无人机
本文2008-09-01收到，任宏光系北京航空航天大学博士生，刘颖系中国空空导弹研究院工程师
任宏光 刘 颖
摘 要 系统地分析了国外无人机侦察打击一体化武器系统的现状，论述了侦察打击一体化武器系统的关键技术，提出了无人机侦察打击一体化武器系统的未来发展以及在发展中应注意的问题。
关键词 无人机 侦察打击 武器系统 一体
化 发展 关键技术
引 言
当今无人机等新型作战装备参与作战，在战争
中发挥的作用越来越重要，从根本上改变了作战方式，从而也深刻地影响着现代战争的模式，现代战争已经成为“非接触”、“网络化”的高技术战争，因此，世界各国都把研制无人机作为发展的重点，美国更是走在了世界的前列。据有关专家预测，在未来10年内美国纵深攻击战术飞机的三分之一将是无人机。
现代战争中的无人机不仅能执行战场侦察、监视等任务，而且能实施对地攻击，甚至对空作战，是“非接触”作战的重要手段。特别是现代战争对打击“时间敏感目标”的要求十分迫切，需要在侦察到目标后立即做出判断和决策，对其进行识别、跟踪和打击。具备侦察和打击一体化能力的无人机可以及时地向其所探测到的目标发动攻击，不需要其它武器平台的支援，极大地提高了侦察信息的时效性和攻击的准确性；而且，网络各节点之间的信息交换通道数量少，作战隐蔽性强，减轻了信息网络的负担，也降低了在网络战中由于数据链遭到破坏而失去战斗力的危险。为此，需要结合无人机的发展趋势，积极探索无人机侦察打击一体化武器系统的发展道路。 1 国外无人机侦察打击一体化武器系统发展现状
无人机的侦察打击能力主要是由侦察打击类型的任务载荷能力所决定的，但是无人机的大小和性能从设计上又决定了无人机的任务载荷，因此也就决定了无人机的侦察打击执行能力。攻击型无人机的侦
察监视类任务载荷主要是侦察、监视、目标捕获和目标指示吊舱，装载的光电传感器是红外热像仪、电视摄像机、激光测距仪和激光目标指示器等。武器类任务载荷主要包括各种空地和空空导弹、航空制导以及各种类型的布撒器，而未来的无人机还可装备定向能武器。无人机侦察打击一体化武器系统主要是采用电视、红外、C C D 、合成孔径雷达等侦察载荷获取敌方战场等图像情报信息，为制导武器进行精确指示，完成侦察和打击任务。
1.1 无人机侦察监视类载荷的发展状况
捕食者无人机是美军的主力中空长航时侦察打击一体化无人机，可实时传输有关敌军活动的视频信息，并引导精确制导武器对目标进行打击和毁伤评估，其侦察监视类载荷的发展极具借鉴意义。R Q -1捕食者无人机安装有雷锡恩公司研制的A N /A A S -44(V )多频谱目标获取系统(M T S )球型转塔，内部包括前视电视摄像机、激光测距/指示设备、高分辨率前视红外系统、能在可见光和中红外两个频段成像的柯达C C D 变焦彩摄像机等先进的传感器，可担负全天候侦察、远程监视、目标捕获识别和持续跟踪等任务。
M Q -1L 捕食者无人机的机载侦察监视载荷进行了改装，将多频谱目标获取系统球型转塔换成了A N /A A S -52(V )多频谱目标指示系统球型转塔，装
无人机
图1 R Q -1捕食者无人机机载侦察吊舱
备有第三代热成像仪、具有光学系统的彩电视摄像机和激光目标指示器，具有逐像元的图像融合以及3模式自动跟踪功能，其转台的放大倍数高且瞄
准线稳定精度高。M Q -1L 无人机中的M 代表多用途，与以往只具有侦察和目标指示能力的R Q -1区分开来，具有攻击地面目标和对地火力支援的功能，可加挂多种类型的武器装备。
另外，美国火力侦察兵垂直起降战术无人机也具有侦察打击一体化能力，能在以舰载地面控制站为中心的278k m 的范围内搜集情报、监视和侦察目标，利用红外传感器和光电视频为地面控制站提供清晰、实时的战场态势图，然后借助目标定位或激光指示器精确打击目标。1.2 无人机武器类载荷的发展状况
精轧管装备无人机的武器载荷要求体积小、质量轻、精度高、威力大、射程远、成本低，可有效攻击多种目标。当前以空地武器为主，主要包括小尺寸的航空导弹(幼畜导弹和海尔法反坦克导弹)、航空制导(G B U -39、G B U -38、G B U -12)、制导(九头蛇-70)和制导布撒器(C B U -103/104/105)。而空空导弹则主要作为自卫武器，国外的研发单位准备为无人机装备近距A I M -120导弹(还包括毒刺、西北风、A I M -9X )和中距空空导弹，现正在进行打击各种空中目标的试验。此外，还可悬挂自主式空射诱饵A D M -160。未来还可装备定向能武器，主要包括大功率定向微波和固
