譚勇　謝志航　范怡

由于單架無機能力有限，因此一些國家提出了“蜂群”概念，就是讓多架無人機協(xié)同作戰(zhàn)，這樣，多架無人機組成的編隊就能夠充分利用彼此的資源而發(fā)揮出整體的作戰(zhàn)能力，其效能顯然要大于各自為戰(zhàn)的無人機。2004年，美國波音公司利用X-45無人機首次進行了雙機編隊飛行；2012年，美國利用“全球鷹”無人機成功進行了無人機空中加油試驗，標(biāo)志著無人機在編隊飛行及協(xié)同方面取得了突破性進展。不過從目前來看，各國在無Am與無人機編隊協(xié)同方面的技術(shù)還不夠成熟，在編隊隊形、航跡規(guī)劃、信息交換等方面還有許多難關(guān)需要攻克，距離實用化還需時日。

在這種情況下，各國首先發(fā)展的是有人機和無Am的協(xié)同作戰(zhàn)能力。

當(dāng)前，無人機系統(tǒng)的正常運行依賴于與地面控制站之間的可靠、高效通信，但這種傳統(tǒng)的模式無法在無人機與各個作戰(zhàn)平臺之間建立起快速的信息傳遞、精確的攻擊及較短的決策周期，同時，指揮控制范圍受到地域地形限制，且信號情報極易被偵收和干擾，因此，很大程度上限制了無人機系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能發(fā)揮。

為了克服上述不足，在未來戰(zhàn)爭中，有Am與無人機及其他無人支援飛機聯(lián)合編隊作戰(zhàn)將成為一種全新的并且是主要的作戰(zhàn)模式。在聯(lián)合作戰(zhàn)中，無人機直接接受有人機平臺的指揮控制，實施聯(lián)合目標(biāo)確定、協(xié)同指揮控制、一體化作戰(zhàn)、快速打擊決策及動態(tài)評估，從而實現(xiàn)“傳感器一控制器一射手”的一體化作戰(zhàn)模式。

根據(jù)美國近年來發(fā)布的無人機發(fā)展路線圖預(yù)測，預(yù)計在2015～2020年問，美國的無人機系統(tǒng)可能達(dá)到與有人機協(xié)同作戰(zhàn)的水平。因此，在不久的將來，無人機與有人機聯(lián)合編隊作戰(zhàn)很可能會成為—種新穎的作戰(zhàn)模式。

有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)概念與特點

所謂有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)，可以是1架有人機指揮1架無人機，也可以是1架有人機同時指揮多架無人機，其中有人機具有遠(yuǎn)距探測能力，處于敵方打擊火力圈外，而無人機不具有遠(yuǎn)距探測能力，但隱身性能好并攜帶有制導(dǎo)武器，可作為攻擊機。無人機處于有人機的監(jiān)視空域，在數(shù)據(jù)鏈信息的支持下，無人機和有人機通過密切協(xié)同來完成信息獲取、戰(zhàn)術(shù)決策、指揮引導(dǎo)、武器發(fā)射和武器制導(dǎo)等火控過程以達(dá)成作戰(zhàn)任務(wù)。有人機和無人機進行聯(lián)合編隊實施協(xié)同作戰(zhàn)，可由地面指揮中心或預(yù)警機通過聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息分發(fā)系統(tǒng)實現(xiàn)對聯(lián)合編隊的指揮控制與引導(dǎo)。由有人機完成信息的綜合處理、戰(zhàn)場態(tài)勢的感知、聯(lián)合編隊的戰(zhàn)術(shù)決策與任務(wù)管理，由無人機完成對空/對地的最終打擊，從而實現(xiàn)體系對抗系統(tǒng)與有人/無人機聯(lián)合編隊之間的戰(zhàn)場信息共享、可用資源的統(tǒng)一調(diào)度及作戰(zhàn)任務(wù)的綜合管理。

可以看出，有人/無人機協(xié)同實際上相當(dāng)于把察打無人機的控制站搬到了空中，由飛行員近距離直接指揮無人機，減少了指令反應(yīng)的延遲時間。有人機可以利用飛行員的智慧來處理復(fù)雜的戰(zhàn)場信息，并且迅速對目標(biāo)進行識別，同時還可以為無人機提供必要的空中掩護。無人機則利用自己的隱身能力，在有人機的指揮下對敵方重要目標(biāo)進行攻擊，而有人機可以保持在敵方防御系統(tǒng)作用距離之外，從而提高戰(zhàn)場生存能力。即使無人機被擊落，其損失也要小得多。由于有人機與無人機距離近，也不需要使用衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈，因此降低了戰(zhàn)區(qū)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的壓力，同時也提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。據(jù)報道，美國的RQ-170隱身無人偵察機就是因為衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈出現(xiàn)問題而被伊朗方面俘獲的。

