美陆军直升机_无人机协同作战研究进展分析.pdf

总 第 期年第 期直 升 机 技 术 .收稿日期:作者简介:尹洪举()男山东单县人硕士学历高级工程师 文章编号:()美陆军直升机/无人机协同作战研究进展分析尹洪举叶 云(陆军装备部航空军事代表局北京)摘 要 直升机/无人机协同作战已成为陆军作战样式演进的重要发展方向由有人直升机作为指挥空中节点无人机担当直升机的“眼睛”和“拳头”实现功能互补、体系增效可有效增强陆军装备体系的情报侦察和火力打击能力提升直升机装备作战效能和战场生存力 近年来以美国为代表的世界主要军事强国都在大力推动直升机/无人机协同作战技术研究并已实现了实战化运用 文章系统梳理了美陆军直升机/无人机协同的研究进展、技术发展和部队应用情况通过分析其经验促进国内的借鉴发展关键词 无人驾驶飞机有人无人协同美国陆军中图分类号:.文献标志码:.()().”“”.美陆军直升机/无人机协同技术研究概况 美军陆军空中机动作战实验室()于 年牵头开展了有人直升机与无人机系统协同作战的概念研究 从 年到 年先后完成了、和等四期概念评估针对战术侦察等任务设计了相应战术、技术和程序()并依托“科曼奇”仿真座舱和仿真模型开展了地面集成验证 研究表明有无人协同作战概念可有效提升作战效率和直 升 机 技 术总第 期战场生存力为后续相关技术研究和演示验证奠定了基础美军在 年开展的机载有人/无人系统技术演示验证()项目中用 “阿帕奇”直升机、指挥型“黑鹰”直升机与 无人机开展了协同侦察试飞验证 其中使用了“旋翼机飞行员助手”()项目开发的航路规划、攻击决策、数据融合等辅助决策技术进一步降低了飞行员任务负荷 在同时期开展的“猎手远距杀手协同”()项目中通过改进光电传感器(增加自动跟踪能力)和数据链进一步验证了有无人协同概念在打击时敏目标方面的优势有效延长了交战距离提升有人平台安全性 如图 所示美军在有人直升机/无人机协同作战概念设计中已体现了网络化作战思维能够有效接入固定翼飞机作战力量实现多条杀伤链的有机结合图 /协同作战概念示意 年美军开展了有人无人系统集成能力()演示如图 所示 范围涵盖 “阿帕奇”、“基奥瓦”、“猎手”、“阴影”、“灰鹰”和单兵手抛式无人机展示了各类有人、无人装备之间的互操作能力为后续型号应用和实战化部署提供了技术支撑为了进一步提升任务自主化能力和多无人机协同辅助决策水平美军还开展了“人类操作员提示最佳角色分配监督控制器”()项目对人机交互设计改进、传感器管理助手和注意力分配助手(如图 所示)进行了研究和地面验证评估能够满足单个飞行员对三架无人机的四级协同控制需求 在 年又开展了“增强有无人智能协同”()项目对辅助目标识别、协同交战、高层次任务规划(战术召唤)、任务共享与排序、信息按需推送、自动化等级管理等功能进行了更充分的分析评估图 演示体系架构示意图 项目功能架构示意美军在“未来垂直起降”()项目中开展了“高级协同”(如图 所示)演示验证项目 项目周期为 年将完成人机界面管理(包括输入输出管理、用户界面信息管理、交互设备管理、用户状态监控等)作战任务管理(包括任务规划、执行、监督、重规划等)平台资源能力管理(包括自主飞行及各类传感器、通信设备、效应器管理等)态势感知管理(包括自动目标识别、数据融合、知识提取、态势维护等)等技术集成验证进一步提升面向复杂任务的有无人装备协同作战能力图 从有无人协同()到高级协同()年第 期尹洪举叶 云:美陆军直升机/无人机协同作战研究进展分析美陆军直升机/无人机协同实战运用 美军 年阿富汗首次开展了 和“灰鹰”之间的协同实战化部署运用“阿帕奇”的攻击任务中利用了与无人机的协同 有三种典型的协同策略:第一种是使用三架无人机进行三角测量并呼叫固定翼飞机进行火力打击第二种是有人机隐蔽在山地一侧无人机从高处搜索目标然后有人机跃起进行导弹攻击第三种是有人机按预订航线飞行无人机前出对目标区域进行侦察有人机在了解态势后快速完成火力打击 