舰载无人机系统技术研究

３ 国内外无人机应用与发展
从２ ０ 世纪５ ０ 年代美国研制系列无人靶机开 始， 无人侦察机、 无人作战机、 综合无人机相继问 的信息资源和兵力资源。 世， 包括侦察、 干扰、 反辐射、 诱饵、 通信、 指控等各 个领域。 到目 前为止， 全世界装备军队的 无人机超 ２ 无人机特点 过２ Ｊ 种． Ｘ （ 总数达两 万多架， 约有３ ０ 多个国家和地 区从事研究和生产军用无人机， 其中 美国、 以色列 无人机及其军事应用发展迅猛， 在某些方面有 和俄罗斯三国处于领先水平。 逐渐替代有人机的 趋势， 这是由于它具有有人机无 无人机搭载上舰始于美国。１ ８４年， ９ 美海军 法比 拟的一些优点。它与有人机相比， 具有以下 ， 在“ 关岛“ 号两栖攻击舰上装备了多架以色列的 特点： “ 猛犬” 轻型侦察机， 继之， “ 先锋” 、 “ 掠夺者” 、 “ 全 （ ）无人驾驶， １ 安全性高。这是无人机最根本 球鹰” 等型无人机先后装备上舰， 组构成舰载无人 随载舰在海湾、 科索沃、 的特点。 它可以 在及其危险的 地区执行作战任务， 机系统。这些无人机系统， 在恶劣气候条件下或在有核、 生物、 化学作用的危 阿富汗、 伊拉克战争中， 执行了大量的空中侦察、 目 害区 工作， 并且能昼夜长时间连续飞行。 标指示、 战损评估和直接攻击等任务， 取得了相当 （ ２ ） 造价便宜， 使用费用低。一般中、 小型的 的战果。另外， 美国已开始了潜艇使用无人机的研 无人机造价都低于 １ ０ 万元． 而有人机则均在千万 制工作。 元以上。此外， 无人机在驾驶员培训和后勤保障等 我国无人机发展也有多年， 已有多型无人机装
・ 通信 中继
樊 兴等： 舰载无人机系统技术研究
电子技术学术论文集
２００ ６ 年 ８ 月
主起飞、 降落及全自主飞行控制能力； 在执任务时 无法性灵活地自 动规避目 标， 同时还存在防撞措施 不完善， 自 主敌我识 别能力差等问题。 ・ 气候条件影响的问题 与有人飞机相比， 无人机适应恶劣天气条件的 能力较弱， 尤其是中、 小型无人机在海上多变的环 境中， 容易受到结冰以 及大风等问题的困扰。 ・ 信息处理的问题 无人机在实施侦察的 过程中， 能获取的 信息量 巨大， 机上设备难以从中获取有用信息， 实时下传 又会加重通信的负担， 事后处理又会贻误战机， 因 此信息处理问题是无人机系统研制中要关注的重
目 前无人机的 通信依靠数据链和卫星， 但通信 容易受到干扰， 通信距离也制约着无人机的 作战半 径， 同时海上作战的主要通信手段也是这些， 通信 带宽不足将使载舰指挥人员无法及时获取最新的 侦察信息， 使无人机的使用效能大打折扣。 机载设备的冗余备份和可靠性问题 无人机价格低廉． 结构简单， 基本上没有备份 的机械和电子系统， 自 修复能力弱， 一旦发生故障 将无法完成作战任务， 甚至坠毁。
样的 硬件 设备和通用的 支持软件， 与舰载Ｃ ， １ 系统 连成一体化系统， 共享舰载Ｃ ３ Ｉ 系统及其网络系统
电子技术学术委员会
２ ０ ０ ６年 学 术 年 会
电子技 术学术论 文奥