另外還有一個問題也不容忽視，那就是有人機與無人機之間的協(xié)同，最終下達(dá)武器發(fā)射命令的決定權(quán)掌握在有人機的飛行員手里，這避免了一個敏感的倫理問題——是否能讓一個機器決定殺人，畢竟這個問題在現(xiàn)階段可能還讓人無法接受。

有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)主要具有以下特點：

有人/無人機聯(lián)合編隊作為體系對抗系統(tǒng)的一個節(jié)點，受預(yù)警機或地面指揮中心的統(tǒng)一指揮控制，包括整體作戰(zhàn)計劃制定、遠(yuǎn)距占位引導(dǎo)等，同時共享整個戰(zhàn)場的態(tài)勢信息。

有人/無人機聯(lián)合編隊飛機之間在信息、資源、攻擊計劃等多方面實現(xiàn)協(xié)同。有人作戰(zhàn)飛機對所獲取的信息進行綜合處理，完成戰(zhàn)場態(tài)勢的感知，同時根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)與作戰(zhàn)計劃、戰(zhàn)場態(tài)勢、系統(tǒng)可用資源等多種因素，進行協(xié)同攻擊的任務(wù)規(guī)劃，實現(xiàn)對聯(lián)合攻擊系統(tǒng)的任務(wù)管理，并將任務(wù)規(guī)劃的結(jié)果以指令形式發(fā)送至無人作戰(zhàn)飛機。

無人作戰(zhàn)飛機在有人機的指揮控制下，完成攻擊目標(biāo)的瞄準(zhǔn)計算、武器發(fā)射條件判斷、武器發(fā)射前的裝定參數(shù)計算、武器的發(fā)射控制及發(fā)射后的制導(dǎo)等，實現(xiàn)對空/對地目標(biāo)的最終打擊。

通常，一個基本的有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)包括：1架有人作戰(zhàn)飛機；2～4架無人作戰(zhàn)飛機；無人作戰(zhàn)飛機通訊數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)。此外，還需要預(yù)警機、地面指揮控制中心、衛(wèi)星等其他作戰(zhàn)單元所組成的空天地一體化作戰(zhàn)系統(tǒng)的支持。

國外主要研究進展

目前，美英等無人機發(fā)展水平較高的國家均在加緊有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)應(yīng)用研究，探索無人機與各類作戰(zhàn)平臺的集成方法。

早在2004年，波音公司和麻省理工學(xué)院的研究人員就合作開展了有人機指揮控制無人機執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的相關(guān)研究，并成功地進行了飛行試驗。該項目采用的無人機是洛·馬公司的T-33飛機（改裝無人作戰(zhàn)飛機的航空電子系統(tǒng)），有人作戰(zhàn)飛機則使用了1架F-15E戰(zhàn)斗機。有人機和無人機之間采用Link-16數(shù)據(jù)鏈進行指令數(shù)據(jù)的傳輸，并采用自然語言理解模塊來進行語音指令的處理和解析。

波音公司的另外一項重要研究計劃是“空中有人/無人系統(tǒng)技術(shù)”（AMUST），該計劃于2006年2月成功試驗了由1架AH-64D“長弓阿帕奇”武裝直升機控制1架“無人小鳥”（ULB）無人機所搭載的武器。

2006年8月，洛克希德·馬丁公司完成了_一種新型的指揮控制系統(tǒng)MCA，實現(xiàn)了對無人機的指揮控制。該系統(tǒng)被安裝在1架UH-60“黑鷹”直升機上，并在試驗中成功演示了通過戰(zhàn)術(shù)通用數(shù)據(jù)鏈（TCDL）對1架“獵人”戰(zhàn)術(shù)無人機實施控制的能力。

2009年3月，波音公司成功地演示了預(yù)警機、戰(zhàn)斗機與偵察無人機的協(xié)同作戰(zhàn)。演習(xí)中，E-3A預(yù)警機派出“掃描鷹”無人機進行偵察?！皰呙楮棥眰骰啬繕?biāo)視頻，E-3A隨即派出F-16戰(zhàn)斗機對目標(biāo)進行攻擊。

