第三部分：無人機研究報告
（十二）
無人機關鍵技術
無人機應用大范圍技術發(fā)展的腳步，使得那些曾經(jīng)非常笨重的載體和在“作戰(zhàn)信任圈子”（得到士兵信任）之外的系統(tǒng)開始在作戰(zhàn)地區(qū)承擔重要任務，這在幾年之前還無法預料。隨著電池壽命與計算機處理水平的顯著增長，傳感器大小與復雜程度的降低，以及在可靠性、可維護性、自動化和操作界面上的改進，當前的無人機已經(jīng)成為了指揮員手中極其重要的一個工具。
在21世紀的頭十年中，當指揮員們對無人機的作戰(zhàn)性能（和限制）已經(jīng)變得習以為常的時候，未來的數(shù)十年卻已經(jīng)開始呈現(xiàn)兩方面的挑戰(zhàn)，并與當前的作戰(zhàn)截然不同。首先，國家安全向亞太戰(zhàn)區(qū)進行戰(zhàn)略性轉移，意味著需要基于環(huán)境和潛在對手實力進行不同的作戰(zhàn)考慮。其次，緊縮的政府財政環(huán)境（沒有海外突發(fā)作戰(zhàn)（OCO）經(jīng)費）和至多持平的基礎預算水平，給無人機的操作員和供應商在總成本限制下去尋求效率帶來了挑戰(zhàn)，這些成本包括制造、航空電子設備、調(diào)度，以及人力和后勤保障。這種挑戰(zhàn)是雙面的，因為每一方面都不能避開另一方面來考慮，即必須在預算限定的背景下滿足作戰(zhàn)需求，并且應從近期、中期和遠期三個階段來分開考慮。
本章重點介紹了無人機技術改進的六個方面。這些技術反映了國防部在戰(zhàn)略重點上的轉變，也表明了所有系統(tǒng)應按照生命周期來減少成本的需要，包括無人機。在每一方面，分別討論了近期、中期和遠期的發(fā)展目標，各個階段的定義如下表所示：
短期、中期和遠期發(fā)展目標
國防部旨在增強作戰(zhàn)能力和減少成本的六方面關鍵技術分別是：互操作性和模塊性；通信系統(tǒng)、頻譜和彈性；研究和情報/技術保護（RITP）；持續(xù)彈性；自主性和認知行為；新型武器相關技術。其他重要的方面還包括在傳感器空投、天氣感知、高性能計算等。
1. 互操作性和模塊性
傳感器和武器技術快速成熟，處理能力和算法的發(fā)展常常超過國防部能力升級和將重大進步轉化為實戰(zhàn)平臺的速度。由于利用了商業(yè)性的處理和電子標準技術，當前無數(shù)的傳感器、通信和武器系統(tǒng)不斷發(fā)展。加上過去幾年美國國防部主要系統(tǒng)進行技術更新時，在平臺內(nèi)部（模塊性）和平臺之間（互操作性）面臨著諸多挑戰(zhàn)。提高模塊化程度、增加跨域數(shù)據(jù)分享的可互操作界面有利于實現(xiàn)未來全壽命周期成本的最小化，減少部隊結構需求，可快速適應新的威脅和技術。
2. 通信系統(tǒng)、頻譜和彈性
所有無人機（不同于純粹的自主系統(tǒng)）需要面臨的挑戰(zhàn)包括：通信鏈路的可用性、通信鏈路支持的數(shù)據(jù)量、通信頻譜的認證、RF（射頻）系統(tǒng)對干擾（例如電磁干擾）的適應彈性。
3. 研究和情報/技術保護（RITP）
無人機在執(zhí)行任務時，常涉及關鍵程序信息和敏感、保密數(shù)據(jù)，因此需要研究和情報/技術保護。無人機必須包含合適的安全措施，不僅可以阻止未授權的接入/控制，未授權的或者無意的數(shù)據(jù)披露，保持技術優(yōu)勢，還可以使新的傳感器、武器和操作軟件更快地適應。
4. 持續(xù)彈性
無人機由于在燃料/重量比方面的顯著優(yōu)勢使其更具可持續(xù)性，而且可以更好地利用無人機的設計提供更長的有效駐留時間。另外，未來航空電子、動力和推進系統(tǒng)、存儲管理系統(tǒng)等方面的小型化將使系統(tǒng)更小，再加上更好的可持續(xù)性，可以將投資最小化。增加可持續(xù)性需要在可靠性、維修性和生存力方面進行改進。因此，當尺寸、重量、動力和冷卻（SWaP-C）等性能的改進已經(jīng)成為未來所有系統(tǒng)（包括無人機）的特征時，它們對系統(tǒng)的可靠性、可維護性和生存性也提出了更高要求，以確保各種用途下的戰(zhàn)時效率。
5. 自主性和認知行為