舰载无人机的通信中继功能是利用无人机还 可转发情报、 通讯、 导弹控制指令等信号， 满足现代 海战作战区域广而产生的对信息传递、 指挥控制、 导弹攻击的更高要求。不仅能实时沟通战场前沿 与后方之间的 信息传输， 还能为超视距攻击导弹进 行攻击制导， 降低导弹发射时对目 标信息精度的要 ４ 海战场中舰载无人机的作用 求， 改变导弹攻击的模式， 提高导弹攻击的效能。 ・ 用作反辐射攻击武器 １ 世纪高科技条件下的局部战争的基本特征 ２ 在舰载无人机具 有飞机和导弹的双重特点， 可以 是信息化， 强调和依赖信息能力， 未来军事力量的 自 动搜索和攻击目 标， 可用自 身或携带的 反辐射导弹 较量集中在获取制信息权。海军舰只作战的困难 方雷达、 通信指 挥设 备． 摧 毁其 作战系 统。 在于 舰艇本身获取战场情报的手段及作用距离有 攻击敌 ・ 其他作用 限， 难以 获得较完整的战场信息， 舰载导弹难以发 目 前国外还在研制用于发现、 识别和摧毁敌固 挥其最大效能； 而依靠卫星或舰载机提供目 标信 标， 用火力压制敌防空力量以 及与空中 息， 存在着不能随机指定目 标区域、 不能实时接收、 定和移动目 标进行格斗的无人作战飞机， 以及用于未来海战 不能获得连续而系统的情报、 目 标信息精度不够以 目 后勤保障能力及登陆作战的 无人空中运输机等。 及需要考虑机载人员安全等问题。随着电子产品 中 的性能不断提高， 体积和重量的不断减少， 使舰载 无人机在有限的载荷下能提供更多的功能和更强 ５ 无人机上舰存在的问题与难点 的战斗力， 能够执行多种作战任务。 ・ 侦察与战损评估 ・ 舰载无人机选型问题 无人机可搭载电视摄像机、 合成孔径雷达、 各 目 前由于载舰起降平台的限制， 对无人机的选 种光学传感器、 激光指示装置等多种传感器， 可对 型要求很高， 国内 外海军还没有装备一型非常适合 战场进行长时间的实时侦察、 监视。 其具有造价 中小型水面舰艇的无人机。固定翼无人机回收困 低、 续航时间长、 飞行高度高、 不易被对方发现与攻 难， 而旋转翼无人机难以满足海上大范围 作战的需 击以 及无人驾驶等特点， 可在战场上实施多批量、 要， 倾转旋翼无人由于 在发动机倾转时可能意外熄 大纵深、 全天候、 立体化的 全向侦察， 搜集敌方的作 火， 造成飞机的坠毁， 因此选型问题是无人机上舰 战情报， 及时传送到己方舰载或岸基指挥控制中 需要解决的 一个最迫切的问题。 心， 为指挥员实施目 标打击和战损评估提供依据， ・ 起飞降落的安全性问题 同时达到了减少人员和财产损失的目的。 起飞降落的安全性问题是目 前舰载无人机的 ， 电子千扰 主要问题之一， 由于受平台尺寸的制约， 降落的安 无人机可搭载有源干扰机， 在担负战场电子 全性间题尤为突出。有资料表明， 无人机回收过程 压制和干扰的任务。在防空压制中， 无人机升空 的 故障数占 无人机整个执行任务故障数中的８ ０份 进行千扰， 可扩大干扰距离， 增强干扰效果， 使 以上。目 前舰载无人机起飞方式包括： 空中起飞、 敌方防空信息网视听混淆、 判断出错； 大量使 弹射起飞、 火箭助推起飞和垂直起飞（ 旋翼机） 等。 用， 可使敌防空系统饱和， 达到压制其防空系统 着舰方式包括： 伞降回收、 张网回收、 空中回收和垂 的目的。无人机飞临敌上空或附近空域时， 可对 直着陆等。目 前固定翼无人机大部分是靠阻拦网 预设频率或频段实施千扰， 也可利用机上设备进 或伞降回 收， 容易带来安全隐患， 回收技术已成为 行实时侦察干扰。 影响舰载无人机技术发展的 关键之一， 能否安全可 ・ 指示和引导 靠实现自 动回收也成为评价舰载无人机性能好坏 无人机可为舰艇炮火和导弹选定攻击目 标、 测 的重要指标。 定目 标参数． 协助舰载火控系统计算射击诸元， 进 ・ 无人机的智能化问题 行目 标分析； 还可用激光目 标指示器照射目 标， 对 由于 受到平台尺寸的约束， 无人机的自 动化和 激光制导武器精确制导。攻击过后． 可测定弹着、 智能化程度不高， 尤其是中、 小型无人机不具备自