近年來，美軍還使用“基奧瓦勇士”（OH-58D）和“阿帕奇”直升機以及P-3巡邏機與多種無人機開展協(xié)同作戰(zhàn)研究，并取得不少成果。例如2010年9月，“基奧瓦勇士”開始加裝“有人機一無人機系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈”（L2MUM）。目前美國陸軍所有的“基奧瓦勇士”都加裝了該系統(tǒng)。2011年11月，“阿帕奇”直升機利用UTA數(shù)據(jù)鏈對1架MQ-1C“灰鷹”無人機的飛行路徑實施控制，且控制過程中2架飛機都處于飛行狀態(tài)。

最近，據(jù)日本外交學(xué)者網(wǎng)站透露，美國空軍在即將公布的《自主地平線》報告中還探討了有人機與無人機的協(xié)作問題，并提到了F-35戰(zhàn)機飛行員將能夠一邊飛行一邊控制附近的一群無人機。

除了美國，英國也—直在進行這方面的研究。2006年10月底，作為英國國防部某研發(fā)項目的部分內(nèi)容，奎奈蒂克（QinctiQ）公司以BAC 1-11飛機模擬無人機，成功驗證了新型的無人機控制和管理方法，實現(xiàn)了戰(zhàn)斗機控制和自主組織多架無人機。

2007年4月，奎奈蒂克公司和英國國防部還成功進行了1架“狂風(fēng)”綜合航電樣機（TIARA）作為指揮機與模擬無人機的BACI-11飛機的編隊飛行試驗，實現(xiàn)了1名有人機飛行員直接控制4架無人機。

有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)模式

協(xié)同作戰(zhàn)主要指有人/無人機之間的聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)行動，在空一空、空一地以及空一海的不同作戰(zhàn)環(huán)境下，有人/無人機之間的協(xié)同模式可劃分為3種：態(tài)勢感知、協(xié)同攻擊和協(xié)同防御，下面分別予以介紹。

態(tài)勢感知

利用有人/無人機的多個資源跟蹤同一目標(biāo)，可有效提高跟蹤質(zhì)量，且可實時顯示目標(biāo)未被跟蹤（如未分配）或者不能跟蹤（如未在自己的視場內(nèi)）的狀態(tài)，從而極大增強有人/無人戰(zhàn)斗機編隊的狀態(tài)感知能力。同時，如圖1所示，利用互聯(lián)的空中C2平臺、戰(zhàn)斗機、無人機（共享角度跟蹤數(shù)據(jù)）及多種技術(shù)，可有效地對無源輻射或有源輻射目標(biāo)實施協(xié)同定位。通過協(xié)同方式還可改善其他活動，包括地形跟隨/地形回避、在惡劣環(huán)境條件下加油或飛行突防編隊和進入機動飛行。

協(xié)同攻擊

對空目標(biāo)攻擊如圖2所示，由1架有人機帶領(lǐng)雙無人機編隊執(zhí)行對空目標(biāo)攻擊任務(wù)，無人機突前并保持雷達(dá)靜默。當(dāng)無人機高速隱蔽接敵到其武器作用距離范圍時，有人機開啟雷達(dá)對目標(biāo)進行探測，將目標(biāo)信息通過協(xié)同網(wǎng)絡(luò)實時傳輸給無人機，并啟動無人機武器發(fā)射指令，然后對飛行中的武器制導(dǎo)，實現(xiàn)對敵空中目標(biāo)的攻擊。

分布式多任務(wù)協(xié)同攻擊如圖3所示，有人機指揮多架無人機編隊執(zhí)行對地攻擊作戰(zhàn)任務(wù)，實現(xiàn)分布式的協(xié)同攻擊作戰(zhàn)。每架無人作戰(zhàn)飛機各自配置ESM、SAR、光電/紅外等不同的傳感器，以及不同類型的對地攻擊武器，以降低單架無人作戰(zhàn)飛機的成本。各無人機分工合作、密切協(xié)同，在有人機指揮控制下作為整體執(zhí)行目標(biāo)探測、識別、攻擊、評估等多種任務(wù)。

跨平臺制導(dǎo)如圖4所示，是無人機與有人機編隊，有人機可以將無人機作為擴展的武器艙，控制其武器的發(fā)射。在導(dǎo)彈打擊過程中，若被攻擊地面目標(biāo)移動位置或?qū)嵤╇娮痈蓴_，導(dǎo)致導(dǎo)彈初始目標(biāo)數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，那么由于有人機處于敵方地空導(dǎo)彈威脅之外，則可接管對導(dǎo)彈的控制并進行中段制導(dǎo)，提供不斷的目標(biāo)更新數(shù)據(jù)，以提高打擊效能。

