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无人机侦察打击一体化武器系统发展


无人机

任宏光





摘要

系统地分析了国外无人机侦察打击一体化武



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

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


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、航空制导炸弹以及各种类型的 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、CCD、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

侦察打击

武器系统

一体

发展

关键技术



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。

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。 RQ.1捕食者无人机安装有雷锡恩公司研制的 AN/AAS-44(V)多频谱目标获取系统(MTS)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CCD变焦彩色摄像机等先进 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。 ‘MQ.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 AN/AAS-52(V)多频谱目标指示系统球型转塔,装

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

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无人机

备有第三代热成像仪、具有光学系统的彩色电视摄 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。MQ-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RQ.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278 km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 装备无人机的武器载荷要求体积小、质量轻、 御工事。此外,正在进行挂装近距和中距空空导弹 的试验,可大大提高无人机的攻击能力。 2002年,RQ-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。
图1 RQ-l捕食者无人机机载侦察吊舱

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 导炸弹(GBU-39、GBU一38、GBU.12)、制导火箭弹 (九头蛇-70)和制导布撒器(CBU.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AIM.120导弹(还包括毒 刺、西北风、AIM-gX)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

2 2.1

无人机侦察打击一体化武器系统的关键技术 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

式空射诱饵ADM-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。 MQ-9捕食者B无人机所携带的武器载荷可悬


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

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70 kg,中心线上的外挂架挂载的最 大武器载荷质量为160 kg,内侧外挂架挂载的最大 载荷质量为680 kg),这些武器包括227 kg航空制 导炸弹GBU一38,未来可装备GBU-39和113 kg的 GBu_40以及AGM-65幼畜空地导弹、AGM一1 14海 尔法反坦克导弹、低成本自主攻击系统(LO- CAAS)、BAT智能反装甲武器、蝰蛇打击精确制导 弹药等。


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 飞航导弹2009年第6期

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AGM. 114海尔法反坦克导弹,4枚GBU-38或6枚GBU. 12航空制导炸弹,可摧毁主战坦克、防空雷达或防
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无人机 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、GPS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CCD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CCD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

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

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。 3)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

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人工作 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 飞航导弹2009年第6期

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)
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无人机

油飞机受油管的操作者装载指挥与控制系统(C2), 使加油飞机能够与无人机实现互动。 AAR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AAR第二阶段中使用。由于在第一 阶段中使用的karj‘et没有配备空中加油的插孔,代 替它的将是由Calspan公司开发的、爱德华空军基 地的NF一16D Vista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。

和C2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,AFRL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GPS失效 时解决导航问题,另一方面正如AAR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 道一吊舱加油方式,而美国海军正在进行的N.UCAS 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。

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Calspan 公司的Learjet 25,但将装备新的PGPS。从第三次 飞行试验开始(预计在2011年),NF一16D Vista将 代替Learjet执行接触操作和接触点停留。同年的第 四次飞行试验中,AFRL还将实现第一次“湿”接触 并对NF一16D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(PGPS、数据通信、飞行控制装置

2005--2007年期间,NASA和DARPA合作实
施了自动加油验证项目,使用了装备受油管的F/ A一18D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 次受油管一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GPS制导和光 学制导。
马凌

魏国福

(上接第49页)


结束语 2007年新版美国无人机路线图已更名为《无人

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

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

讨。
参考文献
[1]荣毅超,任宏光,刘颖.关于无人机武器装备的思考. 航空兵器,2008(1) [2]刘颖.无人机机载武器装备的发展.航空科学技术,
2008(4)

[3]

吕正学,蔡群.无人机作战运用及发展趋势刍议.国 防科技,2007(4)

[4]

王立伟,陈建明.武装无人机——一种重要的空中武 器发射平台.电光与控制,2006(2)

[5]

肖霞.有人机过渡到无人机的变革与挑战.电子对 抗,2007(4)

飞航导弹2009年第6期

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无人机侦察打击一体化武器系统发展
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 任宏光, 刘颖 任宏光(北京航空航天大学), 刘颖(中国空空导弹研究院) 飞航导弹 WINGED MISSILES JOURNAL 2009,(6) 1次

