有人机-无人机协同作战研究

有人机 -无人机协同作战研究

高环

海军装备部， 710068

摘 要：随着无人机装备的迅速发展，世界各主要军事强国均已装备无人机。伴随着无人机的列装，如何提升无人机参与下的有人机编队的作战效能已成为各军事强国亟需解决的重大问题。本文通过深入分析国外有人机-无人机协同作战发展现状，提出当前和未来一段时间内有人机和无人机可能的几种协同作战模式，梳理了制约有人机-无人机协同作战的关键技术。

关键词：有人机、无人机、协同作战

1 引言

无人机具有航程远、续航时间长、隐身性能良好、侦察能力强、经济性好等特点，可代替有人平台执行“枯燥的、恶劣的、危险的、纵深的”（Dull，Dirty，Dangerous，Deep，4D）任务^[1]。除雷达侦察装备（SAR/GMTI）外，无人机携带的传感器主要以无源探测设备为主，天然具备抗“电子对抗、反辐射导弹、隐身飞机和超低空突防”的能力。

当前世界各主要军事强国均已装备无人机。但考虑到当前无人机的自主能力发展水平，为充分利用无人机潜在作战优势，克服无人机单平台作战能力的不足，无人机的作战使用必然由单平台逐步向有人机-无人机协同作战方向发展。因此，采用有人机-无人机协同的方式来提升作战效能不失为一种行之有效的方法。

2 国外研究现状

目前世界范围内，装备有无人机的国家主要有美国、俄罗斯、英国、加拿大等国家，其中以美国的无人机最具代表性。本文主要介绍“先锋”、“扫描鹰”、“火力侦察兵”等无人机的发展现状。

早在1986年，美国海军便首次在依阿华级战列舰上部署了以色列生产的“先锋”无人侦察机，用于炮火观测。该无人机采用气动滑轨弹射或液体火箭助推器发射，舰上垂直网回收。在1991年的海湾战争中，“先锋”舰载无人侦察机为战列舰上的406毫米火炮提供了弹道修正，并向多国部队提供战场信息^[2]。“扫描鹰”无人机是由波音公司与英国因斯特公司联合研制的小型无人机，采用气动弹射发射，撞网回收。受限于无人机机身尺寸及载重能力，“扫描鹰”无人机不具备搭载重型载荷及长时间续航能力，主要装载光电或红外摄像机，用于战场监视和侦察任务^[3]。

“火力侦察兵”无人直升机是美军当前发展较为成功的无人机，于2000年开始由诺格公司研制，采用垂直起降的方式，行动灵活，经历“RQ-A”、“MQ-8B”、“MQ-8C”三个不同系列。当前较为成熟的是MQ-8B，被广泛部署到滨海战斗舰上，其最高飞行高度6100m，最大航程为1430km，有效载荷272kg，可搭载光电/红外扫描系统和激光测距仪、合成孔径雷达/动目标指示雷达（SAR/GMTI）、通信情报与信号情报组件以及武器系统等，可以根据不同任务需求在机上进行更换，用于执行反舰、反潜、反水雷和中继通信、目标指示、情报监视侦察等任务^[4]。2012年，美国海军组建了第一个由MH-60R“海鹰”直升机和MQ-8B“火力侦察兵”无人直升机组成的混编直升机中队，即第35直升机海上攻击中队，为濒海战斗舰和太平洋舰队的其他舰只提供支持。2014年美海军同时在滨海战斗舰上部署MH-60R“海鹰”直升机和MQ-8B“火力侦察兵”无人直升机，MQ-8B可充分发挥其机动能力强的特点，为MH-60R与战斗舰提供持续的态势感知、精确目标保障与补充，拓宽滨海战斗舰与MH-60R的海上态势感知能力^[5]。2017年，“科罗拉多”号濒海战斗舰发射了一枚RGM-84D“鱼叉”反舰导弹，MH-60S“海鹰”直升机和MQ-8B“火力侦察兵”无人直升机用雷达、光电和其他传感器确定目标位置，并通过数据链把瞄准信息回传到舰上以修正导弹打击方案，使得“鱼叉”导弹成功击中远在战舰视距范围外的目标。

3 有人机-无人机协同作战应用

随着无人机智能化水平的不断提升，无人机可执行的任务会越来越多。根据无人机当前技术状态和发展趋势，未来一段时间内，有人机-无人机协同作战模式可分为以下几种：

作战模式1：无人机“看”，有人机“打”

无人机前出对目标进行探测，获取目标精确定位信息，由有人机对发射武器，对目标进行杀伤。此种模式适用于有人机机载武器射程较大，但机载传感器能力有限，无法在敌方火力杀伤范围外获取目标详细信息。

图2 有人机-无人机协同作战模式1

作战模式2：有人机“看”，无人机“打”

