第三部分：無人機(jī)研究報(bào)告

（十二）

無人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)

無人機(jī)應(yīng)用大范圍技術(shù)發(fā)展的腳步，使得那些曾經(jīng)非常笨重的載體和在“作戰(zhàn)信任圈子”（得到士兵信任）之外的系統(tǒng)開始在作戰(zhàn)地區(qū)承擔(dān)重要任務(wù)，這在幾年之前還無法預(yù)料。隨著電池壽命與計(jì)算機(jī)處理水平的顯著增長(zhǎng)，傳感器大小與復(fù)雜程度的降低，以及在可靠性、可維護(hù)性、自動(dòng)化和操作界面上的改進(jìn)，當(dāng)前的無人機(jī)已經(jīng)成為了指揮員手中極其重要的一個(gè)工具。

在21世紀(jì)的頭十年中，當(dāng)指揮員們對(duì)無人機(jī)的作戰(zhàn)性能（和限制）已經(jīng)變得習(xí)以為常的時(shí)候，未來的數(shù)十年卻已經(jīng)開始呈現(xiàn)兩方面的挑戰(zhàn)，并與當(dāng)前的作戰(zhàn)截然不同。首先，國(guó)家安全向亞太戰(zhàn)區(qū)進(jìn)行戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)移，意味著需要基于環(huán)境和潛在對(duì)手實(shí)力進(jìn)行不同的作戰(zhàn)考慮。其次，緊縮的政府財(cái)政環(huán)境（沒有海外突發(fā)作戰(zhàn)（OCO）經(jīng)費(fèi)）和至多持平的基礎(chǔ)預(yù)算水平，給無人機(jī)的操作員和供應(yīng)商在總成本限制下去尋求效率帶來了挑戰(zhàn)，這些成本包括制造、航空電子設(shè)備、調(diào)度，以及人力和后勤保障。這種挑戰(zhàn)是雙面的，因?yàn)槊恳环矫娑疾荒鼙荛_另一方面來考慮，即必須在預(yù)算限定的背景下滿足作戰(zhàn)需求，并且應(yīng)從近期、中期和遠(yuǎn)期三個(gè)階段來分開考慮。

本章重點(diǎn)介紹了無人機(jī)技術(shù)改進(jìn)的六個(gè)方面。這些技術(shù)反映了國(guó)防部在戰(zhàn)略重點(diǎn)上的轉(zhuǎn)變，也表明了所有系統(tǒng)應(yīng)按照生命周期來減少成本的需要，包括無人機(jī)。在每一方面，分別討論了近期、中期和遠(yuǎn)期的發(fā)展目標(biāo)，各個(gè)階段的定義如下表所示：

短期、中期和遠(yuǎn)期發(fā)展目標(biāo)

國(guó)防部旨在增強(qiáng)作戰(zhàn)能力和減少成本的六方面關(guān)鍵技術(shù)分別是：互操作性和模塊性；通信系統(tǒng)、頻譜和彈性；研究和情報(bào)/技術(shù)保護(hù)（RITP）；持續(xù)彈性；自主性和認(rèn)知行為；新型武器相關(guān)技術(shù)。其他重要的方面還包括在傳感器空投、天氣感知、高性能計(jì)算等。

1. 互操作性和模塊性

傳感器和武器技術(shù)快速成熟，處理能力和算法的發(fā)展常常超過國(guó)防部能力升級(jí)和將重大進(jìn)步轉(zhuǎn)化為實(shí)戰(zhàn)平臺(tái)的速度。由于利用了商業(yè)性的處理和電子標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，當(dāng)前無數(shù)的傳感器、通信和武器系統(tǒng)不斷發(fā)展。加上過去幾年美國(guó)國(guó)防部主要系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)更新時(shí)，在平臺(tái)內(nèi)部（模塊性）和平臺(tái)之間（互操作性）面臨著諸多挑戰(zhàn)。提高模塊化程度、增加跨域數(shù)據(jù)分享的可互操作界面有利于實(shí)現(xiàn)未來全壽命周期成本的最小化，減少部隊(duì)結(jié)構(gòu)需求，可快速適應(yīng)新的威脅和技術(shù)。

2. 通信系統(tǒng)、頻譜和彈性

所有無人機(jī)（不同于純粹的自主系統(tǒng)）需要面臨的挑戰(zhàn)包括：通信鏈路的可用性、通信鏈路支持的數(shù)據(jù)量、通信頻譜的認(rèn)證、RF（射頻）系統(tǒng)對(duì)干擾（例如電磁干擾）的適應(yīng)彈性。