参考文献(5条) 1.荣毅超.任宏光.刘颖 关于无人机武器装备的思考[期刊论文]-航空兵器 2008(01) 2.刘颖 无人机机载武器装备的发展[期刊论文]-航空科学技术 2008(04) 3.吕正学.蔡群 无人机作战运用及发展趋势刍议[期刊论文]-国防科技 2007(04) 4.王立伟.陈建明 武装无人机--一种重要的空中武器发射平台[期刊论文]-电光与控制 2006(02) 5.肖霞 有人机过渡到无人机的变革与挑战 2007(04)

相似文献(7条) 1.期刊论文 吴辉.周洲.王蜀涵.WU Hui.ZHOU Zhou.WANG Shu-han 侦察/打击一体化无人机作战效能分析方法研究 -飞行力学2009(2)
结合"捕食者"侦察/打击一体化无人机的作战特点,在对有人机作战效能评估方法分析研究的基础上,提出了侦察/打击一体化无人机作战效能评估指 标体系,初步建立了作战效能的评估准则和数学模型.该模型综合考虑了可靠性、使用环境、适用于侦察/打击一体化无人机的新式设备以及操作人员等因 素的影响,对"捕食者"侦察/打击一体化无人机作战效能进行了计算、分析,给出了影响作战效能的相关因素.

2.学位论文 陆琛 无线数据链指挥下无人机侦察打击一体化系统研究 2010 3.期刊论文 王超.董秋杰 侦察打击一体化无人机武器系统的研究 -科技创新导报2009(4)
论述了侦察打击一体化无人机作战特点和优势.阐述了国外无人机武嚣秉统的发展现状,并就武器装备进行了阐述.最后就我国无人机及武器装备作出 初步探讨.

4.会议论文 张举.祝小平 无人作战飞机综合火力/飞行控制技术研究 2008
随着无人机技术的发展,集侦察&打击于一体的无人作战飞机将是未来发展的重要方向。目前的飞机综合火力/飞行控制系统设计采用由低层向顶层 的设计思想,即把分别设计好的子系统用耦合器连接起来。这样会带来耦合控制器结构及其参数设计的复杂性,且不能充分发挥其综合效能。本文从系 统顶层考虑的设计思想,以空地轰炸模态为例,直接由火控系统解算出满足消除瞄准偏差的飞行控制指令,武器系统的作战性能和作战效率得到本质上 提升。

5.期刊论文 陆琛.吴庆宪.姜长生.LU Chen.WU Qingxian.JIANG Changsheng 无人机侦察航迹规划研究 -电光与控 制2010,17(3)
侦察打击一体化无人机是否可以精确地打击目标很大程度上取决于之前的侦察,因此侦察航迹规划系统对于这类无人机来说就显得尤为关键.首先对 元人机侦察打击一体化系统进行设计,接着对搜索区域、机载侦察设备的探测区域和动作库进行建模,并根据性能指标进行决策,最后通过仿真验证.结果 表明该系统能够根据当前的各种态势自主决策,生成的航迹完全可以满足无人机自主侦察的要求,使在该区域内搜索的无人机发现目标的概率最大.

6.期刊论文 张才文.展凤江.邓海强 侦察打击一体化无人机 -航空制造技术2008(9)
侦察打击一体化无人机在执行侦察任务的同时,可以对高价值、时间敏感目标实施精确攻击,适应了信息化战争节凑快.强度高的特点,并且符合"非接 触"、"零伤亡"的战争理念,有效降低了人员伤亡和舆论压力,在近几场局部战争和反恐战争中大量应用,显示了强大的作战效能.

7.期刊论文 宋敏.魏瑞轩.冯志明.SONG Min.WEI Rui-xuan.FENG Zhi-ming 基于差分进化算法的异构多无人机任务 分配 -系统仿真学报2010,22(7)
针对不同类型无人机协同完成对目标的侦察、打击以及毁伤评估的任务分配问题,在充分考虑不同UAV执行任务方式差异的基础上,建立了更加贴近实 际的异构多UAV任务分配模型.采用任务分层解耦的方法降低模型求解难度,并提出一种基于种群灾变的自适应差分进化算法求解该模型.仿真实验表明,该 算法具有收敛速度快,寻优能力强等优点,能够有效的完成异构多UAV的协同任务分配.

引证文献(1条) 1.张安.曹璐.郭凤娟 无人作战飞机侦察/打击一体化自主控制关键技术探讨[期刊论文]-电光与控制 2010(1)

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