淺談無人機系統的綜合集成“綜合集成”是一種從整體上綜合考慮、系統地解決問題的方法。近年來,隨著武器裝備體形日趨複雜、戰場空間不斷擴展,各軍事強國在武器裝備的發展上重視通過綜合集成方法,使各種作戰力量和武器平台無縫隙地連線成一個有機整體。無人機系統從分到合的發展就是一個很好的例證。 海灣戰爭之前,各國的無人機系統發展沒有被放到整個軍事大系統中考慮,通常是各軍兵種根據需求自定標準、獨立研製,使得無人機之間以及無人機與其他武器裝備系統之間互不兼容、使用的感測器和數據鏈互不匹配、無人機的地面控制站互不配套,所造成的問題在實戰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,使無人機與無人機系統之間、無人機系統與其他作戰系統之間實現通用性和互操作性,形成陸、海、空、天、電五維一體的作戰網路。無人機系統正逐步發展為以偵察發射平台為基礎、以飛彈攻擊攔截為作戰手段、以衛星實時通信傳輸為信息保障、以智慧型控制指揮為核心的機、彈、星、人綜合集成的武器系統。為此,外軍主要採取了以下措施:
規劃和統一管理
淺談無人機系統的綜合集成固有的軍兵種界線是造成無人機系統互操作性差的重要原因,因此,外軍從整個軍事大系統出發制定無人機發展戰略和規劃,建立統一的管理機制。美國國防部2000年開始制定“無人機路線圖”,對無人機的發展提出總體規劃,提出優先發展項目和關鍵技術。俄羅斯制定了研製統一標準無人機的全面規劃,強調無人機和有人機同步開發,充分發揮系統的整體效益。韓國於2002年10月公布了無人機總體發展計畫。
此外,各國在無人機的管理上努力實現統一領導。如,美軍規定,負責採辦、技術與後勤的國防部副部長負責無人機的採辦和技術監督;助理國防部長負責制定政策和互操作性標準以及情報、監視與偵察系統的監督;各軍種設有特別研究小組負責本軍種的無人機發展工作。2003年10月,美國防部成立了“無人作戰飛機聯合項目辦公室”。成立後的第一件事,就是打破軍兵種界線,將空軍的X-45與海軍的X-47無人作戰飛機項目合併,實行統一管理。
實現統一標準和開放式結構
機系統的綜合集成為提高無人機的互操作性,必須解決通用性問題,從技術上實現綜合集成,而要做到這一點,首先要在用戶界面、作業系統、數據鏈路等方面,建立統一的無人機標準。美軍於2001年成立了一個40人的聯合無人機辦公室,負責制定無人機的各種標準,包括技術標準、作戰標準、戰術標準、程式標準;國防部長辦公室成立了制定無人機技術標準的綜合產品小組,制定出無人機系統的接口標準;國防部長辦公室無人機規劃工作組正在制定用於管理無人機任務規劃的數據標準,開發有人和無人航空平台間的通用軟體;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定,擬定了“通用圖像地面/接口系統”(CIGSS)。美軍正在為無人機制定涉及態勢感知、載荷、武器和控制的4種標準界面,不同級別的無人機將根據需要選用,如小型無人機可能不配置武器界面。
美軍已開發出一種統一的無人機戰術控制系統(TCS),可對大多數陸、海、空軍的近程及中程無人機進行控制,已提供給德國、加拿大、英國等北約國家。北約正據此確定技術標準,建立通用的地面站(UCS),並成立了為通用控制系統制定設計標準的工作小組;美國聯合項目辦公室與平台研製單位將共同組建團隊、開發通用作業系統;美國防高級研究計畫局與國防信息系統局委託兩家承包商,研製無人機和有人機共用的戰術通用數據鏈(TCDL),並計畫在2006財年之前全部換裝這種戰術通用數據鏈路;北約正在實施一項旨在提高成員國無人機互操作性的計畫,設定了北約無人機通用地面站的規格。
採用模組化設計和開放式結構是實現無人機系統綜合集成的又一有效方法。無人機採用模組化設計後,可以根據任務需要隨時更換相應的機載設備,實現“一機多用”和“即插即用”,使用靈活、攜帶方便。開放式結構設計使得無人機系統可以方便地納入新的子系統,有利於功能集成和技術集成,滿足不斷變化的多種作戰任務需求。如美軍的X-45A無人戰鬥機採用開放式軟體結構,可利用其他項目中成功的套用軟體。美軍最新研製的“單一無人機偵察兵”(IVUAS)系統採用開放式的機身設計,可根據需求加裝各種照相機、感測器、武器及其他裝備。
與其他作戰系統有機結合
淺談無人機系統的綜合集成未來戰爭是五維一體的高技術戰爭,無人機系統只有實現與有人機及其他各種作戰系統的有機結合和無縫隙連線,才能充分發揮無人機的作戰效能,發揮武器裝備1+1>2的整體作戰效能。近年來各國特別是美國,加快了無人機在作戰套用上實現綜合集成的步伐。無人機與C4ISR系統集成