方面的费用也远远低于有人机。 （ ）小巧轻盈、 ３ 适应性强。目 前在役的 无人机 翼展多在 １ ０Ｍ以内， 重量多在ｓ ｏＫ Ｇ以内， 发射方 式灵活， 所需场地小， 另外回收可采用伞降或拦截 网等方式， 较之有人机简单、 灵便得多， 这为部队 灵 活机动的军事行动创造了有利条件。 （ ４ ） 机动性高、 隐蔽性好。无人机尺寸小， 结 构设计时可大面积采用雷达反射特征与红外辐射 特征小的材料制造， 在结构与总体布局上多采取 “ 隐形” 措施； 采用的小型发动机噪声小。同时无 人机不需要考虑人的承载能力， 过载可以大于出 ４ ．使机动性高于 Ｇ 有人机。
要问题。 ・ 通信问题
图 １ 舰载无人机系统组成框图
７ 舰载无人机系统设备选型
７ ． １ 飞行器 目 前无人机按尺寸可分为大、 中、 小型三类： 小型。指总重不超过５ ０ 磅（ ２ ２ ７ 公斤） 、 翼展 在２ ０ 英尺（ ６ ， １ 米） 以内、 作战高度低于１ 侧 洲 力英 尺（ ３ 仍０ 米） 、 飞行速度在 １ ０ 节以内的无人机。 这类无人机一般用于满足战术需求。 中型。 指总重在５ ）￣ Ｘ （ ５ １ ， １ ） 磅（ ２ ２ ７ 一 ２ ７ ２ ０ 公 斤） 、 翼展在２ ０一 印英尺（ ６１ 、 ８． １ ３ 米） 、 作战高度 在１ 。 ） 刀￣ ３ （ Ｘ Байду номын сангаас英尺（ 加印 一 １５ ９ ０ 米） 、 飞行速度在 ２ ］ 节以内 （ ５ 的无人机。这类无人机一般用于战术交 战， 同 时也可以 用于战区 作战 或满足战略 需求。 大型。 指总重超过５ 侧 刃磅（ ２ ７０ ２ 公斤） 、 翼展 超过印英尺（ ８． １ ３ 米） 以内、 作战高度超过２ ５ 仅 幻 英尺（ ７ ６ ５ 米） ２ 、 飞行速度超过 ２ ５０ 节的无人机。 这类无人机一般用于战区作战或满足战略需求。 一般情况下驭护舰搭载小型无人机． 而大中型 无人机以 航母为 起降平台。 舰载无人机的起降 目 前是困扰无人机战斗使 用的一个问题。固 定翼飞机具备飞行速度高， 作战 半径大等特点， 但其在小型舰艇平台上起飞、 降落 比 较困难； 垂直起降无人机由于对载舰平台的要求 低而 适合各型军舰使用。美国海军提出适应海上 应用的舰载无人机首先应具备垂直起降功能。该 无人机可分为直升机型、 倾转旋翼型和特殊改造的 固 定翼型无人机三种。 其中， 后者又按改造的 不同
备部队， 并有少量出口 。目 前， 我国无人机搭载装 舰的 技术条件， 可以说基本具备， 但其技术水平及 其在军事上的应用， 与世界先进国家无人机的技术 水平和应用相比， 差距非常明显。 特别是无人机及 其应用系统搭载上舰， 仍为空白， 这不能不说是我 国海军现代化建设的一个严重的缺项。
校正参数、 检查 目 标的毁伤程度。
关键词 无人机二 舰载 ； 战斗平台
１ 引言
为了打赢未来高技术条件下的局部战争， 需建 设具有高度机动能力和毁伤力的信息化平台。 海军信息化平台． 主要是指参加海战的各种舰 艇和空中飞行器。这些平台作为作战资源载体， 装 有获取战场信息的 传感器、 精确处理与利用战场信 息的信息处理与指挥控制系统、 综合通信系统、 武 器系统和指战人员。 无人机的搭载装舰， 将给舰艇和海上编队提供 了一种低风险、 高效费比的战场感知战斗平台， 给 舰艇和海上编队实施远程精确打击和完成有人运 载器不宜接近的战场任务提供了新的手段。同时 无人机的 舰面控制系统， 可与舰载Ｃ ３ Ｉ 系统采用同