无人机群协同侦察与战斗技术

　　随着科学技术的不断发展，现代战争正在朝着＂海，陆，空，天，电＂的融合发展。新的军事理论，军事技术和武器平台也在不断涌现。多无人机具有成本低，可回收，可重复使用，战斗时间长，自主权强和伤亡为零的优势。近年来，许多战争充分显示了其优势和军事地位，成为许多国家的主要作战力量。随着任务需求的复杂性和多样性，尽管单个无人机可以完成一些复杂的任务，但成功率和承受紧急情况的能力却相对较弱。无人飞行器编队的概念具有高度的立体感，信息性和电子性，也出现了。无人机已经成为跨国技术发展的重要方向。
　　无人机群的概念基于仿生学，例如蚁群，蜂群，鸽子群，鱼群，狼群等。它可以避免在群体运动过程中相互碰撞，并完成觅食，迁移，攻击防御等任务。通过无人机编队，充分发挥团体协作的优势，在战斗或其他场合共同执行任务。无人机群是将群智能技术具体应用于无人侦察和作战行动的关键。实现无人机群的自主，分布式共识，适应性和智能化是该技术的核心目标。大量优秀的独立低成本低成本无人驾驶飞机将取代有人驾驶飞机，以完成安全空域情报，监视和侦察。
　　2014年，《自然》报道匈牙利的罗兰大学利用生物群行为机制在室外环境中实现了10架四旋翼无人机的自主编队飞行。无人机中没有中央控制节点，每个无人机都通过与相邻的无人机进行交互来自主实现，无人机群以自组织目标回避能力实现在边界区域内的移动，并通过稳定的编队（网格，旋转环，直线）对目标进行集中跟踪。2015年4月，美国海军宣布了＂ LOCUST＂项目。该项目可以从舰船，飞机和其他发射平台的发射管发射自主无人机群，并通过群压制和攻击敌人的火力。该概念在图1中示出。目前，该项目已于2016年8月初使用土狼无人机进行了群发测试。30架土狼无人机在墨西哥湾的一艘船上成功发射。
　　图1 ＂ LOCUST＂项目
　　由于对飞行速度和续航能力的要求，固定翼无人机已成为蜂群作战的主要成员。2015年8月，由美国海军科学院的蒂莫西·钟（Timothy H. Chung）领导的无人机小组完成了50架固定翼无人机编队的编队自主战斗竞赛。2015年，英国的萨斯卡团队验证了在没有GPS支持无人机的情况下进行自我稳定的可能性，在真实场景中并基于机载视觉感知设备的无人机系统，无需GPS定位即可实现密集编队飞行。同年，美国提出了＂格林姆林斯＂项目。目的是开发小型无人机群的空中发射和回收技术。图2是Gremlins发射和回收的想象力。2017年3月，Dynetics和General Atomics航空系统（GA-ASI）进一步推动了设计方案的发展，使其变得更加成熟。2017年8月，GA-ASI公开了Gremlins无人机空中发射和回收的概念，2016年5月，美国空军正式提出了＂ SUAS飞行计划：2016-2036＂。它希望建立一个跨越航空，空间和网络空间三个主要作战空间的小型无人机系统，并在2036年实现无人机系统的群策群力。据报道，无人机群的自主控制已进入实验验证阶段。但是，无人机群协同侦察与战斗的研究仍处于理论研究阶段，其成果很少。
　　图2 Gremlins项目的想像图
　　在军事作战理论中，群体对抗模型研究的理论基础。它通过应用数学方法描述了战斗过程中武器和人力消耗的过程。但是，该理论通常仅适用于早期作战模式，例如战trench战和阵地战。很难适用于现代群体对抗的情况。现代群体对抗的特征取决于训练有素，装备精良和自主作战单位之间的协同作用，每个作战单位都具有适应外部条件和环境变化的能力。尽管Lancheste方程有很多改进，例如随机微分方程和偏微分方程的应用克服了一些应用上的缺点，但其应用仍然非常有限。随着非线性动力学理论和复杂系统理论的发展，它为无人机群对抗的动力学建模提供了一种有效的途径。本文展示了无人机群协同侦察与作战的总体框架图3。
　　图3 无人机群协同侦察与战斗的总体框架
　　在图3中，无人机群的协同侦察和作战行动分为三个不同的部分。每个部分代表战斗过程中的不同状态，指向不同的无人机功能。由无人飞行器组成的群是异构的，并且无人飞行器所承载的负载与无人飞行器所承载的其他负载不一致。因此，无人机具有不同的功能。他们分别负责与框架功能相对应的不同任务，并共同完成攻击任务。
　　在发现，捕获和跟踪目标之后，无人机趋向于移动对时间敏感的目标单元。同时，无人机群应根据当前规模和对周围信息的搜索，决定是否继续收集信息。通过估计敌人目标的情况，推断出敌人的作战目的。我们评估敌人的作战效能以及我们的作战效能，包括平台机动性，火力破坏，战场生存能力，信息融合能力，破坏能力等等。然后综合评估敌人的作战效能，我们的作战效能以及敌人的处境和情况。在作战策略库中找到最合适的决策方式，作为作战行为决策的一部分。例如，在已知的战场情况下并完成决策，有必要控制每个无人机。根据确定的决策，制定任务计划以进行搜索或配合攻击。协同攻击任务包括攻击角度，同步攻击能力，攻击覆盖区域和攻击时间。同时，还需要计划攻击路径。为了搜索任务或撤退，有必要计划赛道。设计的航迹将被传输到每个无人机，无人机将能够机动。由于战场对时间敏感，因此无人机的攻击范围，搜索范围和生存状况都会发生变化。因此，环境已经改变。负责搜索的无人机人员应研究环境信息。
　　来源： 无人机网
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