世界各國紛紛將無人機與陸、海、空、天、電各類作戰平台相連線,利用無人機系統作為偵察衛星和有人偵察機的重要補充,以及通信中繼、目標校射、戰毀評估、對地攻擊的工具,使無人機系統成為網路中心戰的重要組成部分。美軍已把無人機系統納入“戰場數位化”系統和C4ISR系統中的“情報偵察分系統”;美陸軍的“未來戰鬥系統”將無人機與有人機、地面車輛、炮兵等連為一體,通過高速通信系統形成作戰網路,美海軍提出的“雷達項目計畫”將無人機、無人潛航器等納入遠征感測器柵格,形成一個感測器系統大網路;全球攻擊特遣部隊研製的飛行任務戰鬥管理系統(MBMS)把包括無人機在內的多種平台集成在一起,協調各種力量對敵領土縱深實施打擊,無人機將配合有人機完成戰鬥任務。英國、瑞典、印度、新加坡和澳大利亞等國也都將無人機納入網路中心戰,將無人機、有人機、衛星、感測器、電子戰系統等連結起來,增強對目標的探測和攻擊能力。
無人機與其他作戰系統集成
各國正在積極探索無人機與各類作戰平台的集成方法。美空軍於1997年專門成立了無人機作戰實驗室,探索和論證無人機作戰概念;其他軍種的作戰實驗室、海軍打擊與空戰中心、海上作戰中心、聯合無人機辦公室等,也都積極開展無人機聯合作戰戰術的研究與試驗,探討無人機與無人機、無人機與有人機及其他系統混合編隊,實施聯合作戰的最佳方式,進行協同作戰概念的驗證試驗。2003年11月進行了“全球鷹”無人機與E-8C聯合監視和目標攻擊雷達飛機的“通話”試驗,允許戰術用戶用超高頻電台詢問並從“全球鷹”接收信息。波音公司於2004年5月在愛德華茲空軍基地,進行了X-45A無人機與T-33教練機的協同飛行與相互通
信試驗;同年7月又驗證了F-15E戰鬥機與無人機協同飛行的能力。
美軍於2004年進行了多次無人機聯合飛行演習,檢驗不同軍種無人機協同作戰的能力。如聯合部隊司令部於2004年舉行了3次“向前看”演習,驗證空軍“捕食者”、陸軍“影子”、海軍“掃描鷹”和“銀狐”等不同軍種的無人機共享圖像、指揮控制和協同作戰的能力,此外,美陸軍航空套用技術部正在實施有人機/無人機通用結構計畫(MCAP);國防部長辦公室正在實施一項有關無人系統和海軍艦船聯合作戰的研究項目。北約也制定了無人機協同作戰協定,北約海軍進行了無人機互操作能力的演示驗證,德國、美國與英國為主要參與者,
探索多種聯合作戰模式
淺談無人機系統的綜合集成通過近年來的探索,外軍總結出多種無人機聯合作戰戰術,比如:
梯次配置的無人機網路作戰。這種作戰方法是將各種層次、級別和用途的無人機梯次搭配、組合使用,充分發揮各自的優勢,形成一個高效的無人機網路。伊拉克戰爭中,美軍將“全球鷹”無人機部署在高空,實施大範圍的戰場監視;將“捕食者”、“先鋒”、“獵人”、“影子200”無人機部署在中空,“捕食者”長航時無人機負責一般性偵察、監視任務及重點搜尋、跟蹤伊拉克共和國衛隊,其他短程無人機負責海軍、海軍陸戰隊和陸軍的戰術偵察任務;將“龍眼”、“指針”等小型無人機部署在低空,負責為旅級以下部隊以及特種作戰部隊提供戰術情報。從而形成一個能提供戰略、戰術各種層面的偵察情報的無人機網路,大大提高了偵察效能,使戰場更加單向透明。
群體智慧型戰術/ 群蜂戰術(SWARM)。所使用的無人機只裝備低性能感測器或攻擊武器和簡單程式,體積小、功能簡單、成本較低。在戰時大量出動、形成集群、相互協同,同時對某一目標進行搜尋、探測或攻擊(如施放干擾、發射小型彈藥、進行自殺式撞擊等)。當執行偵察任務時,可發揮“複眼”的作用,執行攻擊任務時,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,對整體作戰功能的影響也不大。目前美國和以色列都已研製出專門用於群體作戰的無人機,並加緊進行驗證試驗。
無人機與有人機組合使用。將無人機與有人機混合編隊,用有人機指揮、控制無人機作戰,是美軍2003～2010年重點研究的無人機戰術之一。已試驗的組合方式有:①由戰鬥機操縱數架無人作戰飛機。無人機在有人機不遠處的前方低空飛行有人機則保持電子靜默,只接收無人機、高空偵察機和衛星傳送的數據,投放武器時用短脈衝指令控制無人機的發射。②由加油機(如KC-10)帶領一群無人作戰飛機進行遠程突防。加油機在飛行途中給無人機加油,到達目的地後改作指揮控制機,引導無人機執行作戰任務。③用無人機的噪聲掩護有人直升機執行城市作戰任務。④由無人機與有人機組成情報、監視、偵察信息集合處理中心。⑤由無人機打前陣,發出電磁波引誘敵方雷達開機、防空兵器開火,跟在後面的攻擊機對暴露的目標實施打擊。⑥由無人機實施電子壓制,配合有人機作戰。
無人機與地面平台組合使用。由無人機系統為地面作戰平台搜尋和指示目標,提高其作戰效能。如俄軍在車臣戰爭中,用“蜜蜂-1T”無人偵察機為“鏇風”火箭炮和2S19榴彈炮指示目標和校射,使從發現目標到擊毀目標的時間縮短了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”研究計畫,是將無人機與坦克,炮兵等地面武器混合編隊,由微型無人機捕獲隱蔽在起伏地形中或隱藏在掩體後的敵方目標,“勒克萊爾”主戰坦克用先進的遠程攻擊彈藥打擊目標。
