淺談無人機(jī)系統(tǒng)的綜合集成

楊晶梅

“綜合集成”是一種從整體上綜合考慮、系統(tǒng)地解決問題的方法。近年來，隨著武器裝備體形日趨復(fù)雜、戰(zhàn)場空間不斷擴(kuò)展，各軍事強(qiáng)國在武器裝備的發(fā)展上重視通過綜合集成方法，使各種作戰(zhàn)力量和武器平臺無縫隙地連接成一個有機(jī)整體。無人機(jī)系統(tǒng)從分到合的發(fā)展就是一個很好的例證。

海灣戰(zhàn)爭之前，各國的無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展沒有被放到整個軍事大系統(tǒng)中考慮，通常是各軍兵種根據(jù)需求自定標(biāo)準(zhǔn)、獨(dú)立研制，使得無人機(jī)之間以及無人機(jī)與其他武器裝備系統(tǒng)之間互不兼容、使用的傳感器和數(shù)據(jù)鏈互不匹配、無人機(jī)的地面控制站互不配套，所造成的問題在實(shí)戰(zhàn)使用中得到充分暴露。

因此，不少國家決定通過綜合集成方法，使無人機(jī)與無人機(jī)系統(tǒng)之間、無人機(jī)系統(tǒng)與其他作戰(zhàn)系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)通用性和互操作性，形成陸、海、空、天、電五維一體的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)。無人機(jī)系統(tǒng)正逐步發(fā)展為以偵察發(fā)射平臺為基礎(chǔ)、以導(dǎo)彈攻擊攔截為作戰(zhàn)手段、以衛(wèi)星實(shí)時通信傳輸為信息保障、以智能控制指揮為核心的機(jī)、彈、星、人綜合集成的武器系統(tǒng)。為此，外軍主要采取了以下措施：

頂層上：注重綜合

規(guī)劃和統(tǒng)一管理

固有的軍兵種界線是造成無人機(jī)系統(tǒng)互操作性差的重要原因，因此，外軍從整個軍事大系統(tǒng)出發(fā)制定無人機(jī)發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃，建立統(tǒng)一的管理機(jī)制。美國國防部2000年開始制定“無人機(jī)路線圖”，對無人機(jī)的發(fā)展提出總體規(guī)劃，提出優(yōu)先發(fā)展項(xiàng)目和關(guān)鍵技術(shù)。俄羅斯制定了研制統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)無人機(jī)的全面規(guī)劃，強(qiáng)調(diào)無人機(jī)和有人機(jī)同步開發(fā)，充分發(fā)揮系統(tǒng)的整體效益。韓國于2002年10月公布了無人機(jī)總體發(fā)展計(jì)劃。

此外，各國在無人機(jī)的管理上努力實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)。如，美軍規(guī)定，負(fù)責(zé)采辦、技術(shù)與后勤的國防部副部長負(fù)責(zé)無人機(jī)的采辦和技術(shù)監(jiān)督；助理國防部長負(fù)責(zé)制定政策和互操作性標(biāo)準(zhǔn)以及情報、監(jiān)視與偵察系統(tǒng)的監(jiān)督；各軍種設(shè)有特別研究小組負(fù)責(zé)本軍種的無人機(jī)發(fā)展工作。2003年10月，美國防部成立了“無人作戰(zhàn)飛機(jī)聯(lián)合項(xiàng)目辦公室”。成立后的第一件事，就是打破軍兵種界線，將空軍的X－45與海軍的X－47無人作戰(zhàn)飛機(jī)項(xiàng)目合并，實(shí)行統(tǒng)一管理。

技術(shù)上：

實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和開放式結(jié)構(gòu)

