劉 恒，宋 婷，郭立安

(中國航空工業(yè)集團(tuán)公司雷華電子技術(shù)研究所，江蘇 無錫 214063)

無人機(jī)“蜂群”協(xié)同作戰(zhàn)(Unmanned Aerial Vehicle Swarm Fighting)是分布式作戰(zhàn)思路的典型代表，其最大特征在于體系的區(qū)域分布性，分系統(tǒng)具有獨立自治性，并且分系統(tǒng)具備全局目標(biāo)激勵的同步性，涉及系統(tǒng)架構(gòu)、通信網(wǎng)絡(luò)、指揮控制、輔助決策、同一任務(wù)指標(biāo)下的協(xié)同作戰(zhàn)等[1]。多無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)集成了單體靈活的優(yōu)點和系統(tǒng)簇種群優(yōu)勢[2]，基于既定的網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)模式，發(fā)揮了無人機(jī)“蜂群”作戰(zhàn)的靈活機(jī)動性優(yōu)勢，可以在保持單體作戰(zhàn)能力的基礎(chǔ)上，使系統(tǒng)簇群實現(xiàn)對戰(zhàn)場敏感區(qū)的偵察，在特殊情況下可對戰(zhàn)場上敵軍裝備實施欺騙干擾以擾亂敵軍注意力，并消耗敵方資源，使敵方探測裝備的跟蹤目標(biāo)數(shù)目趨于飽和，同時增加敵軍防空系統(tǒng)的識別難度。

本文主要分析了無人機(jī)蜂群協(xié)同作戰(zhàn)的優(yōu)勢與發(fā)展趨勢，并結(jié)合其作戰(zhàn)的特點，提出了一種通過單兵進(jìn)行遠(yuǎn)程無線操作的無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)云系統(tǒng)——“單兵千里眼”，通過大量低成本無人機(jī)快速靈活的配置，擴(kuò)大單兵偵察范圍，提高單兵作戰(zhàn)效能，并仿真分析了典型天線陣列排布方向下的作用距離，為戰(zhàn)場環(huán)境下單兵無人機(jī)蜂群協(xié)同作戰(zhàn)提供了一定的技術(shù)支撐，同時針對“單兵千里眼”作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析。

1 無人機(jī)蜂群協(xié)同作戰(zhàn)優(yōu)勢與發(fā)展趨勢

1.1 無人機(jī)蜂群協(xié)同作戰(zhàn)優(yōu)勢

1.1.1 分布式偵察-探測-對抗-評估優(yōu)勢

無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)的技術(shù)優(yōu)勢包括系統(tǒng)的高度密集性、區(qū)域協(xié)同性、智能決策性和靈活機(jī)動性，其系統(tǒng)在戰(zhàn)場上是一種分布式傳感器的武器裝備，通過不同的部署方式、功能區(qū)域的劃分、網(wǎng)絡(luò)化的通信實現(xiàn)多無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的功能，發(fā)揮無人機(jī)集群的優(yōu)勢，使系統(tǒng)達(dá)到高于單體裝備的作戰(zhàn)效能。在偵察方面，無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)[3]利用集群優(yōu)勢實現(xiàn)在單平臺分布式部署下的集中偵察與廣域偵察，可以在保障偵察效率的情況下實現(xiàn)系統(tǒng)的防御功能；在探測感知方面[4]，無人機(jī)蜂群單體之間通過輻射不同頻段、不同體制的信號實現(xiàn)全頻譜、全方位高效率的探測；在電子干擾方面[5]，無人機(jī)蜂群單體之間通過協(xié)同作戰(zhàn)完成相互之間的定位功能，通過戰(zhàn)場形勢確定合適的干擾作戰(zhàn)計劃，使各單體針對敵方高價值目標(biāo)實施集中式高效率的電子干擾策略。

