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有人机/无人机协同作战典型项目
 
作者:陈治君 高兴隆 张兆鑫
  561  次浏览      24 次
 2024-1-22
 
编辑推荐:
本文主要介绍了有人机/无人机协同作战典型项目。希望对你的学习有帮助。
本文来自于远望智库开源情报中心 ,由火龙果软件Linda编辑、推荐。

近年来,随着武器装备的飞速发展,美欧等国开展了一系列面向未来战争的作战理论探索和关键技术实践。以“认知、动态与分布”为特点的分布式体系化作战样式正在逐步成型,其中有人/无人平台协同作战这一典型的作战样式更是得到了广泛的论证。在未来的战场上,有人机和无人机的协同作战将成为一种常态。目前,针对以有人机/无人机为代表的武器平台系统设计技术研究,已经能够在复杂的战场环境中以较低的经济消耗获得更大的军事效益。这一创新性的探索和实践,正为未来的战争模式和作战策略提供新的思路和方向。

现如今,美欧等国已经在有人/无人协同作战方面取得了阶段性的成果,他们通过开展多项有人机/无人机协同作战的项目验证,典型项目包括战术管理系统项目(TBM)、无人机控制最佳角色分配管理控制系统(SCORCH)、体系集成技术与试验(SoSITE)、“忠诚僚机”项目和拒止环境中协同作战(CODE)项目等,逐步验证有人机/无人机协同作战的可行性和有效性,并探索如何更好地实现协同作战。

1 战术管理系统项目(TBM)

战术作战管理系统(TBM)是一款采用人工智能技术的软件系统,旨在在模拟的超视距空战任务中为有人机/无人机编组提供无人“僚机”的引导。该软件的发展是在美国防部长办公厅发起的“用于空战任务的自主性”专项框架内进行的,美国海军研究实验室(NRL)的研究人员也有参与。

战术作战管理(TBM)界面

TBM理顺了有人/无人空战编组内的跨平台协同关系,以提高强对抗环境中可操作性;它允许操作人员通过协调任务分目标(objectives)/总目标(goals)来管理编组中的多架无人机。

在2017年的模拟超视距空战任务中,一名专业飞行员通过人机接口控制长机,并与战术战场管理器控制的自主无人机进行交互。专家飞行员们证实了TBM在其指挥下控制一架无人机的能力。NRL的团队已成功将TBM集成到AFRL的“用于仿真、集成和建模的分析框架”(AFSIM)和NAVAIR的“下一代威胁系统”(NGTS)中。AFSIM和NGTS都是高保真的超视距任务模拟器,对空中、陆地和海面平台(包括武器和子系统)进行了建模,并被飞行员们在日常的虚拟训练和试验系统中使用。

2 无人机控制最佳角色分配管理控制系统(SCORCH)

美陆军于2017年成功研发了“无人机操作最佳角色分配管理控制系统(SCORCH)”。该系统具备智能自主学习行为软件和高级用户界面,将人机交互、自主性和认知科学领域的最新技术融入一套整体作战系统中,展现了独特的协同整合能力。

系统界面针对多架无人机控制进行了优化,具备触摸屏交互功能的玻璃座舱、一个配备专用触摸显示屏的移动式游戏型手动控制器、一个辅助型目标识别系统以及其他高级特性。

无人机操作最佳角色分配管理控制系统

“SCORCH”系统主要负责多架无人机的任务分配,并在达到关键决策点的时候向空中任务指挥者发出告警,从而允许单一操作者同时有效控制三个无人机系统并浏览它们传回的实时图像。

机上任务指挥官可将控制任务委托给一架或多架无人机,并在任务达到关键决策节点时通知任务指挥官。

在为期2天的训练、试验和反馈过程中,16名陆军飞行员利用该系统完成了任务。试验结果表明,“SCORCH”系统在不增加指挥员工作负荷的情况下提高了陆军的态势感知能力和任务成效。

3 体系集成技术与试验(SoSITE)

美国DARPA发起的SoSITE(System of Systems Intergration Technology and Experimentation)项目旨在实现武器与传感器载荷从单一庞大的空中平台向大量有人和无人平台的拆分,运用开放系统架构方法,实现平台间实时数据共享、多机组网、协同配合及平台上不同任务模块的即装即用、无缝连接,形成分布式的空中作战体系。

SoSITE项目分布式空战概念图

SoSITE项目致力于研发分布式空战的概念、架构和技术集成工具。我们以现有的航空系统能力为基础,通过开放式系统架构,将电子战、传感器、武器、定位导航和授时以及数据/通讯数据链等能力分散到大量可实时通信的有人和无人平台上,以执行ISR和目标打击任务。开放的系统架构为发展可互换的组件和平台提供了统一的技术标准和工具,方便进行快速的升级和替换,以满足项目的需求。