幾乎所有的無人機都需要對其基本設備操作和影響通信、人力和系統(tǒng)效率的行為進行主動控制。國防部預算中最大的成本之一是人力。作戰(zhàn)時，大量的人力資源投入到任務性能、數(shù)據(jù)收集和分析、規(guī)劃和再規(guī)劃期間對無人機的指揮上。因此，對國防部來說，最重要的是增加那些不僅可以獲取重要信息、而且可以形成/記錄/重放/規(guī)劃和分析這些信息、傳遞“可執(zhí)行”情報而非原始信息的系統(tǒng)/傳感器和分析自動化技術。這樣可以大大減少人力需求和人員傷亡的風險，增加行動的有效性。
6. 新型武器相關技術
為了充分利用各種無人機，需要用武器方面的技術進步來升級各種無人機。擴展無人機的武器投遞選項，包括新型軍火選項，在無人部隊架構上集成新能力，增加其它武器平臺，利用特定武器相關技術領域的重大突破，實現(xiàn)武器性能躍升。
7. 傳感器空投
無人傳感器在越戰(zhàn)時被廣泛使用，大大減少人員和設備在越南南部地區(qū)的使用。多種傳感器的使用可以進行指示告警、通信中繼、天氣預報、活動鑒別、高價值的人員/目標的偵查、動力武器信號指示、接近實時告警，能夠通過陣列布置進行預測活動。使用無人海洋系統(tǒng)安裝傳感器可以增加持續(xù)時間、判斷/識別活動和目標，這種方法無需投入人力、也不需在敵方領域開展多次高要求的出擊，就可以實現(xiàn)對指定區(qū)域和/或指定點的偵測。
許多無人平臺已經(jīng)配備了外部設備，可以進行受控的掩護和/或自主隱蔽活動。無人地面?zhèn)鞲衅骷夹g正在快速發(fā)展，并能采集和報告特殊信息，使用坐標尋址能力提供準確的隱蔽安裝位置。在無人機上，一般配置了功能可相互補充的傳感器，在提供準確安裝位置的同時，提供圖像信息以支持任務規(guī)劃和路徑跟蹤。未來，無人機平臺是穿越拒止戰(zhàn)場區(qū)域、準確投送傳感器和非動能武器的理想工具。其未來的能力也包括部署“粘貼機器人”，可以對通過某區(qū)域的人員進行跟蹤和識別。
8. 天氣感知
許多軍事任務需要準確和及時的天氣預報，幫助指揮員改進傳感器規(guī)劃和數(shù)據(jù)采集，避免發(fā)生與天氣相關的潛在事故。無人機平臺可以在不同高度、全天候、在作戰(zhàn)區(qū)域上空飛行，便于獲得氣象數(shù)據(jù)。準確的天氣報告也支持互補性的地面和飛行規(guī)劃的同步。未來的天氣報告幾乎可以從分布式公共地球站天氣應用軟件和美國大陸天氣中心實時獲取，并通過其它天氣信息進行修正，從而可以更準確的為戰(zhàn)術指揮官提供預測。天氣傳感器信息將自動格式化并通過平臺數(shù)據(jù)鏈以自動化路徑向作戰(zhàn)指揮官和其他合適的天氣預測和報告地點發(fā)送報告。隨著無人機續(xù)航時間的顯著增加，天氣預測變得越來越重要，準確的預報可以保證發(fā)射、恢復、距離極限更準確，避免與天氣相關的潛在事故，提高飛行和地面作戰(zhàn)的協(xié)調(diào)性。
9. 高性能計算
超高容量、高清晰傳感器帶來帶寬的問題。每個傳感器和通信系統(tǒng)有獨立的元件對各種信息進行處理。這種“個人主義”導致了大范圍的非標準化部件、元件接口和SWaP-C配置。未來技術將為大多數(shù)無人機提供標準化、系列化的HPC能力。高性能計算能力可以使通用的硬件-定義結構與通用的軟件-定義結構相一致，形成一套統(tǒng)一的即插即用的標準性能和應用結構，在一個小型化的底板上進行計算處理。無人機系統(tǒng)提供商可以得到通用的結構，這樣可以大大降低集成的成本。使用HPC系列或者通用硬件也可以支持技術插入，如多個可能的元件中的一個在處理器、內(nèi)存或者其它電子設備之間進行互換。它也能進一步提高軟件下載能力。HPC在無人機中可以應用到多個子系統(tǒng)上，應對云計算和多層安全、通信、開放式標準、數(shù)據(jù)存儲、成本、技術插入、SWaP-C等方面的挑戰(zhàn)。
文章來源：《武器與裝備研究選編》國際防務科技叢書（2015年第5期，總第15期）中國電子科學研究院管理研究中心編譯/ 圖片來自于原報告或互聯(lián)網(wǎng)。
第一部分：美國航母研究報告
第二部分：國外預警機研究報告
國外預警機研究報告（一）：發(fā)展歷程+預警機地圖
國外預警機研究報告（二）：美國E-3系列“望樓”預警機
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