防區(qū)外攻擊如圖5所示，無人作戰(zhàn)飛機與有人作戰(zhàn)飛機編隊。有人作戰(zhàn)飛機處于敵防區(qū)外安全位置，無人作戰(zhàn)飛機突前到防區(qū)內(nèi)，直接獲取敵方目標(biāo)位置信息或接收來自地面單兵的偵察信息，并將其傳送到有人作戰(zhàn)飛機，有人作戰(zhàn)飛機發(fā)射超視距精確制導(dǎo)空地武器（發(fā)射后不管）。如果目標(biāo)移動或變化，由處于防區(qū)內(nèi)的無人作戰(zhàn)飛機通過實時更新的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)對飛行的空地導(dǎo)彈進行制導(dǎo)。

協(xié)同防御

有人/無人機協(xié)同防御的最大優(yōu)勢在于提高了威脅告警能力。多機編隊進行機載告警設(shè)備組網(wǎng)，對來襲導(dǎo)彈等威脅目標(biāo)協(xié)同告警，以增強對威脅目標(biāo)來襲方向、威脅程度的告警準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)的單平臺裝備的干擾設(shè)備數(shù)量、功能有限，難以同時在時域、頻域、空域，以及信號波形等方面對敵威脅、雷達(dá)進行持續(xù)穩(wěn)定的有效干擾。而有人/無人機協(xié)同多機編隊進行機載有源和無源電子干擾設(shè)備組網(wǎng)，可以實現(xiàn)協(xié)同防御，如圖6所示。在實施有源電子干擾時，編隊各成員之間可進行干擾區(qū)域、干擾目標(biāo)、干擾時機、干擾樣式、干擾參數(shù)、干擾功率等協(xié)同。在實施無源電子干擾時，編隊各成員之間進行干擾物類型、干擾物投放時機、干擾物投放數(shù)量、干擾物投放時間間隔等協(xié)同。

有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)國外研究情況，目前針對有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)的研究劃分為兩個方面：一是有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)概念的研究和試驗驗證；二是有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)關(guān)鍵技術(shù)的研究，尤其是有人機對無人作戰(zhàn)飛機指揮控制系統(tǒng)技術(shù)的開發(fā)。這二者之中，前者的研究關(guān)系到有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)這一新興作戰(zhàn)模式的作戰(zhàn)運用，同時對后者關(guān)鍵技術(shù)的研究具有牽引性的作用。

通過對有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)概念的分析理解，不難看出，有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)的過程實質(zhì)上是有人機對無人機的指揮控制過程。換言之，無人機的參與作戰(zhàn)主要依賴于有人機的指揮和控制，而并非傳統(tǒng)的地面控制站。這也就對有人作戰(zhàn)飛機提出了更高的能力要求。從技術(shù)層面而言，為了實現(xiàn)有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)，提高無人機的智能化水平無疑是十分重要而又十分艱巨的任務(wù)。相對而言，從有人機一側(cè)著手不僅技術(shù)難度小，更容易取得突破，而且也符合最初采用有人/無人機混合搭配、優(yōu)勢互補的初衷。因而，國外研究部門目前及預(yù)計未來一段時期內(nèi)也大都把指揮控制系統(tǒng)技術(shù)作為最核心的關(guān)鍵技術(shù)開展技術(shù)攻關(guān)和演示驗證。

有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)主要有：

有人/無人機的交互控制技術(shù)

有人機和無人機在執(zhí)行任務(wù)過程中承擔(dān)不同職責(zé)，通過相互之問的數(shù)據(jù)、信息交互，實現(xiàn)任務(wù)的協(xié)同。整個協(xié)同任務(wù)過程中，有人機操作人員不僅要接收來自地面的指揮控制信息、執(zhí)行本機作戰(zhàn)任務(wù)，還要根據(jù)戰(zhàn)場情況指揮控制無人機，這大大增加了有人機操作人員的工作負(fù)擔(dān)。設(shè)計簡單有效的有人/無人機協(xié)同交互控制方式，將為任務(wù)的完成提供有力保障。這類交互可采用不同的手段來實現(xiàn)，比如語音、文本、圖形等。然而，無論采用何種方式，都必須定義一套完整的指令集，以便于交互信息在無人機端的識別、理解、執(zhí)行以及在機間數(shù)據(jù)鏈中的傳輸。協(xié)同任務(wù)指令集包含3個方面：有人機任務(wù)命令集、無人機指令集以及指令編碼。指令集的設(shè)計應(yīng)該滿足完備、簡約、規(guī)范的要求，以便為實現(xiàn)有人/無人機之間方便快捷的交互奠定基礎(chǔ)。