年美军完成了由一架有人直升机控制两架无人机进行协同攻击的验证 协同编组由 、和 组成 无人机前出 搜索侦察到目标并将坐标信息发送到“阿帕奇”飞行员控制 对目标进行激光照射并指挥 发射空地导弹或小型滑翔弹药完成了攻击美军战场手册 (年版)在侦察、攻击等作战任务中广泛使用了 任务样式表明有人直升机/无人机协同作战已成为美国陆航的核心作战能力 如图 所示的直升机典型接敌作战中有人直升机编组利用无人机进行区域侦察和监视快速完成攻击任务分配以夺取战术优势图 美军直升机典型接敌作战行动示意 直升机/无人机协同关键技术分析.无人机自主性综合美陆军直升机/无人机协同作战技术研究和实战化运用分析发现需要重点突破无人机自主性、协同人机交互和协同数据链等关键技术无人装备增强了作战人员的态势感知能力和任务范围但不可避免地到来了更多的工作负荷特别是在“控多”的情形下人类飞行员难以对多架无人机进行指挥控制因信息过载可能导致效率降低因此需要提升无人机装备的自主性使之能够作为僚机与有人机配合执行任务 涉及的主要功能包括:)任务规划:能够为无人机编队和单个无人机自动生成任务规划方案包括飞行航路、通信管理、载荷控制等并需要具备异常情形下的动态重规划能力)协作管理:通过在无人机编队内协作提升整体任务能力协作要素包括信息共享、任务共享、角色分配、任务执行协调、动态编组等)应急管理:对影响任务成功的因素进行监视包括突发威胁、载荷失效、任务修改、权限调整等通过与任务规划功能的协同工作确保对突发情况的有效响应)态势感知:处理各无人平台探测的信息进行关联融合分析和威胁评估形成并维护、更新统一态势图在态势数据不完备时请求任务规划进行载荷控制以获取补充信息或通过其他平台及战场信息系统获取所需信息)通信管理:管理平台间及与外部系统的数据链路预测和监控通信服务质量()并优化数据链路性能)飞行器管理:将任务规划方案转换为无人机平台飞控系统、传感器及武器指令细化飞行航线并提供应急规避和威胁响应能力.协同人机交互为实现多无人机的协同指挥控制在协同人机交互设计上要从常规的指令式控制变为基于战术模板的计划式指控并为后续实现任务式指挥提供基础 公司在其 工具套件()中设计了四种计划式协同侦察样式(如图)主要包括:)定点侦察():用户简单地在地图上点击目标点由自动航路规划器生成安全可靠的多航路点任务计划对目标点进行持续侦察避开地形以及已知的禁飞区同时确保无人机保持在无线通信视线内(即防止丢失链接)直 升 机 技 术总第 期)定点定向侦察():用户简单地指向、单击和拖动以定义对目标所需的定向侦察 这允许操作员将 有效载荷保持在山或建筑物的一侧)跟踪():用户选择无人机进行自主跟随和跟踪目标)路径和区域勘察():用户简单地沿路线放置点或定义要测量的区域由规划算法自动确定多航路点飞行计划并自动对有效载荷开展管理以确保以所需的分辨率进行侦察图 协同指控画面示意.协同数据链 装备了由 公司研制的 协同数据链系统由无人机接收()套件和空 空 地()套件组成(如图)无人机接收套件包括 多频段收发器四频段接收天线(/)空 空 地套件包括 射频电子设备 双向天线数据链子系统()处理机网络交换机和视频分路器 从规格上 赋予了 多频段复合接收和高速数据通联能力能够显著扩展直升机与各类型无人机装备的互联互通能力和与地面装备的空地协作能力图 协同数据链交联示意 总结美陆军直升机/无人机协同作战从 年提出概念至今走过了 年的发展历程已通过作战条令等方式形成普遍化的实战任务能力并仍在持续推进以网络为中心的高级协同作战技术研究 美陆军的相关实践启示我们一方面要加强无人协同作战关键技术研究处理好人的优势和无人装备优势的关系降低飞行员工作负荷提升复杂条件下协同作战效率另一方面也要大力加强实战化运用检验用真实场景和数据更好地牵引协同任务设备的研制验证和技术成熟度提升参考文献:.():/.:.()/.:.:/.:.().():./.).:/././.(.).:/./.:.!:.