為提高無人機(jī)的互操作性，必須解決通用性問題，從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)綜合集成，而要做到這一點(diǎn)，首先要在用戶界面、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈路等方面，建立統(tǒng)一的無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。美軍于2001年成立了一個40人的聯(lián)合無人機(jī)辦公室，負(fù)責(zé)制定無人機(jī)的各種標(biāo)準(zhǔn)，包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、作戰(zhàn)標(biāo)準(zhǔn)、戰(zhàn)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、程序標(biāo)準(zhǔn)；國防部長辦公室成立了制定無人機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的綜合產(chǎn)品小組，制定出無人機(jī)系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)；國防部長辦公室無人機(jī)規(guī)劃工作組正在制定用于管理無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)有人和無人航空平臺間的通用軟件；國防航空偵察局和國家圖像測繪局一起，共同確定了通用的圖像存儲與傳輸協(xié)議，擬定了“通用圖像地面／接口系統(tǒng)”(CIGSS)。美軍正在為無人機(jī)制定涉及態(tài)勢感知、載荷、武器和控制的4種標(biāo)準(zhǔn)界面，不同級別的無人機(jī)將根據(jù)需要選用，如小型無人機(jī)可能不配置武器界面。

美軍已開發(fā)出一種統(tǒng)一的無人機(jī)戰(zhàn)術(shù)控制系統(tǒng)(TCS)，可對大多數(shù)陸、海、空軍的近程及中程無人機(jī)進(jìn)行控制，已提供給德國、加拿大、英國等北約國家。北約正據(jù)此確定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立通用的地面站(UCS)，并成立了為通用控制系統(tǒng)制定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的工作小組；美國聯(lián)合項(xiàng)目辦公室與平臺研制單位將共同組建團(tuán)隊(duì)、開發(fā)通用操作系統(tǒng)；美國防高級研究計(jì)劃局與國防信息系統(tǒng)局委托兩家承包商，研制無人機(jī)和有人機(jī)共用的戰(zhàn)術(shù)通用數(shù)據(jù)鏈(TCDL)，并計(jì)劃在2006財年之前全部換裝這種戰(zhàn)術(shù)通用數(shù)據(jù)鏈路；北約正在實(shí)施一項(xiàng)旨在提高成員國無人機(jī)互操作性的計(jì)劃，設(shè)定了北約無人機(jī)通用地面站的規(guī)格。

采用模塊化設(shè)計(jì)和開放式結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)無人機(jī)系統(tǒng)綜合集成的又一有效方法。無人機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)后，可以根據(jù)任務(wù)需要隨時更換相應(yīng)的機(jī)載設(shè)備，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用”和“即插即用”，使用靈活、攜帶方便。開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得無人機(jī)系統(tǒng)可以方便地納入新的子系統(tǒng)，有利于功能集成和技術(shù)集成，滿足不斷變化的多種作戰(zhàn)任務(wù)需求。如美軍的X-45A無人戰(zhàn)斗機(jī)采用開放式軟件結(jié)構(gòu)，可利用其他項(xiàng)目中成功的應(yīng)用軟件。美軍最新研制的“單一無人機(jī)偵察兵”(IVUAS)系統(tǒng)采用開放式的機(jī)身設(shè)計(jì)，可根據(jù)需求加裝各種照相機(jī)、傳感器、武器及其他裝備。

應(yīng)用上：與其他作戰(zhàn)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合

未來戰(zhàn)爭是五維一體的高技術(shù)戰(zhàn)爭，無人機(jī)系統(tǒng)只有實(shí)現(xiàn)與有人機(jī)及其他各種作戰(zhàn)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合和無縫隙連接，才能充分發(fā)揮無人機(jī)的作戰(zhàn)效能，發(fā)揮武器裝備1+1＞2的整體作戰(zhàn)效能。近年來各國特別是美國，加快了無人機(jī)在作戰(zhàn)應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)綜合集成的步伐。無人機(jī)與C⁴ISR系統(tǒng)集成