1.1.2 動態(tài)聚能、靈活配置優(yōu)勢

無人機(jī)“蜂群”協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)的主要作戰(zhàn)優(yōu)勢是利用單體之間的委任決策原理，將系統(tǒng)簇之間協(xié)同作戰(zhàn)的快速反應(yīng)效能發(fā)揮至極致。在戰(zhàn)場上的分布式單體可消耗分解敵軍裝備的作戰(zhàn)資源，使敵軍的整體作戰(zhàn)效能斷崖式下降，通過干擾分散敵軍裝備資源的注意力鈍化其感知能力，最終從根源上破壞敵軍的“偵察—定位—決策—行動”(OODA作戰(zhàn)環(huán))[6]。同時，無人機(jī)“蜂群”協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)通過系統(tǒng)簇功能的重新配置實現(xiàn)敵方重點關(guān)注區(qū)域的偵察功能，并實時向作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)中心反饋偵察效果信息，作戰(zhàn)指揮中心通過獲取的前方作戰(zhàn)信息做出有效的決策控制，對各單體實施分布式的控制，并基于智能體決策與敵軍裝備進(jìn)行博弈對抗，使敵軍無法獲取我軍有效戰(zhàn)場信息[7]。根據(jù)指揮控制中心的資源管理與智能決策系統(tǒng)的合作，各單體之間具有靈活機(jī)動、實時功能配置的特點，各單體具備同等地位，在大規(guī)模作戰(zhàn)環(huán)境下，避免了傳統(tǒng)戰(zhàn)場上一旦單體失效造成不可彌補(bǔ)的損失。

1.1.3 非對稱作戰(zhàn)成本優(yōu)勢

無人機(jī)“蜂群”作戰(zhàn)系統(tǒng)通過集中高效費比的單體，通過軟件化方式配置其功能、部署其位置，組成多功能復(fù)雜系統(tǒng)，并且由于單體的低成本與可替代性，使系統(tǒng)具備非對稱作戰(zhàn)成本優(yōu)勢。通過系統(tǒng)簇之間的高效協(xié)同，實現(xiàn)對敵方高價值目標(biāo)的資源消耗，利用其低成本大規(guī)模優(yōu)勢損耗敵方的裝備[8]；并且系統(tǒng)簇分布范圍廣、數(shù)量多，使敵方的感知與攻擊裝備將大量資源消耗在與各單體之間進(jìn)行攻防對抗上，從而通過提升敵軍裝備的作戰(zhàn)成本來獲取我軍的成本優(yōu)勢。

1.2 無人機(jī)蜂群協(xié)同作戰(zhàn)發(fā)展趨勢

1.2.1 異構(gòu)多類型無人機(jī)蜂群協(xié)同作戰(zhàn)

單體的無人機(jī)功能有限，因此即便是多無人機(jī)集群也不能對未來復(fù)雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境進(jìn)行靈活多功能的應(yīng)變，因此未來的無人機(jī)集群作戰(zhàn)環(huán)境必須具備異構(gòu)多類型的單體，使系統(tǒng)具備多功能的強(qiáng)適應(yīng)性。異構(gòu)多類型無人機(jī)蜂群未來會根據(jù)其作戰(zhàn)能力形成以十克級(對標(biāo)CICADA)、百克級(對標(biāo)Perdix)、公斤級(對標(biāo)LoCUST)、十公斤級、百公斤級(對標(biāo)Gremlins)等系列化平臺為基礎(chǔ)的作戰(zhàn)譜系[9]，并且逐漸在雷達(dá)感知、預(yù)警探測、目標(biāo)監(jiān)視、電子偵察、攻防對抗、飽和攻擊、主動防御、特種作戰(zhàn)等方面發(fā)揮重要作用。由于無人機(jī)單體朝著多類型異構(gòu)化的方向發(fā)展，無人機(jī)集群概念將在“陸、海、空、天、電”五位一體的環(huán)境中發(fā)揮作用。圖1為異構(gòu)型無人機(jī)戰(zhàn)場分層配置圖。

