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编者按：2018年1月6日凌晨,13架无人机组团偷袭了俄罗斯在叙利亚的空军基地.未来作战方式或有重大变化.为一窥无人机的真面目,本刊特约“第三届‘互联网+’全国大学生创新创业大赛”金奖项目——“魅影太阳能无人机通用平台”团队成员孙瑞杰为广大军事迷解密无人机.
孙瑞杰,西北工业大学航空学院飞行器设计专业博士研究生,研究方向为无人机飞行控制,现任西北工业大学研究生会副主席.导师为长江学者周洲教授,研究方向为无人机总体和气动布局设计.
俄罗斯国防部在2018年1月8日表示,俄罗斯在叙利亚的两处军事设施遭到13架攻击型无人机的袭击,其中9架无人机飞进了赫梅米姆空军基地,另外3架飞进了塔尔图斯港海军基地.俄军防空系统发现了军事目标后立即采取措施,无线电部队成功控制了6架无人机,其中3架降落在基地外的地面,另外3架则在降落过程中坠毁,还有7架无人机则被昼夜执勤的“铠甲-S”防空系统击落.
在俄罗斯驻叙利亚军事基地遭到无人机袭击事件中,恐怖分子使用了13架攻击型无人机,但并不具有智能化集群的能力.对于智能化集群技术,无人机在结合云计算、大数据和人工智能等技术后,可在局部区域迅速集结形成规模化的智能集群,自组织无人机集群作战将具有集群替代机动,数量提升能力,成本创造优势等特点.智能无人机集群可将大量无人系统基于开放式体系架构进行综合集成,以通信网络为核心,以平台间的协同交互为基础,以单个无人机节点作战为支撑,构建出具有低成本和分布并行特性等优势的作战体系,进而实现战略威慑,战役对抗和战术行动.
恐怖分子一般使用的小型作战无人机要比精确制导导弹便宜,这类作战无人机能够在目标区域上空持续巡航,待机响应任务指令.而集群无人机最大的优势是数量,目前小型化无人机的单价远低于大型无人机,现代防空系统的设计目标不是拦截大量的小型无人机,如果要拦截由数十个智能无人机组成的火力作战集群,现有的导弹系统将不堪重负.未来集群无人机将成为一支微型化的空军,装备轻型机枪的小型四轴无人机也可作为攻击性平台,固定翼无人机集群将像愤怒的小鸟一样对任务区域进行自杀式的打击.在未来的战场上,大量的无人机实时采集战场的数据,通过实时计算快速确定防御的弱点并集中攻击这些薄弱的防线,高智能无人机集群执行打击的效率可显著高于人类飞行员,而实时计算处理数据的能力可能成为评估其总体战力的关键组成部分.
在2017年4月7日《解放军报》的报道中,美军使用一架大型有人隐身飞机和4架中型无人机协同,和有预警机支持的8架F-22空战,取得了0：8的战损比,F-22在2：1对战的模式下都以0：8惨败,这意味着无人机空战时代已经来临,有人驾驶飞机或地面站指揮无人机集群攻击将是未来战争的趋势,无人机搭载各类杀伤性武器,通过多机协同,进行多点、多次的快速打击.随着无人机智能集群技术不断的发展,编队控制、信息融合、战术决策和火力协同等关键问题将得到很好的解决,进而充分发挥无人机集群的优势.
通过移动网络进行无人机集群的通信已成为未来的主要发展趋势,移动网络可为无人机的超视距控制和数据传输提供了有力保障.未来,新一代的5G网络具备的超大带宽、超低时延、高可靠、广覆盖特性将赋予无人机更多的能力.蜂窝联网可延展无人机在控制和数据交互方面的距离限制,实现远程异地的地空联动,可打破传统无人机飞机端和地面端的闭环数据交互的模式,并将无人机采集到的实时数据回传到云端,进行数据实时分析.
智能化无人机将改变战争的传统形式,在美国空军研究实验室开展的无人机模拟对抗试验中,装备了人工智能的无人机多次轻松击败人类飞行员,在和智能无人机的超视距导弹对抗模拟试验中,智能无人机似乎能察觉人的意图,不仅能立即对飞行和导弹部署中的变化做出反应,还可根据需要在防守和进攻之间快速切换.人类的视觉感知极限约为100HZ,而机器感知能实现每秒百万次以上感知,超越人类感知极限1万倍.从当前阶段的发展现状来看,无人机的飞行控制系统已经解决了飞行自动控制的问题,但是在实际应用中还没有更好地解决智能自主控制的问题.无人机下一步的发展必将依托AI技术中深度学习和强化学习等方法,进行自主学习、自主决策和自主控制,实现单机环境感知和规避,多无人机机协同作业和智能路径规划,从而达到执行任务的自主智能化.