有人机对目标进行探测，获取目标精确位置信息，由无人机发射武器，对目标进行杀伤。此种模式适用于有人机机载武器射程较小，但机载传感器能力突出，由无人机充当发射器前出进行武器投射。典型作战场景是预警机-无人机协同作战。

图2 有人机-无人机协同作战模式2

作战模式3：有人机“监”，无人机“看”，无人机“打”

当无人机智能化水平达到一定程度后，可以在有人机有限参与的情况下完成作战任务。此种模式下，无人机自行完成目标侦察、火力打击等任务，仅在关键任务节点申请获取有人机的授权（开火、进入敏感区域等）。

图3 有人机-无人机协同作战模式3

作战模式4：无人机全自主作战

当无人机高度智能化后，则可以在指挥员分配任务后，自行组织编队内无人机动态完成作战任务，实现对目标的打击，典型的作战场景是无人蜂群作战。

图4 有人机-无人机协同作战模式4

3 关键技术

（1）有人机-无人机协同探测

依据有人机-无人机协同作战任务，利用有人机、无人机对目标环境的认知反馈信息，形成对探测信息质量具有不同要求的协同探测任务，针对协同探测任务进行资源优化分配，将有人机雷达、无人机载雷达成像、红外成像、ESM、GMTI等传感器进行有效链接，将获得的多源异构探测信息进行分布式层次化融合与优化处理，从空间、时间、频率方面对所有传感器搜索/跟踪资源进行使用规划，从而实现分层协同探测，提高对目标的发现概率和识别正确率，对舰载/机载武器提供信息保障。

（2）无人平台可变自主技术

自主调节作为一种过程，依赖于无人平台执行的动作类型，而无人平台执行的动作类型取决于当前事件的类型。可变自主系统的优势在于人的干预提供了较高层次的认知结果，突破了无人系统局限的认知和预测能力，同时又利用无人系统一致，精准的计算能力，使得人机优势互补，更好地应对实际环境中的不确定性，从而提高系统的规划性能。无人机需要在远离用户监控的实际环境下作业，需要应对很高的不确定性同时又要求有很高的实时性，完全遥控和完全自主都不能很好地解决问题，可变自主则具有很大的空间。

（3）网络化数据传输技术

当前无人机测控与信息传输主要以点对点传输为主，制约了侦察探测信息的大范围共享应用，不能很好的支持机间、舰机协同作战。为了满足无人机、有人机以及水面舰艇的数据传输需求，应深入研究网络化数据传输技术，主要包括：跟踪、测控、通信一体化信道综合技术、视频图像编码技术、测控与通信数据抗干扰传输技术、超视距中继传输技术等。

（4）动态网络资源调度与分配技术

针对有人机-无人机协同作战中自组织、动态拓扑以及资源受限的特性，资源的稀缺性导致在网络中提供有效的服务质量（QoS）以合理地分配资源显得尤为重要。通过对网络资源进行分布式智能管理，依据任务要求，实时决策当前网络资源使用方式，对资源统筹管理，能够大幅度提高复杂环境下网络成员对态势的感知能力、信息共享水平和协同测控能力。

（5）多链异构网络互操作设计

随着智能杀伤链、无人蜂群、有人无人协同等作战概念的演进，为了适应各类作战任务，平台加装了大量的传感器、新型数据链装备，必须进行数据链端机在武器平台的嵌入、接口适配等，需要解决多种数据链信息交互和管理等问题，实现与其他武器装备、传感器装备、武器的有效互连互通，实现与不同武器平台有效集成，支持各类武器平台互连互通互操作。

（5）实时任务规划技术

实时任务规划是在执行任务过程中，战场态势发生未知的、突然的威胁和目标位置的变化时，对初始任务规划进行局部调整。随着作战任务的日趋复杂多变，对系统任务规划能力的要求也越来也高。因此，需要对实时任务规划技术进行深入的研究。

5 结束语

随着无人机装备的迅速发展，世界各主要军事强国均已装备无人机。伴随着无人机的列装，如何提升无人机参与下的有人机编队的作战效能已成为各军事强国亟需解决的重大问题。本文通过分析国外无人机发展现状，提出当前和未来有人机-无人机协同作战的发展模式，梳理制约有人机-无人机协同作战的关键技术，具有一定的借鉴价值。

参考文献

[1] 沈林成, 牛轶峰, 朱华勇.多无人机自主协同控制理论与方法.国防工业出版社,2013.

[2] 邓力, 陈明.从人与人的战争到人与机的战场——论无人机的战略功能.北京劳动保障职业学院学报, 2014年8月.

[3] 申超, 张宁, 张翼麟,等. 燕鸥——美国非航母主力战舰上的捕食者级垂直起降无人机. 飞航导弹, 2017年.

[4] 陈晶.火力侦察兵系列无人直升机.飞航导弹, 2017年.

[8] 程明, 夏伟. “火力侦察兵”发展之路及启示.直升机技术,2016年.