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針對當前無人空戰仿真中,缺乏支持全流程作戰指揮控制建模與仿真這一問題,結合當前無人空戰仿真系統相關研究,系統梳理和研究指控模型構建方法,通過探索不同仿真層級不同類型的無人機指揮控制建模原理和方法,設計并且構建了一套適合指揮信息系統裝備特點的指控模型仿真系統。通過進行符合預設約束的想定設定,對目標作戰任務進行了效能評估和對比,可為無人空戰相關指揮信息系統裝備的論證、評估方式提供理論和現實指導。 當前無人武器,特別是無人機和作戰系統的日趨復雜化,應用也日趨廣泛。無人指揮信息系統裝備如何融入作戰體系、支撐作戰任務發揮效能是當前急需解決的問題。如何通過仿真建模,評估無人空戰指揮信息系統裝備的效能以及如何評估無人空戰指揮控制流程等,是當前研究的一個重點。 美軍對于空戰,以及相關的導彈戰研究較早,以先進仿真集成與建模框架(EADSIM)和擴展防空仿真系統(AFSIM)最具代表性。擴展防空仿真系統(EADSIM)是支持空戰、導彈戰和空間戰的多對多仿真系統,它向作戰人員提供一整套的分析、訓練和作戰規劃支持[1]。EADSIM 由作為美國導彈防御局(MDA)執行代理的陸軍空間與導彈防御司令部(SMDC)建模與仿真司(MSD)未來戰爭中心(FWC)管理。先進仿真集成與建模框架(AFSIM)可提供靈活的綜合防空系統仿真能力,同時可進行作戰研究、裝備論證、模擬訓練等領域的仿真實踐。EADSIM和AFSIM是當前美軍最成熟、應用最廣泛的任務級仿真系統代表[2]。 當前針對無人空戰指揮控制仿真與建模的專項研究雖然不多,但是相關領域的研究,還是獲得了一定的進展,文獻[3]對基于群體智能的多無人機空戰系統進行了研究,并針對飛機的空氣動力學模型和飛機路徑上的威脅區域進行了建模。文獻[4]結合當前流行的深度學習和強化學習研究,提出一種無人機近距空戰格斗自主決策模型,采取并改進了獎勵函數,避免了智能體被敵機誘導墜地的問題,同時可以有效引導智能體向最優解收斂。文獻[5]提出一種分層決策多機空戰對抗方法,根據戰術動作類型設計分層動作決策網絡,降低了動作決策空間維度,在多機空戰仿真環境中進行了實驗驗證,比現有多機空戰決策方法表現較好。 針對某些具體環節的研究和探索,研究人員都取得了比較好的成果,但還是缺乏一個能夠在實現空戰仿真建模基本功能的前提下,兼顧戰爭和武器裝備的復雜性,模型與數據的組織調度高,支持全流程的建模仿真方法與系統。 本文通過研究現有仿真系統中的指控模型構建方法、指控模型作戰指揮規則、信息流轉關系、指令消息處理方法及運行調度機制,針對典型無人空戰任務背景,設計并實現了一套指控仿真系統,聚焦仿真服務作戰計劃評估,實現人不在環仿真中不同指揮層級不同類型指揮所對完成典型作戰任務的影響程度,達到從作戰全流程場景設定下驗證無人空戰指控設定的有效性的。

任務分配是無人機集群實現高效遂行作戰任務的關鍵技術。隨著無人機集群技術的發展和作戰樣式的轉變, 無人機集群的作戰任務領域不斷拓展, 任務分配所涵蓋的范圍不斷擴大, 任務分配問題的規模和復雜性不斷增加, 這都對無人機集群任務分配技術提出了新的挑戰。本文對無人機集群作戰理論、任務分配建模、任務預\重分配算法、異構無人系統聯合應用下任務分配的研究現狀進行了全面的總結, 凝練了目前無人機集群任務分配技術面臨的通用化建模、面向多任務的任務預分配算法最優解求解、有限時間下面向突發事件的任務重分配算法尋優、路徑規劃緊耦合下面向大規模異構無人系統的協同任務分配等問題, 并針對性地論述了未來無人機集群任務分配技術的若干發展方向, 為提升無人機集群任務分配的求解質量和求解速度提供新的研究思路和解決途徑, 對于全面了解無人機集群任務分配技術具有重要參考意義。