态高能激光等。
周广普
M Q -9捕食者B 无人机所携带的武器载荷可悬挂在翼下的六个挂点上(外侧外挂架挂载的最大武器载荷质量为70k g ，中心线上的外挂架挂载的最大武器载荷质量为160k g ，内侧外挂架挂载的最大载荷质量为680k g )，这些武器包括227k g 航空制导G B U -38，未来可装备G B U -39和113k g 的G B U -40以及A G M -65幼畜空地导弹、A G M -114海尔法反坦克导弹、低成本自主攻击系统(L O -C A A S )、B A T 智能反装甲武器、蝰蛇打击精确制导弹药等。
2005年，美国空军为6架捕食者B 无人机安装了一定数量的悬挂接头，现在可挂装16枚A G M -114海尔法反坦克导弹,4枚G B U -38或6枚G B U -12航空制导，可摧毁主战坦克、防空雷达或防御工事。此外，正在进行挂装近距和中距空空导弹
b型钢的试验，可大大提高无人机的攻击能力。
2002年,R Q -5猎人侦察打击一体化无人机参加了阿帕奇武装直升机的试验，试验中驾驶直升机的飞行员控制了无人机及其机载系统。2003年8月，进行了蝰蛇打击制导弹药的类似试验,7枚弹药击中了7个包括导弹发射装置、坦克和轻型卡车等不同类型的静止目标。
2 无人机侦察打击一体化武器系统的关键技术2.1 多平台信息获取和多传感器信息融合技术信息化
战争所体现的作战力量多元化、作战空间多维化、作战方式多样化决定了信息保障的全面性。这就要求无人机实现多平台信息获取，具体地说，要做到信息获取平台的高低结合(从外层太空、近太空、空中、地面到地下、水下)、远中近结合(远、中距和近距的信息获取)、静动结合(静态与动态的信息获取、对敌方静态与动态目标的信息获取)，具有对多种信息获取手段所获得的信息进行分析和处理，提供目标的位置、类型以及其它军事状态(敌方意图、威胁程度等)的能力。多传感器信息融合技术其中的关键是多光谱图像的融合、多谱特征提取等技术。2.2 不同类型目标的自动捕获、识别与信息处理技术
研究用于空空、空地作战中目标特征分析、模版提取技术、自动识别不同类型目标的技术、识别结果的性能评估技术，研究战争中目标信息、干扰
图2 2008年珠海航展上展出的新概念侦察
打击一体化无人机武器系统
信息、本机状态信息、友机信息、指挥信息和干扰噪声共存条件下无人机侦察打击一体化武器系统实现信息的综合化处理，并根据信息得出目标的威胁程度和价值以及友机的位置，从而制定出最佳侦察决策和最佳攻击决策。
2.3 目标准确定位与精确指示技术
无人机通过激光、合成孔径雷达、G P S 等实现目标的精确定位，根据姿态测量、激光测距并照射进行目标的精确指示，利用C C D 摄像机的姿态信息、投影中心的三维坐标信息、激光目标指示器的测距信息来对目标进行定位。在C C D 摄像机对机动目标实施跟踪时，激光目标指示器以某一固定脉冲间隔对目标连续测距，通过对获取的一系列采样点进行滤波平滑，可以获取机动目标的速度、加速度和运动方向参数，从而引导机载打击武器对目标进行精确打击，完成作战任务。
2.4 侦察设备和武器装备的智能化技术
智能化也是无人机武器装备的发展方向。可采用惯性稳定控制、电子稳像、图像融合等先进技术研制智能化的无人机载侦察与打击系统。同时，采用卫星导航和组合导航技术、多模复合导引技术、数据链、直接力控制、制导引信一体化等先进技术研制具有自主识别敌我、自主分析判断和决策，能自主攻击目标的新型精确制导武器。使无人机侦察打击一体化武器系统完成高效率的侦察、高稳定的瞄准和高精度的打击。
2.5 武器与无人机平台的动基座对准技术无人机挂载发射后截获的中远距导弹必须快速而准确地由无人机对战术导弹惯导系统进行初始对准，即无人机或导弹武器上的惯导系统在投入工作时需要在运动的基座上进行初始对准(也称动基座对准)。空射导弹采用的空中高精度的动基座对准可减轻惯导系统长导航时间引起的精度误差，减少系统、惯性平台、陀螺等的测量时间，从而降低对辅助修正指令的要求。因此，动基座对准技术对无人机平台发射中远距空射武器具有重要意义。3 侦察打击一体化武器系统发展中应注意的问题
1)加强作战模式研究
当前，无人机与有人驾驶飞机协同作战的模式已成为无人机作战运用研究中的一大热点。