圖1 異構(gòu)型無人機(jī)戰(zhàn)場分層配置圖

由于異構(gòu)型多功能無人機(jī)所具備的作戰(zhàn)使命、作戰(zhàn)功能、作戰(zhàn)范圍、作戰(zhàn)效能等各不相同，可將其單體獲取的戰(zhàn)場信息進(jìn)行快速融合，獲取精確的戰(zhàn)場環(huán)境信息并進(jìn)行決策控制。當(dāng)異構(gòu)單體中的某一類型無人機(jī)數(shù)量不夠時，可通過整體系統(tǒng)調(diào)配實現(xiàn)其他類型無人機(jī)的調(diào)用并重置其功能以保證任務(wù)的完成。針對異構(gòu)型無人機(jī)戰(zhàn)場需求，進(jìn)行不同異構(gòu)無人機(jī)的資源配置、功能配置、分布式部署配置，并根據(jù)任務(wù)實現(xiàn)相互之間的協(xié)同工作，以達(dá)到整體性能指標(biāo)最優(yōu)。指揮控制中心對戰(zhàn)場異構(gòu)型無人機(jī)進(jìn)行合理的規(guī)模配置、位置部署和功能規(guī)劃，包括后續(xù)的相互補(bǔ)充規(guī)劃，以應(yīng)對未來復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境的不確定性，是未來無人機(jī)蜂群協(xié)同作戰(zhàn)的發(fā)展方向。

1.2.2 基于人工智能的無人機(jī)蜂群協(xié)同作戰(zhàn)

無人機(jī)蜂群協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)主要通過對無人機(jī)不同的構(gòu)建方式、運(yùn)行模型、動態(tài)規(guī)劃、編隊方式、指揮控制等，利用無人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)的高效費比、低成本、功能多樣、靈活機(jī)動、強(qiáng)綜合能力等優(yōu)勢，實現(xiàn)廣域目標(biāo)探測、重點戰(zhàn)機(jī)保護(hù)、重點區(qū)域突防、遠(yuǎn)程攻擊作戰(zhàn)等任務(wù)。因此，需要未來戰(zhàn)場上的集群無人機(jī)具備自主協(xié)同的能力。利用人工智能(Artificial Intelligence,AI)技術(shù)可在復(fù)雜多變的環(huán)境下結(jié)合精確的戰(zhàn)場環(huán)境信息進(jìn)行控制決策，并將指令傳輸至無人機(jī)單平臺執(zhí)行其分配的任務(wù)，并且其反應(yīng)精確且快速，其決策執(zhí)行效率為人類的幾百倍，AI技術(shù)為無人蜂群作戰(zhàn)系統(tǒng)提供了自主認(rèn)知和智能決策基礎(chǔ)技術(shù)支撐。因此，未來空戰(zhàn)應(yīng)整合AI無人機(jī)蜂群[10]——可以執(zhí)行空戰(zhàn)的無人機(jī)蜂群戰(zhàn)斗管理系統(tǒng)，將能夠聯(lián)網(wǎng)處理態(tài)勢感知、反應(yīng)判斷、戰(zhàn)術(shù)選擇、資源管理和使用等。

1.2.3 無人機(jī)蜂群分布式網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同作戰(zhàn)云

“作戰(zhàn)云”的本質(zhì)是融合，結(jié)合異構(gòu)型無人機(jī)完成空、時、地域的傳感器探測，利用現(xiàn)有的云計算+邊緣計算技術(shù)實現(xiàn)戰(zhàn)場資源的獲取與數(shù)據(jù)融合，完成戰(zhàn)場態(tài)勢實時共享，為指揮者或智能體提供決策信息支持，在提高單機(jī)平臺間的協(xié)同能力的同時也提升了整體攻防效能。無人機(jī)蜂群分布式網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同作戰(zhàn)云是大數(shù)據(jù)、云計算、邊緣計算等概念在協(xié)同作戰(zhàn)領(lǐng)域的新應(yīng)用，是深入發(fā)展網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的成果，其核心是陸、海、空、天、電五位一體的作戰(zhàn)力量整合，此概念下的作戰(zhàn)云是各單機(jī)平臺組成的傳感器、武器系統(tǒng)構(gòu)建的虛擬“云”，在系統(tǒng)層面上實現(xiàn)戰(zhàn)場資源的動態(tài)高效管控和海量信息高速、實時、分布式處理與共享，構(gòu)建跨域、跨軍種、分布式、網(wǎng)絡(luò)化的 “云殺傷”協(xié)同作戰(zhàn)能力[11]?！白鲬?zhàn)云”旨在構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)化的作戰(zhàn)資源共享池，融合了虛擬“云”單元的戰(zhàn)場信息。資源共享池具有全域性、分布式、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、動態(tài)資源分配、接入自管理、高機(jī)動性等特點，與傳統(tǒng)的多平臺協(xié)同相比，“作戰(zhàn)云”利用云計算、邊緣計算技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)級陸、海、空、天、電維度的戰(zhàn)場資源整合[12]，匯聚成“云”，完成戰(zhàn)場數(shù)據(jù)的網(wǎng)狀交互，將對未來的作戰(zhàn)體系產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。但限于空時限制，當(dāng)前各維度平臺之間的信息共享程度有限，空戰(zhàn)模式依舊是傳統(tǒng)的集中指揮、分散執(zhí)行的線性模式?；谠茀f(xié)同技術(shù)，各域平臺可隨時入“云”出“云”，提供數(shù)據(jù)或從云中獲取信息，采用即插即用模式并利用自然聚散特性，構(gòu)建出靈活多樣的動態(tài)“蜂窩式”力量結(jié)構(gòu)和分布式作戰(zhàn)樣式。