有人/無人機協(xié)同態(tài)勢感知

有人/無人機協(xié)同態(tài)勢感知是對時間與空間縱深內(nèi)各元素的感知領(lǐng)悟，以及對它們的企圖、即將發(fā)展的狀態(tài)趨勢的理解。協(xié)同態(tài)勢感知通過以下步驟完成：利用各種傳感器獲取所有可以得到的信息，理解獲得信息中對我態(tài)勢有利的信息，估計態(tài)勢可能發(fā)展的方向，假定它不受外力影響，評價外來因素對預(yù)測的影響。有人/無人機編隊通過態(tài)勢感知中獲得的信息優(yōu)勢，利用戰(zhàn)場的絕對知識從而采取正確的決策和行動。態(tài)勢感知的方法有基于性能的方法、主觀性方法以及問卷或詢問式方法。在復(fù)雜的環(huán)境中，性能的方法缺乏敏感性和診斷價值，主觀法沒有意識到它們所獲得的信息可能丟失從而缺乏精確性，而問卷方法由于某些未曾考慮事件的發(fā)生導(dǎo)致調(diào)查的有效性下降?？茖W(xué)家們提出了一種直接的基于態(tài)勢感知全球評估技術(shù)的詢問式方法，在問詢中隨機凍結(jié)仿真，詢問的結(jié)果與凍結(jié)仿真的態(tài)勢進行比較，比較結(jié)果使得態(tài)勢感知的自我評價和觀察評估技術(shù)更趨客觀。

協(xié)同目標(biāo)分配方法

協(xié)同目標(biāo)分配指的是為了有人/無人機協(xié)同一致完成任務(wù)，考慮各種約束條件，對飛機分配攻擊目標(biāo)，確定打擊目標(biāo)的武器，進行武器配置和編隊配置，確定目標(biāo)的打擊點/方向以及有人機與無人機協(xié)同的武器投放區(qū)域等。有人/無人機協(xié)同目標(biāo)分配是組合優(yōu)化問題，是一類NP難題，這類問題的求解主要有兩種思路，一是精確搜索，如窮舉法；另一種是啟發(fā)式搜索，在搜索過程中加入一定啟發(fā)因子，指導(dǎo)搜索向一個比較小的范圍內(nèi)進行，如模擬退火、禁忌搜索、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法等等。無論哪一種思路，巨大的計算代價始終是NP問題的一個難以克服的難點。目前，一些新的方法和理論也被用來解決此類目標(biāo)分配問題，如Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、滿意決策理論、蟻群算法、拍賣理論、市場調(diào)配理論等，并且還顯示出一定的有效性。

有人/無人機協(xié)同航路規(guī)劃技術(shù)

有人/無人機協(xié)同航路規(guī)劃是在有人/無人機協(xié)同目標(biāo)分配方案的基礎(chǔ)上規(guī)劃出各飛機可行的、有效的協(xié)同航路。數(shù)學(xué)規(guī)劃是一類多階段決策過程的最優(yōu)化方法。數(shù)學(xué)規(guī)劃方法最近的應(yīng)用是解決了ROSAT衛(wèi)星的觀測任務(wù)規(guī)劃問題。在用數(shù)學(xué)規(guī)劃計算三維最優(yōu)路徑時，把三維最優(yōu)路徑分解成水平方向和垂直方向分別進行計算，較好地解決了維數(shù)災(zāi)難問題?；旌险麛?shù)線性規(guī)劃（MILP）法通過分解任務(wù)分配和路徑規(guī)劃問題，同時將飛行器動力模型在允許范圍內(nèi)線性化處理，構(gòu)造一個整數(shù)線性規(guī)劃模型來處理規(guī)劃問題。A*算法生成飛機的飛行航路，通過使包含危險和航路長度的代價函數(shù)最小，得到簡單的二維航路。D*優(yōu)化算法在不斷的知識學(xué)習(xí)中，應(yīng)用圖論技術(shù)持續(xù)地修正路徑和有效地生成一條新的優(yōu)化路徑，可以實現(xiàn)實時的動態(tài)路徑重規(guī)劃。Voronoi圖表由于構(gòu)造算法簡練、幾何意義明確而廣泛應(yīng)用于求解機器人和飛行器路徑規(guī)劃問題。在人工智能方法求解任務(wù)規(guī)劃問題中，除了啟發(fā)式搜索法和專家系統(tǒng)法以外，還有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊控制法、遺傳算法等。