SoSITE项目致力于研究并明确提出分布式空战的概念、架构以及技术集成工具的发展。此外,近年来多个相关项目的提出和发展也进一步证实了分布式空战体系的发展趋势。美海军一体化防空火控系统(NIFC-CA)是分布式作战思想的典型代表,通过对其关键技术组成的分析并结合DARPA的目标,可以对分布式空战体系的基础能力构成有一个初步认识。

4 “忠诚僚机”项目

美国空军研究实验室(AFRL)于2015年中旬发起了“忠诚僚机”项目,旨在提升美国空军的有人/无人机协同作战能力。该项目旨在实现第五代战机(长机)的驾驶员对无人机(僚机)进行控制,从而提高人机编队的灵活性和自主性。项目的具体目标包括:建立高效的人机编队、实现多种机器协同编队执行任务目标、确保在复杂、对抗环境下作战、以及确保系统在未知、动态环境下的安全性和高效性。

最近,澳大利亚波音公司与澳大利亚皇家空军(RAAF)合作,成功完成了忠诚僚机无人机系统(UAS)的首次试飞。这架忠诚僚机是澳大利亚50多年来设计和制造的第一架军用飞机,旨在利用人工智能提供载人机-无人机协同作战能力,以支持空军行动。

波音公司研发的“忠诚僚机”(全称为ATS,即“空中力量协同系统”),其主要任务是作为有人机(涵盖第五代战斗机、第四代半战斗机等)的“无人空中雷达”、“无人导弹挂架”以及“无人电子战吊舱”。该机型被视为第五代战斗机的“猎犬”和“武器库”,可执行前出侦察任务并充当诱饵,或在有人机的引导下发射导弹或投掷炸弹对空地进行打击,其在未来空战体系中将发挥不可或缺的作用。

该机型的一个关键部分是其2.6米长的模块化鼻锥,内部容积为9000立方英寸,可以灵活配置不同的有效载荷。这种模块化设计允许根据客户的需求和任务需求进行快速更改。

在危险级别较低的情况下,“忠诚僚机”可充当有人战斗机的“浮动武器挂架”,使战斗机能够使用其宝贵的内置弹仓携带空对空导弹,而对地攻击武器则由“忠诚僚机”来携带。

而在危险程度较高的情况下,不适宜让有人驾驶的隐身战斗机进入战区进行对地攻击时,可以由“忠诚僚机”单独发起攻击,并在必要时采取自杀式攻击来完成任务。

未来的空战模式可能演变为少量有人战斗机带领大量无人僚机进行相互消耗的较量。这是一种全新的空战模式,彻底颠覆了现有的空战体系,各国仍在探索阶段,但“忠诚僚机”无疑将在其中发挥重要作用。

5 拒止环境中协同作战(CODE)项目

美国DARPA正在开发拒止环境中协同作战(CODE)项目,旨在通过有人机指挥侦察和攻击无人机(UAVs)在电子干扰、通信降级以及其他恶劣运行环境中,进行侦察监视、火力打击、电子对抗、中继通信等任务分配与自主协同,共同完成作战任务,提升体系作战能力。在执行任务过程中,CODE无人机群可以相互分享数据并协商任务分配,实现行动同步。此外,美国还致力于研发先进的自主化算法与监督控制技术,以提升无人机在拒止环境下的作战能力。CODE项目将创建人工智能算法与模块化软件架构,探索分布式空战无人机的自主和协同技术,实现对带宽限制和通讯中断的弹性化设计,以实现无人机集群能够在GPS拒止环境下执行作战任务。

CODE项目作战概念图

无人机集群在拒止环境下的协同作战是未来作战的重要趋势,其作战能力的多样性与灵活性对防守方的拒止能力构成了较大的威胁。在拒止环境下,无人机单机自主作战能力是基础,多机分布式自主协同作战能力是核心,GPS拒止环境下的定位与导航能力是支撑,电磁反干扰能力是关键,低成本与长航时平台是保障,异构平台间兼容性与协作作战能力是扩展。为了提升综合作战能力,无人机集群协同作战需要充分融合各项技术,发挥各自优势。

由于无人平台的智能化水平在短期内无法达到有人平台的程度,因此,在未来相当长的一段时间内,无人平台难以取代有人平台独立完成复杂的作战任务。无人和有人的关系将是相互补充而不是取而代之的关系,无人平台和有人平台优势互补,分工协作,可以最大程度地发挥各自的效能。国外已经进行了有人/无人平台协同作战的验证,我方也应该抓住作战智能化的发展趋势,在未来战争中取得优势。

   
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