2 單兵無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)云系統(tǒng)

2.1 單兵無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)云組成與功能

單兵無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)云系統(tǒng)可以通過地面裝甲作戰(zhàn)車攜帶至戰(zhàn)場前方并釋放，主要運(yùn)用于戰(zhàn)場上對敵方敏感區(qū)域進(jìn)行偵聽，獲取全面的戰(zhàn)場信息后進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，最終將戰(zhàn)場態(tài)勢傳遞給大型指揮預(yù)警機(jī)或地面指揮控制中心，經(jīng)系統(tǒng)決策后對威脅目標(biāo)進(jìn)行攻擊任務(wù)分配，大中型無人機(jī)蜂群可承擔(dān)其攻擊任務(wù)。

單兵無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)云在戰(zhàn)場上的主要功能是通過大量低成本無人機(jī)快速靈活的配置擴(kuò)大單兵偵察范圍，提高單兵作戰(zhàn)效能，圖2為單兵無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)場景圖。

圖2 單兵無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)場景圖

前置的無人機(jī)作戰(zhàn)云天線陣列主要獲取戰(zhàn)場信息，呈三角隊列，以侵入地方作戰(zhàn)區(qū)域，尾隨的綜合信息處理作戰(zhàn)云主要對戰(zhàn)場信息進(jìn)行處理，得到的戰(zhàn)場態(tài)勢信息傳給指揮控制中心進(jìn)行綜合任務(wù)管理與規(guī)劃。圖3為無人機(jī)蜂群組網(wǎng)編隊圖。

圖3 無人機(jī)蜂群組網(wǎng)編隊圖

戰(zhàn)場上各個無人機(jī)作戰(zhàn)云承擔(dān)不同的功能，可完成偵察、探測、對抗、評估的任務(wù)，因此，每個作戰(zhàn)云都可作為單兵的神經(jīng)觸角，深入敵方各個隱蔽區(qū)域，獲取敵方信息。

無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)云為分布式網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同作戰(zhàn)體系，主要通過協(xié)同組網(wǎng)和分布式感知提升作戰(zhàn)能力，采用雷達(dá)組網(wǎng)和分布部署來提高偵察和預(yù)警能力，實現(xiàn)了各作戰(zhàn)力量間信息的高度共享及指揮控制鏈路與通信鏈路的分離，適應(yīng)了探測高效化、通信專業(yè)化的要求，其即插即用、隨時入網(wǎng)、自然聚散的特性顯著降低了系統(tǒng)破壞敏感性。組網(wǎng)雷達(dá)通過指揮控制中心進(jìn)行動態(tài)資源管理，利用高速通信鏈路將多部不同體制、不同頻段和不同工作模式的雷達(dá)信號聯(lián)合起來，最終通過信號融合處理技術(shù)將網(wǎng)內(nèi)各傳感器的信息整合成最全面可靠的情報。