隨著無人機相關技術的突破創新和快速發展, 無人機類型越來越多樣化, 任務領域范圍不斷拓展, 已經逐步實現從安全空域下執行偵察監視等簡單任務向對抗空域下突防打擊等復雜作戰任務的跨越式發展。與此同時, 網絡化、信息化、體系化的戰場環境呈現出高動態、強對抗、巨復雜等特點, 單架無人機有限的載荷能力很難獨立執行大區域監視、多目標攻擊等復雜任務, 因此無人機的作戰樣式正在朝著集群化和智能化方向發展, 無人機集群協同作戰是未來無人機作戰方式的重要發展趨勢。

在無人機集群作戰中, 低成本、大規模的異構無人機平臺搭載不同的載荷, 通過自組織協同形成規模優勢, 具有資源配置靈活、戰場適應能力強等特點, 可滿足巨復雜、高動態、強對抗的戰場環境下大區域協同偵察監視、協同多目標飽和攻擊等任務需求, 達到集群對抗的效果, 提高無人機集群的作戰效能。

無人機集群作戰帶來的巨大規模優勢和作戰效能引起了以美國為代表的世界各軍事強國對無人機集群作戰技術的熱切關注, 其中無人機集群任務分配技術作為無人機集群作戰的關鍵技術之一, 是實現無人機集群化和智能化的重要技術支撐, 已成為國防工業部門和各科研機構、研究學者的研究熱點。