3. 研究和情報(bào)/技術(shù)保護(hù)（RITP）

無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，常涉及關(guān)鍵程序信息和敏感、保密數(shù)據(jù)，因此需要研究和情報(bào)/技術(shù)保護(hù)。無人機(jī)必須包含合適的安全措施，不僅可以阻止未授權(quán)的接入/控制，未授權(quán)的或者無意的數(shù)據(jù)披露，保持技術(shù)優(yōu)勢(shì)，還可以使新的傳感器、武器和操作軟件更快地適應(yīng)。

4. 持續(xù)彈性

無人機(jī)由于在燃料/重量比方面的顯著優(yōu)勢(shì)使其更具可持續(xù)性，而且可以更好地利用無人機(jī)的設(shè)計(jì)提供更長(zhǎng)的有效駐留時(shí)間。另外，未來航空電子、動(dòng)力和推進(jìn)系統(tǒng)、存儲(chǔ)管理系統(tǒng)等方面的小型化將使系統(tǒng)更小，再加上更好的可持續(xù)性，可以將投資最小化。增加可持續(xù)性需要在可靠性、維修性和生存力方面進(jìn)行改進(jìn)。因此，當(dāng)尺寸、重量、動(dòng)力和冷卻（SWaP-C）等性能的改進(jìn)已經(jīng)成為未來所有系統(tǒng)（包括無人機(jī)）的特征時(shí)，它們對(duì)系統(tǒng)的可靠性、可維護(hù)性和生存性也提出了更高要求，以確保各種用途下的戰(zhàn)時(shí)效率。

5. 自主性和認(rèn)知行為

幾乎所有的無人機(jī)都需要對(duì)其基本設(shè)備操作和影響通信、人力和系統(tǒng)效率的行為進(jìn)行主動(dòng)控制。國(guó)防部預(yù)算中最大的成本之一是人力。作戰(zhàn)時(shí)，大量的人力資源投入到任務(wù)性能、數(shù)據(jù)收集和分析、規(guī)劃和再規(guī)劃期間對(duì)無人機(jī)的指揮上。因此，對(duì)國(guó)防部來說，最重要的是增加那些不僅可以獲取重要信息、而且可以形成/記錄/重放/規(guī)劃和分析這些信息、傳遞“可執(zhí)行”情報(bào)而非原始信息的系統(tǒng)/傳感器和分析自動(dòng)化技術(shù)。這樣可以大大減少人力需求和人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn)，增加行動(dòng)的有效性。

6. 新型武器相關(guān)技術(shù)

為了充分利用各種無人機(jī)，需要用武器方面的技術(shù)進(jìn)步來升級(jí)各種無人機(jī)。擴(kuò)展無人機(jī)的武器投遞選項(xiàng)，包括新型軍火選項(xiàng)，在無人部隊(duì)架構(gòu)上集成新能力，增加其它武器平臺(tái)，利用特定武器相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的重大突破，實(shí)現(xiàn)武器性能躍升。

7. 傳感器空投

無人傳感器在越戰(zhàn)時(shí)被廣泛使用，大大減少人員和設(shè)備在越南南部地區(qū)的使用。多種傳感器的使用可以進(jìn)行指示告警、通信中繼、天氣預(yù)報(bào)、活動(dòng)鑒別、高價(jià)值的人員/目標(biāo)的偵查、動(dòng)力武器信號(hào)指示、接近實(shí)時(shí)告警，能夠通過陣列布置進(jìn)行預(yù)測(cè)活動(dòng)。使用無人海洋系統(tǒng)安裝傳感器可以增加持續(xù)時(shí)間、判斷/識(shí)別活動(dòng)和目標(biāo)，這種方法無需投入人力、也不需在敵方領(lǐng)域開展多次高要求的出擊，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)指定區(qū)域和/或指定點(diǎn)的偵測(cè)。