單兵無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)云采用分布式網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同作戰(zhàn)體系，可憑借廣域覆蓋實現(xiàn)無縫監(jiān)視，憑借多角度觀察降低甚至消除敵機(jī)隱蔽潛入的風(fēng)險和組網(wǎng)系統(tǒng)的虛警概率；當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)一部或幾部收發(fā)天線陣因受到攻擊而失效時，其他無人機(jī)系統(tǒng)通過編隊重構(gòu)、資源整合，依然能擔(dān)負(fù)起偵察敵方敏感區(qū)域的重任，避免預(yù)警偵察體系整體癱瘓；分布式網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)作戰(zhàn)體系既可以靈活調(diào)整工作狀態(tài)，充分發(fā)揮每部雷達(dá)的探測優(yōu)勢，又可以通過交替開機(jī)、輪番機(jī)動等方式給敵機(jī)造成電磁閃耀干擾，使之混淆跟蹤的方向、頻率和波形。

2.2 單兵無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)云主要性能指標(biāo)

2.2.1 無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)云天線陣列方向圖分析

通過無人機(jī)飛行編隊的協(xié)同控制，完成對特定區(qū)域的偵察。圖4和圖5分別為10架無人機(jī)和36架無人機(jī)形成的作戰(zhàn)云天線陣列編隊結(jié)構(gòu)圖，圖6和圖7分別為兩種不同無人機(jī)形成的作戰(zhàn)云天線陣列的天線方向圖。

圖4 10架無人機(jī)作戰(zhàn)云天線陣列編隊圖

圖5 36架無人機(jī)作戰(zhàn)云天線陣列編隊圖

由圖6和圖7可知，飛行編隊的規(guī)模越大，形成的方向圖越好，將能量動態(tài)聚集，可對戰(zhàn)場態(tài)勢進(jìn)行很好的評估，并可對無人機(jī)飛行編隊進(jìn)行靈活配置以實現(xiàn)波束指向的控制。

圖6 10架無人機(jī)作戰(zhàn)云天線陣列的天線方向圖

圖7 36架無人機(jī)作戰(zhàn)云天線陣列的天線方向圖

2.2.2 無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)云作用距離分析

針對36架無人機(jī)作戰(zhàn)云天線陣列進(jìn)行作用距離分析，無人機(jī)工作頻率為300 MHz，飛行間隔為0.5 m，天線增益為21.25 dB，目標(biāo)雷達(dá)截面積(Radar Cross Section,RCS)為1 m2。

空空探測時，雷達(dá)距離方程[13]為

(1)

式中，GT為天線發(fā)射增益；GR為天線接收增益；λ為波長；σ為目標(biāo)的RCS；Ti為相參積累時間；SNR為檢測所需信噪比；Pav為天線平均發(fā)射功率；k為玻爾茲曼常數(shù)；T0為系統(tǒng)噪聲溫度；Ls為雷達(dá)系統(tǒng)損耗；La為大氣損耗；Fs為雷達(dá)系統(tǒng)等效噪聲系數(shù)。

根據(jù)雷達(dá)作用距離方程可得作用距離與天線輻射功率之間的關(guān)系圖，如圖8所示。由圖8可知，只需9.8 W的天線輻射功率就能探測到50 km的距離，這將極大提高單兵的作戰(zhàn)效能。

圖8 空空探測時作用距離與輻射功率之間的關(guān)系圖

空地探測時，雷達(dá)方程[14]為

(2)

式中，k為玻爾茲曼常數(shù)；To為發(fā)射信號脈寬；H為飛行高度；Vg為在即速度；c為光速；R為作用距離；Br為系統(tǒng)噪聲溫度；Fn為系統(tǒng)接收通道損耗；Loss為總損耗；λ波長；Lr和La為距離和方位處理中加權(quán)引起的信號處理增益損失；awr和awa為距離和方位處理中加權(quán)引起的主瓣展寬系數(shù)；NEσo為噪聲等效系數(shù)。

根據(jù)雷達(dá)作用距離方程可得SAR(Synthetic Aperture Radar,合成孔徑雷達(dá))模式下作用距離與天線輻射功率之間的關(guān)系圖，如圖9所示。由圖9可知，只需0.07 W的天線輻射功率就能實現(xiàn)50 km的1.5 m分辨率探測距離，這將極大提高單兵的作戰(zhàn)效能。