世界各國紛紛將無人機(jī)與陸、海、空、天、電各類作戰(zhàn)平臺相連接，利用無人機(jī)系統(tǒng)作為偵察衛(wèi)星和有人偵察機(jī)的重要補(bǔ)充，以及通信中繼、目標(biāo)校射、戰(zhàn)毀評估、對地攻擊的工具，使無人機(jī)系統(tǒng)成為網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的重要組成部分。美軍已把無人機(jī)系統(tǒng)納入“戰(zhàn)場數(shù)字化”系統(tǒng)和C⁴ISR系統(tǒng)中的“情報偵察分系統(tǒng)”;美陸軍的“未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)”將無人機(jī)與有人機(jī)、地面車輛、炮兵等連為一體，通過高速通信系統(tǒng)形成作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)，美海軍提出的“雷達(dá)項(xiàng)目計(jì)劃”將無人機(jī)、無人潛航器等納入遠(yuǎn)征傳感器柵格，形成一個傳感器系統(tǒng)大網(wǎng)絡(luò);全球攻擊特遣部隊(duì)研制的飛行任務(wù)戰(zhàn)斗管理系統(tǒng)(MBMS)把包括無人機(jī)在內(nèi)的多種平臺集成在一起，協(xié)調(diào)各種力量對敵領(lǐng)土縱深實(shí)施打擊，無人機(jī)將配合有人機(jī)完成戰(zhàn)斗任務(wù)。英國、瑞典、印度、新加坡和澳大利亞等國也都將無人機(jī)納入網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)，將無人機(jī)、有人機(jī)、衛(wèi)星、傳感器、電子戰(zhàn)系統(tǒng)等鏈接起來，增強(qiáng)對目標(biāo)的探測和攻擊能力。

無人機(jī)與其他作戰(zhàn)系統(tǒng)集成

各國正在積極探索無人機(jī)與各類作戰(zhàn)平臺的集成方法。美空軍于1997年專門成立了無人機(jī)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)室，探索和論證無人機(jī)作戰(zhàn)概念；其他軍種的作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)室、海軍打擊與空戰(zhàn)中心、海上作戰(zhàn)中心、聯(lián)合無人機(jī)辦公室等，也都積極開展無人機(jī)聯(lián)合作戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)的研究與試驗(yàn)，探討無人機(jī)與無人機(jī)、無人機(jī)與有人機(jī)及其他系統(tǒng)混合編隊(duì)，實(shí)施聯(lián)合作戰(zhàn)的最佳方式，進(jìn)行協(xié)同作戰(zhàn)概念的驗(yàn)證試驗(yàn)。2003年11月進(jìn)行了“全球鷹”無人機(jī)與E-8C聯(lián)合監(jiān)視和目標(biāo)攻擊雷達(dá)飛機(jī)的“通話”試驗(yàn)，允許戰(zhàn)術(shù)用戶用超高頻電臺詢問并從“全球鷹”接收信息。波音公司于2004年5月在愛德華茲空軍基地，進(jìn)行了X－45A無人機(jī)與T-33教練機(jī)的協(xié)同飛行與相互通

信試驗(yàn)；同年7月又驗(yàn)證了F-15E戰(zhàn)斗機(jī)與無人機(jī)協(xié)同飛行的能力。

美軍于2004年進(jìn)行了多次無人機(jī)聯(lián)合飛行演習(xí)，檢驗(yàn)不同軍種無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的能力。如聯(lián)合部隊(duì)司令部于2004年舉行了3次“向前看”演習(xí)，驗(yàn)證空軍“捕食者”、陸軍“影子”、海軍“掃描鷹”和“銀狐”等不同軍種的無人機(jī)共享圖像、指揮控制和協(xié)同作戰(zhàn)的能力，此外，美陸軍航空應(yīng)用技術(shù)部正在實(shí)施有人機(jī)／無人機(jī)通用結(jié)構(gòu)計(jì)劃(MCAP)；國防部長辦公室正在實(shí)施一項(xiàng)有關(guān)無人系統(tǒng)和海軍艦船聯(lián)合作戰(zhàn)的研究項(xiàng)目。北約也制定了無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)協(xié)議，北約海軍進(jìn)行了無人機(jī)互操作能力的演示驗(yàn)證，德國、美國與英國為主要參與者，

戰(zhàn)術(shù)上：探索多種聯(lián)合作戰(zhàn)模式

通過近年來的探索，外軍總結(jié)出多種無人機(jī)聯(lián)合作戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)，比如：