許多無人平臺(tái)已經(jīng)配備了外部設(shè)備，可以進(jìn)行受控的掩護(hù)和/或自主隱蔽活動(dòng)。無人地面?zhèn)鞲衅骷夹g(shù)正在快速發(fā)展，并能采集和報(bào)告特殊信息，使用坐標(biāo)尋址能力提供準(zhǔn)確的隱蔽安裝位置。在無人機(jī)上，一般配置了功能可相互補(bǔ)充的傳感器，在提供準(zhǔn)確安裝位置的同時(shí)，提供圖像信息以支持任務(wù)規(guī)劃和路徑跟蹤。未來，無人機(jī)平臺(tái)是穿越拒止戰(zhàn)場(chǎng)區(qū)域、準(zhǔn)確投送傳感器和非動(dòng)能武器的理想工具。其未來的能力也包括部署“粘貼機(jī)器人”，可以對(duì)通過某區(qū)域的人員進(jìn)行跟蹤和識(shí)別。

8. 天氣感知

許多軍事任務(wù)需要準(zhǔn)確和及時(shí)的天氣預(yù)報(bào)，幫助指揮員改進(jìn)傳感器規(guī)劃和數(shù)據(jù)采集，避免發(fā)生與天氣相關(guān)的潛在事故。無人機(jī)平臺(tái)可以在不同高度、全天候、在作戰(zhàn)區(qū)域上空飛行，便于獲得氣象數(shù)據(jù)。準(zhǔn)確的天氣報(bào)告也支持互補(bǔ)性的地面和飛行規(guī)劃的同步。未來的天氣報(bào)告幾乎可以從分布式公共地球站天氣應(yīng)用軟件和美國(guó)大陸天氣中心實(shí)時(shí)獲取，并通過其它天氣信息進(jìn)行修正，從而可以更準(zhǔn)確的為戰(zhàn)術(shù)指揮官提供預(yù)測(cè)。天氣傳感器信息將自動(dòng)格式化并通過平臺(tái)數(shù)據(jù)鏈以自動(dòng)化路徑向作戰(zhàn)指揮官和其他合適的天氣預(yù)測(cè)和報(bào)告地點(diǎn)發(fā)送報(bào)告。隨著無人機(jī)續(xù)航時(shí)間的顯著增加，天氣預(yù)測(cè)變得越來越重要，準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)可以保證發(fā)射、恢復(fù)、距離極限更準(zhǔn)確，避免與天氣相關(guān)的潛在事故，提高飛行和地面作戰(zhàn)的協(xié)調(diào)性。

9. 高性能計(jì)算

超高容量、高清晰傳感器帶來帶寬的問題。每個(gè)傳感器和通信系統(tǒng)有獨(dú)立的元件對(duì)各種信息進(jìn)行處理。這種“個(gè)人主義”導(dǎo)致了大范圍的非標(biāo)準(zhǔn)化部件、元件接口和SWaP-C配置。未來技術(shù)將為大多數(shù)無人機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的HPC能力。高性能計(jì)算能力可以使通用的硬件-定義結(jié)構(gòu)與通用的軟件-定義結(jié)構(gòu)相一致，形成一套統(tǒng)一的即插即用的標(biāo)準(zhǔn)性能和應(yīng)用結(jié)構(gòu)，在一個(gè)小型化的底板上進(jìn)行計(jì)算處理。無人機(jī)系統(tǒng)提供商可以得到通用的結(jié)構(gòu)，這樣可以大大降低集成的成本。使用HPC系列或者通用硬件也可以支持技術(shù)插入，如多個(gè)可能的元件中的一個(gè)在處理器、內(nèi)存或者其它電子設(shè)備之間進(jìn)行互換。它也能進(jìn)一步提高軟件下載能力。HPC在無人機(jī)中可以應(yīng)用到多個(gè)子系統(tǒng)上，應(yīng)對(duì)云計(jì)算和多層安全、通信、開放式標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、成本、技術(shù)插入、SWaP-C等方面的挑戰(zhàn)。

文章來源：《武器與裝備研究選編》國(guó)際防務(wù)科技叢書（2015年第5期，總第15期）中國(guó)電子科學(xué)研究院管理研究中心編譯/ 圖片來自于原報(bào)告或互聯(lián)網(wǎng)。

第一部分：美國(guó)航母研究報(bào)告

第二部分：國(guó)外預(yù)警機(jī)研究報(bào)告

國(guó)外預(yù)警機(jī)研究報(bào)告（一）：發(fā)展歷程+預(yù)警機(jī)地圖

國(guó)外預(yù)警機(jī)研究報(bào)告（二）：美國(guó)E-3系列“望樓”預(yù)警機(jī)