美军首次使用捕食者无人机挂载海尔法导弹对地面目标进行了打击，从而开辟了利用无人机进行空中打击的新型作战模式。美军对无人机的这种作战模式极为重视，并在伊拉克战争和其它局部战争中不断加以运用。
未来现代化战争中，各种武器平台之间以及陆、海、空、天各军兵种之间，一体化协同作战、体系对抗将成为主要的作战模式，而无人机必然成为一体化作战系统中的重要组成部分，根据我国周边区域的特点，对未来局部战争的模式还须进一步的研究。
2)加强协同作战体系研究
重视信息技术的联通性和融合性，将无人机系统与分布在陆、海、空、天的各种侦察探测、指挥控制、打击武器等系统无缝地连接成一个有机整体，如无人机可与预警机、电子干扰机、战斗机等连接成协同作战体系，形成远远高出单个无人机系统的合力，构建全方位、全空域、全频域的精确打击体系。
uicc3)无人机平台、侦察载荷、打击武器一体化设计与相容性研究
研究无人机平台、侦察载荷与打击武器的相容性，通讯、武器的投放方法、光电侦察设备与武器的配合以及使用效能评估，使三者成为一个统一的作战节点，执行作战规划中的同一任务。这需要尽早制定无人机侦察打击一体化武器系统接口协议或统一的技术规范。
(下转第51页)
油飞机受油管的操作者装载指挥与控制系统(C 2
)，使加油飞机能够与无人机实现互动。
A A R 项目计划于2012年开发出成熟技术。可以说，这种无人机如同一个模拟无人驾驶飞机的飞行试验台，将在A A R 第二阶段中使用。由于在第一阶段中使用的L e a r j e t 没有配备空中加油的插孔，代替它的将是由C a l s p a n 公司开发的、爱德华空军基地的N F -16DV i s t a 飞机(可变稳定性飞行模拟器试验飞机)，它的优势是拥有电子设备可调结构和双重飞行控制系统，使新的分系统能够快速集成。
2009—2012年期间，爱德华空军基地还将进行五次飞行试验，初期的飞行试验仍将使用C a l s p a n 公司的L e a r j e t 25，但将装备新的P G P S 。从第三次飞行试验开始(预计在2011年),N F -16D V i s t a 将代替L e a r j e t 执行接触操作和接触点停留。同年的第四次飞行试验中,A F R L 还将实现第一次“湿”接触并对N F -16D 模拟的无人机新的飞行控制装置进行测试。最后一次飞行试验将于2012年进行，它将是全系统的综合展示(P G P S 、数据通信、飞行控制装置
和C 2竹胶合模板
系统)，随后该系统将装载于真正的无人机并投入使用。
从远期来看,A F R L 还打算使新系统具备导航
能力，尽管目前各传感器的用途还不明确，但已具备开发视频技术的潜力。此举一方面可在G P S 失效时解决导航问题，另一方面正如A A R 项目的官方文件所述，使其有可能装备美国海军或北约的飞机，因为目前它们还在使用与美国空军不同的管道-吊舱加油方式，而美国海军正在进行的N -U C A S 无人战斗机项目，为延长无人机的航程，也可能会对加油能力有着中期需要。
2005—2007年期间,N A S A 和D A R P A 合作实施了自动加油验证项目，使用了装备受油管的F /A -18D 为一架装有软管的707-300加油。2007年8月，该项目验证了在不同的大气干扰条件下的18次受油管-吊舱连接的成功率为100%，表明该项目取得了成功。当时采用的制导方式是G P S 制导和光学制导。
马 凌 魏国福
(上接第49页)4 结束语
2007年新版美国无人机路线图已更名为《无人系统路线图》，表明今后无人机发展的重点是整个系统，而不仅仅是飞行器本身。从世界各国在无人机侦察打击一体化武器系统的研究领域所展开的工作和取得的成果，可以看出无人机侦察打击一体化武器系统的研制将使无人机在战场上从主要充当辅助支援性军用装备跃变为主战性装备，使空中作战真正成为信息和武器融合的对抗。
现代战争已从过去的平台中心战逐渐转向电子战、信息战和网络化的体系对抗，低成本、零伤亡和具有侦察打击一体化的无人机不仅能满足军事斗争中战场侦察、通讯中继、电子对抗的需要，而且能够灵活机动地实施防空火力压制、反辐射、定点对地和对空攻击等复杂的作战任务，已成为现代战
争中一个重要的作战环节，因此，无人机侦察打击一体化武器系统的发展值得我们进一步研究和探讨。
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