毀傷效能評估技術(shù)

目標(biāo)毀傷效果評估是指對目標(biāo)實施攻擊后，對目標(biāo)的毀傷效果進行的綜合評價。根據(jù)評估的結(jié)果，指揮員可以判斷已實施的火力打擊是否達(dá)到預(yù)期的毀傷效果，是否需要再次打擊，對于節(jié)約武器資源和抓住戰(zhàn)機有著重要的意義。

無人機在機載武器攻擊目標(biāo)的同時對戰(zhàn)場進行監(jiān)視，并利用電視攝像機或全景照相機對目標(biāo)進行拍攝，對拍攝到的殺傷效果進行分析。由于無人機可能受到地面防空設(shè)施的攻擊，所以有人駕駛飛機需要對總體攻擊效果以及本方的損傷狀況進行評估。

智能決策

戰(zhàn)場環(huán)境的瞬息萬變產(chǎn)生了大量的信息，客觀上需要飛行員根據(jù)戰(zhàn)場信息的變化，及時、準(zhǔn)確地制定和調(diào)整編隊中無人機的作戰(zhàn)方案，但是，在實際戰(zhàn)場環(huán)境中，飛行員在心理上和生理上都很難勝任這樣繁重的工作，因此需要一套高智能化水平的智能決策系統(tǒng)來輔助飛行員進行戰(zhàn)術(shù)決策。

高帶寬、高可靠數(shù)據(jù)鏈技術(shù)

數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)且环N按規(guī)定的消息格式和通信協(xié)議，在目標(biāo)探測傳感器系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)與作戰(zhàn)平臺之間，實時處理、交換和分發(fā)格式化數(shù)字信息（包括語音、圖像和數(shù)據(jù)等）的戰(zhàn)術(shù)信息系統(tǒng)。其主要特點是具有標(biāo)準(zhǔn)化的報文格式和傳輸特性。

現(xiàn)代戰(zhàn)場上，隨著各種先進傳感器的廣泛應(yīng)用，偵察平臺所能獲得的情報數(shù)據(jù)量急劇增加，與此同時，作戰(zhàn)單元間信息共享和交流的需求也在不斷增加，這就導(dǎo)致戰(zhàn)場上有大量信息等待及時、準(zhǔn)確地分發(fā)。但傳統(tǒng)的信息分發(fā)系統(tǒng)由于效率相對較低且不同程度地存在著—定的封閉性，難以滿足上述信息分發(fā)需求。為此，擁有先進軍事技術(shù)的美軍于20世紀(jì)后期開始著力打造能夠適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭需求的寬帶數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，以提高偵察情報的利用效率。

迄今為止，美軍發(fā)展的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)主要有三大類：

第一類是以傳輸戰(zhàn)場態(tài)勢信息和作戰(zhàn)指揮信息為主的“態(tài)勢感知數(shù)據(jù)鏈”，即美軍的TADIL（戰(zhàn)術(shù)數(shù)字式信息鏈），北約稱之為“4號鏈、11號鏈、16號鏈或者22號鏈”等。

第二類是“武器協(xié)同數(shù)據(jù)鏈”，是一種防空系統(tǒng)、反導(dǎo)系統(tǒng)、航空導(dǎo)彈（炸彈）等各類打擊武器專用的數(shù)據(jù)鏈，其實時性要求很高。

第三類是“情報偵察數(shù)據(jù)鏈”，美軍稱之為“情報、監(jiān)視與偵察數(shù)據(jù)鏈”（ISR），用于將各種平臺獲取的目標(biāo)數(shù)據(jù)（包括圖像情報和信號情報數(shù)據(jù)）傳送到情報接收系統(tǒng)或者情報處理系統(tǒng)。目前主要有兩大類型，一種是海灣戰(zhàn)爭以前研制成功并投入使用的專用型數(shù)據(jù)鏈，即SCDL監(jiān)視與控制數(shù)據(jù)鏈；一種是海灣戰(zhàn)爭以后不斷發(fā)展的全軍通用型數(shù)據(jù)鏈，即CDL通用數(shù)據(jù)鏈。

與前兩類數(shù)據(jù)鏈相比較，“情報偵察數(shù)據(jù)鏈”最突出的特點是傳輸數(shù)據(jù)量很大，傳輸速率高，一般都在2Mbps以上（前者一般只有幾百kbps）。因此，美軍通常將這種數(shù)據(jù)鏈稱為“寬帶情報偵察數(shù)據(jù)鏈”，并指出，“情報偵察數(shù)據(jù)鏈”是“未來陸、海、空、天作戰(zhàn)空域交換情報偵察數(shù)據(jù)的關(guān)鍵設(shè)備”。