随着无人机智能化水平的提高,无人机集群可充分发挥不畏死亡的优势,完成高风险度的任务.在复杂多变的战场环境下,无人机集群在巡航中可进行地形特征认知和匹配并自动搜索检测目标,在飞抵任务区域后利用自身的传感器来定位确认装甲车,雷达基站,导弹支架或其他目标,并将目标信息反馈给操作员,一旦无人机集群获得授权,它可利用携带的武器系统按照一定的攻击逻辑自主地攻击目标.另一方面,无人机集群的智能技术可以识别威胁,自主决策行动,降低被击落的风险,提高生存能力.在2017年12月,我国宣布在2018-2020这三年内,在智能无人机方面,重点支持智能避障、自动巡航、面向复杂环境的自主飞行、群体作业等关键技术研发和应用,推动新一代通信及定位导航技术在无人机数据传输、链路控制、监控管理等方面的应用,开展智能飞行控制系统、高集成度专用芯片等关键部件研制,无人机的智能化将为无人机的发展开启一个新的时代.
和时俱进的反无人机技术
随着无人机的军事威胁不断加剧,各国也在不断发展反无人机技术,目前反无人机技术主要包括三种方式.第一种是干扰阻断类,主要通过信号干扰等技术来实现,使用电磁干扰枪或声波干扰枪,让无人机受到电磁干扰波或声波干扰,使其通信、导航系统失灵,在空中悬停、返航或降落到地面.第二种是直接摧毁类,包括使用激光武器等,比较常见的是激光炮,这种激光炮通常带有高能激光移动发射器,发射器在全功率情况下发出的激光可以快速破坏无人机外壳.第三种是监测控制类,如果恐怖分子在无人机上挂载大规模杀伤武器或其他 ,无人机被击中自由坠落后可能造成伤亡,第三种主要通过劫持无线电通信并夺取无人机控制权的方式进行无人机反制.
美国空军研究实验室在全球率先开展了空中禁区混合防御方面的研究,尤其探索定向能截杀手段（激光和高功率微波）,加强一体化防空能力.空军研究实验室的定向能研究部主任威廉·库珀博士称：即使是低千瓦的激光系统,在近距离也可轻易地击落无人机,并强调定向能武器不仅能最大程度降低附带毁伤,还确保符合武装冲突法,不超过比例杀伤合法范围.
中国的第二代拦截系统可成功拦截固定翼和多旋翼无人机目标,该车载式“网电”复合低空、慢速、小目标拦截系统的突出特点是“网弹物理拦截和电磁干扰”相结合,可实现对低慢小目标远距离、多手段联合打击拦截,最大拦截距离可达数公里,同时该系统具有模块化选配、单机独立作战、联网协同作战的能力.
英国布莱特监控系统公司、切斯动力公司和恩特普赖斯控制系统公司共同研发的反无人机系统能够对数千米范围内的无人机进行探测、跟踪、识别、干扰和制止,其采用全电扫描雷达技术,运用多普勒处理程序,可全天候、全天时探测高速/低速移动微型和迷你型目标,在接近地面高度使用时具有卓越的地面杂波抑制能力,并采用高度精确的水平和倾斜方位指示器,结合新型全天时电光/红外相机和当前的数字影像跟踪技术,从而能够自动跟踪无人飞行器,并进行目标识别,同时还采用智能射频抑制器,能够有选择地干扰无人飞行器所使用的不同类型的指挥和控制通信链路.
目前,无人机和反无人机技术已成为国防科技新的战略制高点,在军事上日益发挥重要的作用.无人机不受人类生理因素的限制,在恶劣环境和危险任务领域具有极大的优势.因此大力发展无人机技术和反无人机技术是确保国家安全的客观要求和重要措施,各国都应高度重视这一重大战略前沿技术的发展,准确把握全球无人系统发展的新态势,找准突破口和主攻方向,加快推进无人机和反无人机技术的发展和应用.总之,无人机呈现出综合一体化、智能化和集群化的发展趋势,将更加深入地影响未来军事综合作战体系的构建.
责任编辑：陈晓丽
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参考文献：
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