梯次配置的無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)。這種作戰(zhàn)方法是將各種層次、級別和用途的無人機(jī)梯次搭配、組合使用，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，形成一個高效的無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)。伊拉克戰(zhàn)爭中，美軍將“全球鷹”無人機(jī)部署在高空，實(shí)施大范圍的戰(zhàn)場監(jiān)視；將“捕食者”、“先鋒”、“獵人”、“影子200”無人機(jī)部署在中空，“捕食者”長航時無人機(jī)負(fù)責(zé)一般性偵察、監(jiān)視任務(wù)及重點(diǎn)搜索、跟蹤伊拉克共和國衛(wèi)隊(duì)，其他短程無人機(jī)負(fù)責(zé)海軍、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)和陸軍的戰(zhàn)術(shù)偵察任務(wù)；將“龍眼”、“指針”等小型無人機(jī)部署在低空，負(fù)責(zé)為旅級以下部隊(duì)以及特種作戰(zhàn)部隊(duì)提供戰(zhàn)術(shù)情報。從而形成一個能提供戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)各種層面的偵察情報的無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)，大大提高了偵察效能，使戰(zhàn)場更加單向透明。

群體智能戰(zhàn)術(shù)／群蜂戰(zhàn)術(shù)(SWARM)。所使用的無人機(jī)只裝備低性能傳感器或攻擊武器和簡單程序，體積小、功能簡單、成本較低。在戰(zhàn)時大量出動、形成集群、相互協(xié)同，同時對某一目標(biāo)進(jìn)行搜索、探測或攻擊(如施放干擾、發(fā)射小型彈藥、進(jìn)行自殺式撞擊等)。當(dāng)執(zhí)行偵察任務(wù)時，可發(fā)揮“復(fù)眼”的作用，執(zhí)行攻擊任務(wù)時，可起到“群蜂”的功效。敵方很難將其全部定位和摧毀；即使個別被摧毀，對整體作戰(zhàn)功能的影響也不大。目前美國和以色列都已研制出專門用于群體作戰(zhàn)的無人機(jī)，并加緊進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。

無人機(jī)與有人機(jī)組合使用。將無人機(jī)與有人機(jī)混合編隊(duì)，用有人機(jī)指揮、控制無人機(jī)作戰(zhàn)，是美軍2003～2010年重點(diǎn)研究的無人機(jī)戰(zhàn)術(shù)之一。已試驗(yàn)的組合方式有：①由戰(zhàn)斗機(jī)操縱數(shù)架無人作戰(zhàn)飛機(jī)。無人機(jī)在有人機(jī)不遠(yuǎn)處的前方低空飛行有人機(jī)則保持電子靜默，只接收無人機(jī)、高空偵察機(jī)和衛(wèi)星傳送的數(shù)據(jù)，投放武器時用短脈沖指令控制無人機(jī)的發(fā)射。②由加油機(jī)(如KC-10)帶領(lǐng)一群無人作戰(zhàn)飛機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程突防。加油機(jī)在飛行途中給無人機(jī)加油，到達(dá)目的地后改作指揮控制機(jī)，引導(dǎo)無人機(jī)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)。③用無人機(jī)的噪聲掩護(hù)有人直升機(jī)執(zhí)行城市作戰(zhàn)任務(wù)。④由無人機(jī)與有人機(jī)組成情報、監(jiān)視、偵察信息集合處理中心。⑤由無人機(jī)打前陣，發(fā)出電磁波引誘敵方雷達(dá)開機(jī)、防空兵器開火，跟在后面的攻擊機(jī)對暴露的目標(biāo)實(shí)施打擊。⑥由無人機(jī)實(shí)施電子壓制，配合有人機(jī)作戰(zhàn)。

無人機(jī)與地面平臺組合使用。由無人機(jī)系統(tǒng)為地面作戰(zhàn)平臺搜索和指示目標(biāo)，提高其作戰(zhàn)效能。如俄軍在車臣戰(zhàn)爭中，用“蜜蜂-1T”無人偵察機(jī)為“旋風(fēng)”火箭炮和2S19榴彈炮指示目標(biāo)和校射，使從發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到擊毀目標(biāo)的時間縮短了5～6倍。在2002年舉辦的歐洲陸軍武器展上，法國披露的“勒克萊爾2015”研究計(jì)劃，是將無人機(jī)與坦克，炮兵等地面武器混合編隊(duì)，由微型無人機(jī)捕獲隱蔽在起伏地形中或隱藏在掩體后的敵方目標(biāo)，“勒克萊爾”主戰(zhàn)坦克用先進(jìn)的遠(yuǎn)程攻擊彈藥打擊目標(biāo)。