作為網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)中的重要支撐技術(shù)之一，寬帶數(shù)據(jù)鏈在戰(zhàn)場情報傳輸系統(tǒng)中占有非常重要的地位，已成為C4ISR（指揮、控制、通信、計算機、情報、監(jiān)視和偵察）系統(tǒng)賴以存在和發(fā)揮效能的關(guān)鍵，但也是C4ISR系統(tǒng)中最易受到干擾破壞的薄弱環(huán)節(jié)。因此，打造保密、抗干擾和抗摧毀的高可靠寬帶數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)歉鲊ψ非蟮哪繕?biāo)，并且這也直接關(guān)系到未來無人機的協(xié)同作戰(zhàn)能力。

高帶寬數(shù)據(jù)鏈技術(shù)

一般的偵察無人機裝有合成孔徑雷達(dá)（SAR）、機載測試?yán)走_(dá)（SLAR）、移動目標(biāo)指示雷達(dá)（MIT）、紅外（IR）或光電傳感器等各種雷達(dá)或視頻傳感器，無人機獲取的圖像和視頻的分辨率越來越高，數(shù)據(jù)量自然也是越來越大，要確保這些信息傳輸?shù)膶崟r性，只有不斷提高無人機數(shù)據(jù)鏈的傳輸速率。為進一步提高對無人機所獲取情報進行分析的可靠性，美國相關(guān)機構(gòu)已經(jīng)計劃制定更高清晰度的圖像標(biāo)準(zhǔn)來替代美國國家地理情報局在2005年發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)MISP/STANG4609中所定義的高清圖像標(biāo)準(zhǔn)，即圖像分辨率必須由原來的1280×720像素提高至1920×1080像素。要根據(jù)這一新標(biāo)準(zhǔn)提供實時彩色或熱成像圖像，則要求無人機數(shù)據(jù)鏈必須提供3～6Gbps的傳輸速率。這么高的傳輸速率，除了對圖像壓縮技術(shù)要求更高以外，也對數(shù)據(jù)鏈的傳輸帶寬提出了更高的要求。

目前無人機數(shù)據(jù)鏈基帶信號的調(diào)制和編碼方式為BPSK和OQPSK調(diào)制和卷積編碼。為了提高傳輸帶寬，國內(nèi)外都在研究OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)和UWB（超寬帶）技術(shù)在無人機數(shù)據(jù)鏈中的應(yīng)用。

針對偵察射頻數(shù)據(jù)吞吐的瓶頸問題，美國空軍和DARPA還投資開展了一項光學(xué)與射頻綜合數(shù)據(jù)鏈試驗的研究項目，用于空空和空地之間的情報數(shù)據(jù)傳輸，其數(shù)據(jù)傳輸速率將比目前的純微波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)提高幾千倍。

高可靠數(shù)據(jù)鏈技術(shù)

美國空軍情報主管拉里·詹姆斯少將曾在《C4ISR月刊》舉辦的論壇上表示，在高沖突環(huán)境下保持對無人機的控制和數(shù)據(jù)鏈接是很困難的問題。的確，隨著戰(zhàn)場電子技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機數(shù)據(jù)鏈面臨的電子對抗形勢正日趨嚴(yán)峻，其抗干擾和抗截獲能力已顯得尤為重要，不僅要保護無人機收集到的數(shù)據(jù)和情報，還要防止敵人通過數(shù)據(jù)鏈定位打擊地面控制站，甚至發(fā)出干擾信號篡奪無人機的控制權(quán)。因此，保證無人機數(shù)據(jù)鏈的安全性是無人機數(shù)據(jù)鏈發(fā)展的基本前提。