圖9 SAR模式作用距離與輻射功率之間的關(guān)系圖

2.2.3 無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)云空時魯棒性分析

由于陣列信號處理的時空誤差魯棒性能力有限，因此針對空間與時間魯棒性進(jìn)行分析。

(1)陣列信號處理空間魯棒性分析。

陣列信號處理的空間魯棒性需要嚴(yán)格保證，前端天線陣元間距至少為半波長的一半，由于工作頻率為300 MHz，因此波長為1 m，無人機(jī)蜂群間距應(yīng)至少大于0.5 m。由于現(xiàn)在無人機(jī)控制定位技術(shù)成熟，采用RTK技術(shù)可實現(xiàn)地面控制點幾何定位平面中的中高程誤差為0.08 m，因此只需保證無人機(jī)蜂群間距大于0.6 m，設(shè)計的前端無人機(jī)天線陣列就不會出現(xiàn)柵瓣，具有良好的天線特性，即可滿足陣列信號處理的空間魯棒性要求。

(2)陣列信號處理時間魯棒性分析。

本文設(shè)計的無人機(jī)陣列蜂群的工作頻率為300 MHz，考慮前端天線陣列無人機(jī)群向后端信號處理陣列無人機(jī)群的傳輸帶寬在寬帶SAR情況下為最大，由于傳輸?shù)膬H為A/D采樣后的基帶信號，實現(xiàn)1.5 m的分辨率需要的帶寬為100 MHz，采樣率為150 MHz，又由于現(xiàn)在常用的雷達(dá)相關(guān)A/D芯片量化位數(shù)一般為12-bit，因此前端天線陣列無人機(jī)群向后端信號處理陣列無人機(jī)群的傳輸速率至少為

2(IQ兩路基帶數(shù)據(jù))×150×12=3600Mbit/s=3.52Gbit/s

而業(yè)界標(biāo)桿的5G峰值下載速率在Sub-6GHz頻段(低頻頻段，5G的主用頻段)可達(dá)4.6 Gbit/s，在毫米波頻段(高頻頻段，5G的擴(kuò)展頻段)可達(dá)6.5 Gbit/s，均大于所需的傳輸速率，因此本文設(shè)計的陣列信號處理在時間魯棒性方面可以滿足要求。

綜上，本文設(shè)計的動平臺分布式陣列信號處理在時空誤差上具有較好的魯棒性，但僅限于設(shè)計的低頻段，在高頻段需要實現(xiàn)如此高的探測性能，其對動平臺的時空誤差魯棒性要求更高且更敏感，可能會不滿足需求。

3 無人機(jī)蜂群協(xié)同作戰(zhàn)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 無人機(jī)蜂群協(xié)同作戰(zhàn)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)

無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)實現(xiàn)是關(guān)鍵是數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r效性，因此數(shù)據(jù)鏈承擔(dān)著無人機(jī)指揮控制和信息傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，不同類型無人機(jī)平臺的數(shù)據(jù)鏈類型也各不相同，但都隨著通信技術(shù)的發(fā)展而不斷演進(jìn)，無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈面臨著頻譜資源短缺、頻譜環(huán)境復(fù)雜、受環(huán)境干擾和人為干擾嚴(yán)重等諸多挑戰(zhàn)。因此，數(shù)據(jù)鏈技術(shù)是實現(xiàn)無人機(jī)蜂群協(xié)同作戰(zhàn)的基礎(chǔ)，用于連接地面單兵指揮控制中心與無人機(jī)編隊內(nèi)各指揮控制節(jié)點、作戰(zhàn)平臺和武器平臺，主要傳輸數(shù)字信號，是具有標(biāo)準(zhǔn)化消息格式、組網(wǎng)和通信協(xié)議的信息系統(tǒng)[15]，該系統(tǒng)能根據(jù)需要以不同數(shù)據(jù)速率及信道傳輸，作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)信息無人機(jī)蜂群協(xié)同作戰(zhàn)數(shù)據(jù)鏈的關(guān)鍵技術(shù)包括統(tǒng)一通信協(xié)議和消息標(biāo)準(zhǔn)制定、復(fù)雜電磁環(huán)境下抗干擾保密通信、多型數(shù)據(jù)鏈協(xié)同作戰(zhàn)、一體化數(shù)據(jù)鏈、相對導(dǎo)航定位等[16]。

