距离的有人/无人机协同作战模式。

有人/无人机被动集中式协同作战模式如图2所示。

2.2 有人/无人机半主动分布式协同作战模式

“半主动分布式”是信息化条件下的有人/无人机协同作战模式, 处于协同作战的中级阶段, 是目前普遍应用的作战模式。 “半主动分布式”作战模式的指挥机基本固定在有人机上, 但在局部空间也存在无人机独立完成作战任务, 其核心思想是不再依靠高价值多用途有人机独立完成相应的作战任务, 而是将各种能力分散加载到多种无人机上, 相比较“被动集中式”, 不是简单的有人机控制无人机, 而是增加了无人机之间的信息交互, 由有人/无人机协同决策。 虽然有人机对作战进程的影响要大于无人机, 但是有人机被击毁对作战进程的影响要低于“被动集中式”。 有人/无人机半主动分布式协同作战模式不但包括大量的有人机和无人机, 而且有人机的指挥决策功能部分被智能化无人机取代, 无人机可以通过捕捉局部战场态势的变化, 快速作出决策, 并分配相应的作战任务给最优的有人/无人机, 及时完成局部作战任务。 在作战任务执行过程中, 无人机不再是单纯的执行机, 而成为具有部分指挥决策功能的指挥机。 无人机依据局部作战任务需求, 分析战场态势的变化, 判断战场目标的威胁程度, 优化分配传感器和火力打击等资源, 形成分布式传感器资源和火力资源的使用决策, 下达科学合理的指挥协同命令, 协调分散配置的有人机与无人机高效协同完成局部作战任务。 该作战模式以大容量、 高效、 快速的信息传输网络为基础, 以协同作战任务规划为核心, 综合机载雷达、 无人侦察机、 无人察打机等多类传感器设备在多维空间监视战场态势, 为火力打击平台提供精确的目标指示[8]。

4 結  论

本文构建了有人/无人机协同作战体系结构, 研究有人/无人机被动集中式、 半主动分布式和驻地分布式协同作战模式, 提出支撑未来有人/无人机协同作战的关键技术, 但是并没有分析关键技术对协同作战能力的贡献率。 下一步将通过定量分析和定性分析相结合的方法, 设定贡献率评估指标, 研究关键技术对协同作战能力的影响, 为关键技术的研发提供科学合理的发展路线图。

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Research on the Collaborative Operational Mode and Key

Technologies of Manned/Unmanned Aerial Vehicles

Sun Shengzhi1*, Meng Chunning1, Hou Yan2, Cai Xiaobin3

(1. China Coast Guard Academy, Ningbo 315801, China;

2. Aerospace Command College, Space Engineering University, Beijing 101416, China;

3.Unit 93196 of PLA, Urumqi 841700, China)

Abstract:  With the continuous progress of military technology,   unmanned aerial vehicles have been more and more widely used in military operation and play an increasingly important role. The collaborative operational mode of manned/unmanned aerial vehicles will surely become an important operational mode in the future. According to the application of unmanned aerial vehicles in the collaborative operational system,   the manned/unmanned aerial vehicles collaborative operational architecture is constructed,   and the passive centralized,   semi-active distributed and resident distributed collaborative operational modes of manned/unmanned aerial vehicles are studied,   and key technologies for supporting future manned/unmanned aerial vehicles collaborative operation are proposed. It is of great practical and theoretical significance to enhance the capability of collaborative operation.

Key words:  unmanned aerial vehicle; collaborative operation; operational mode; key technology; operational capability

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