目前數(shù)據(jù)鏈抗干擾技術(shù)已從單一技術(shù)的抗干擾，發(fā)展到多種技術(shù)相結(jié)合；從單一物理層的抗干擾發(fā)展到包括網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層在內(nèi)的多個層面結(jié)合優(yōu)化的抗干擾；從單一設(shè)備的抗干擾發(fā)展到系統(tǒng)級、網(wǎng)絡(luò)級的綜合抗干擾。所采用的抗干擾體制主要還是以擴展頻譜（直擴、跳頻、跳時、混合擴頻）技術(shù)為主，結(jié)合各種非擴展頻譜技術(shù)，包括信道編碼、交織、分集（時間、空間、頻率、極化）、智能天線、自適應(yīng)干擾對消、加密等。而這些抗干擾技術(shù)的應(yīng)用也主要集中在數(shù)據(jù)率較低的情況下，如具有較強抗干擾能力的Link-16，平均數(shù)據(jù)率僅為256kbps，SCDL的最大傳輸速率也僅有1.9Mbps。最高傳輸速率達(dá)274Mbps的CDL反向鏈路采用的抗干擾措施僅有簡單的糾錯編碼技術(shù)。關(guān)于美軍情報、監(jiān)視與偵察數(shù)據(jù)鏈在高速情況下如何對抗強多徑干擾的同時又能提升其抗敵方電磁干擾的能力，這方面尚未見到相關(guān)報道，但這卻是寬帶數(shù)據(jù)鏈不得不面對的嚴(yán)峻問題。

寬帶數(shù)據(jù)鏈需要在復(fù)雜的物理環(huán)境和惡劣的電磁環(huán)境下進行高速率、大容量信息傳輸，這樣的應(yīng)用需求對抗干擾體制提出了新的考驗?？垢蓴_技術(shù)研究需要解決的兩個關(guān)鍵問題是：頻率選擇性衰落引起的碼間干擾問題（ISI）和敵方的電磁干擾問題。為有效地對抗敵方電磁干擾，目前主要的解決方案是擴展頻譜技術(shù)，它具有低截獲概率，抗干擾性強等優(yōu)勢，是目前抗干擾通信體制的主流技術(shù)，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到軍事和民用通信系統(tǒng)中。而碼間干擾問題，移動通信中傳統(tǒng)的解決方案有兩種：單載波加時域均衡（如第二代移動通信），但在寬帶情況下，ISI非常嚴(yán)重，對均衡器的要求非常高，抽頭數(shù)量要足夠多，訓(xùn)練序列足夠長，訓(xùn)練時間也要足夠長，均衡算法也變得非常復(fù)雜；直接序列擴頻加Rake接收（如第三代移動通信），但寬帶情況下，存在擴頻增益和高速碼流的矛盾，Rake接收機的復(fù)雜度也受到限制，因為多徑數(shù)量較多，同時也存在較大的能量損失。

為解決頻率選擇性衰落所引起的碼間干擾問題，目前民用寬帶無線通信中有效的解決方案有兩種：正交頻分復(fù)用（OFDM）和單載波頻域均衡（SC-FDE）。由于802A1和HiperLAN/2協(xié)議在WALN中的廣泛應(yīng)用，OFDM技術(shù)已相對成熟。SC-FDE有效結(jié)合了OFDM和傳統(tǒng)單載波傳輸技術(shù)的優(yōu)勢，同樣具有潛在的多徑對抗能力和高效頻譜利用率，它和OFDM技術(shù)具有相同的基帶信號處理實現(xiàn)復(fù)雜度，卻克服了OFDM峰均比高和子載波間干擾的問題，近兩年已開始成為新的研究熱點。

美軍在無人機數(shù)據(jù)鏈規(guī)劃層面上歷來非常重視安全性問題，早在2003年，美國國防財政部就提出投資約1.5億美元用于無人機數(shù)據(jù)鏈的抗干擾和保密技術(shù)研究。除此之外，美國國防部還在大力推廣工作在Ku波段的無人機數(shù)據(jù)鏈，雖然此數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)芪锢硖匦缘南拗拼嬖谝恍┚窒扌裕捎诳梢蕴峁└叩陌踩?，仍受到美軍的青睞。當(dāng)然，無人機數(shù)據(jù)鏈的安全與性能的權(quán)衡也很重要，為此，美軍還在利用新型、高效的調(diào)制解調(diào)技術(shù)、糾錯編碼技術(shù)、高速跳頻和寬帶擴頻及相關(guān)技術(shù)，以研制電磁兼容性好、截獲概率低、抗干擾能力強的高性能無人機數(shù)據(jù)鏈。

結(jié)語

有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)是未來戰(zhàn)爭的一個重要發(fā)展趨勢，它充分利用有人機和無人機各自的優(yōu)勢，分工協(xié)作，以發(fā)揮最大的作戰(zhàn)效能，是無人機參與作戰(zhàn)的一種新穎而實用的作戰(zhàn)模式。隨著各國對該領(lǐng)域研究的不斷深入，也許在不久的將來，有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)將會作為一種主要的作戰(zhàn)樣式呈現(xiàn)在實戰(zhàn)之中。