3.2 無人機(jī)蜂群協(xié)同作戰(zhàn)信息融合技術(shù)

信息融合技術(shù)是統(tǒng)一戰(zhàn)場態(tài)勢生成的基礎(chǔ)，包括對多源信息進(jìn)行檢測、相關(guān)、組合和估計等技術(shù)，用以提高狀態(tài)和身份估計的精度，并對戰(zhàn)場態(tài)勢和威脅的重要程度進(jìn)行適時且完整的評價。無人機(jī)蜂群協(xié)同作戰(zhàn)體系根據(jù)自身傳感器(雷達(dá)、光電、電子對抗和紅外等)及編隊內(nèi)其他指揮控制平臺提供的空中、陸地和水面航跡消息進(jìn)行目標(biāo)信息融合，形成統(tǒng)一的戰(zhàn)場態(tài)勢。無人機(jī)蜂群協(xié)同作戰(zhàn)信息融合的關(guān)鍵技術(shù)主要包括時間空間配準(zhǔn)、精確導(dǎo)航定位、多機(jī)動目標(biāo)跟蹤與識別、航跡關(guān)聯(lián)與維持、態(tài)勢評估與威脅估計等[17]。

3.3 無人機(jī)蜂群協(xié)同探測技術(shù)

隨著無人機(jī)協(xié)同環(huán)境感知、無人機(jī)等關(guān)鍵技術(shù)的突破，無人機(jī)蜂群分布式網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同探測系統(tǒng)通過分集增益對目標(biāo)進(jìn)行高精度定位，在軍事作戰(zhàn)領(lǐng)域?qū)絹碓绞艿街匾?。協(xié)同探測包含無人機(jī)蜂群有源/無源協(xié)同探測、外輻射源探測、無人機(jī)與有人機(jī)協(xié)同探測、協(xié)同任務(wù)分配、無人機(jī)在線協(xié)同航跡規(guī)劃、無人機(jī)協(xié)同編隊、無人機(jī)協(xié)同資源管理等。

3.4 無人機(jī)蜂群分布式供電技術(shù)

現(xiàn)階段的無人機(jī)體積小、質(zhì)量輕，但由于多數(shù)機(jī)載電池在單次充電后續(xù)航能力一般不足1 h，這使無人機(jī)蜂群執(zhí)行任務(wù)的能力受到了極大限制，未來可利用電路板、電源和銅線圈打造獨立的無線供電平臺。當(dāng)無人機(jī)接近這個平臺后，機(jī)上的銅線圈就會作為磁場的接收天線，產(chǎn)生交變電流，然后通過無人機(jī)上的修正電子將交流轉(zhuǎn)化為直流，從而為無人機(jī)供電。

4 結(jié)束語

無人機(jī)蜂群協(xié)同作戰(zhàn)云可發(fā)揮平臺數(shù)量優(yōu)勢，在單兵作戰(zhàn)方面可充分整合有限的航空資源，本文提出了一種單兵無人機(jī)作戰(zhàn)云系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建起新型空中作戰(zhàn)力量，通過快速敏捷的飛行編隊控制無人機(jī)天線作戰(zhàn)云陣列，完成戰(zhàn)場態(tài)勢實時共享和決策支持，提升作戰(zhàn)云平臺間的協(xié)同防御能力與單兵偵察效能，可在未來戰(zhàn)場上形成一種新的顛覆性作戰(zhàn)體系。

今后應(yīng)根據(jù)作戰(zhàn)需求，深入研究單兵無人機(jī)作戰(zhàn)云陣列排布與實時路徑規(guī)劃，利用有限的航空資源最大化實現(xiàn)探測效率，發(fā)揮單兵千里眼優(yōu)勢。