試驗評估是促進裝備系統作戰能力生成和實戰化應用的重要手段。無人集群依靠自組網實現復雜交互, 具備典型的智能性和涌現性, 開展無人集群試驗評估研究面臨著指標不清、標準模糊、技術方法落后等難題。為了進一步推動無人集群試驗評估理論研究, 對國內外已開展的無人集群試驗評估相關規劃和項目實踐現狀進行了概述。面向評估指標設計和評估方法研究兩個試驗評估關鍵環節, 首先對已有無人集群評估文獻中使用的指標進行了分類梳理, 并分析了現有研究在指標選取和構建方面的特點與不足; 然后, 結合不同無人集群關鍵技術研究中涉及的評價指標, 提出了面向無人集群關鍵技術能力的評估指標設計思路。在此基礎上, 根據具體含義及計算方式, 將已有指標劃分為基礎指標和綜合指標2類, 分類介紹了可用的評估方法, 期望為后續無人集群試驗評估的指標構建和評估方法選取工作提供一定借鑒。 人工智能技術的迅速發展使得智能化的網絡信息體系 成為軍事領域的重要變革趨勢，未來戰爭逐漸呈現出無人化 和智能化的特征［１］。近年來，各國高度重視無人裝備的相關 研究，單體無人裝備的性能大幅提升，但其完成任務的能力 始終有限，無人集群協同作戰應運而生。無人集群最初由無 人飛行器發展而來［２］，是群體智能與無人系統相結合的產 物［１］。其概念可描述為：無人集群是由一定數量的智能和非 智能無人裝備，以單平臺裝備的作戰能力、自主協同技術和 集群控制算法為基礎，以平臺之間的自組網通信為支撐，圍 繞任務目標，模擬自然界生物集群形成的具有功能分布化、 行為涌現性特征的作戰體系［１，３４］。目前，無人集群大致可分 為無人機集群、地面無人車集群、水面無人艇集群、水下無人 潛航器集群以及上述無人裝備的跨域聯合［５］。上述同構或 異構無人集群通過個體之間的自主協同實現作戰能力涌現， 達到“１＋１＞２”的效果，成為未來戰場中的顛覆性力量。無 人集群自主協同是指在無人參與或人工監測下，具備一定自 主性的集群個體既能夠獨立地完成給定任務，又能夠自發地 交互協同完成群體任務［６７］。實現自主協同是構建無人集群 的根本目的，也是其最終發展目標。近年來，世界各主要軍 事強國面向自主協同的無人集群開展了大量的研究項目，內 容集中于無人裝備平臺技術研發、集群自主協同技術探索、 作戰樣式設計以及相關演示驗證等方面。但在整體上，無 人集群的研究仍處于技術探索和發展融合階段，為驗證能 否滿足理想的作戰需求，還需要進行大量的試驗評估工作。 試驗評估是試驗鑒定的重要環節，裝備試驗評估是在 科學組織試驗的基礎上，依據對試驗所得數據的綜合分析， 得到裝備性能、作戰效能、適用性等方面的正確評價結論， 為確定裝備是否滿足研制要求和使用需求提供依據。無人 集群的試驗評估是其從作戰概念走向實際應用的重要橋 梁，對于檢驗無人集群發展水平、指導無人集群實戰化應用 具有重要意義。在概念界定上，無人集群試驗評估尚無統 一定義。梁曉龍等［１］在已有研究和實踐基礎上認為，無人 集群試驗評估是通過提供科學規范的評估過程、方法，以及 置信度高、適應性廣的評估模型，得到對集群自主協同能 力、系統健壯性和作戰效能等的量化評價。基于該認識，本 文將現階段的無人集群試驗評估描述為：基于高置信度的 評估指標和模型，實現對無人集群自主協同特征的有效描 述，以明確試驗數據需求并完成數據獲取與綜合分析，達到 對無人集群的性能、作戰效能及潛在的作戰適用性、體系適 用性等進行評價的目的，為無人集群是否滿足研制要求和 使用需求提供依據。 區別于傳統的裝備系統，自主協同的無人集群執行任 務時具有鮮明的系統涌現性特點，整個集群在作戰過程中 需要對瞬息萬變的作戰環境做出動態的智能決策和協同調 整。因此，無人集群試驗評估存在著評估指標設計難、評估 模型要求高等特點［８］，傳統試驗評估理論已難以適用。針 對這一現實問題，本文在對國內外無人集群試驗評估規劃 和項目實踐現狀進行總結的基礎上，重點對評估指標設計 和評估方法選取兩個關鍵技術環節的研究進行了系統地分 析和梳理，為后續無人集群試驗評估工作提供借鑒。 本文結構組織如下：第１節介紹國內外在無人集群試 驗評估規劃和項目實踐方面的研究現狀；第２節在對已有 無人集群評估研究中使用的指標進行梳理和分析的基礎 上，進一步對各無人集群關鍵技術涉及的評價指標進行了 描述總結，給出了對各關鍵技術能力進行評估的指標設計 思路；第３節按照具體含義和計算方式將無人集群評估指 標分為基礎指標和綜合指標，并分類介紹了無人集群試驗 評估方法；第４節對本文內容進行總結。

多無人機協同作戰過程中, 任務規劃技術對無人機至關重要, 貫穿無人機作戰的整個過程. 總結了多無人機任務規 劃系統的體系架構、指揮控制方式和涉及關鍵技術的研究現狀; 詳細闡述了目標分配、路徑規劃和航跡修正的模型和算法, 分 析了算法具有不同的特性及適用性, 并例舉了研究者們對部分算法的改進. 最后, 提出了多無人機任務規劃技術未來的發展趨 勢以及下一步的工作方向. 無人機作戰相比于有人機具有: 體積小、重量 輕、續航時間長、載荷能力強、生存能力強、費用低 廉、自主控制能力強、無人員傷亡、可在高風險空域 飛行等優勢, 且在第四次中東戰爭、海灣戰爭、科索 沃戰爭中和后來的伊拉克戰爭中無人機完成了中低 空偵察、長時間戰場監視、電子對抗、戰況評估、目 標定位和收集氣象資料等任務[1?2] . 由于軍事戰場 收益是面向全局, 單架無人機所能發揮的作用效能 十分有限, 由此提出多機協同作戰, 同時完成不同任 務, 壓制敵軍, 贏得戰斗. 2016 年, 美國針對無人機不同功能、尺寸及作 戰需求, 研究與無人機相關的各種協同作戰方式, 在 以 “忠誠僚機” 為代表的有/無人協同和小精靈項 目為代表的集群協同作戰方面進行了大量探索[3] . 2018 ～ 2022 年, 美國計劃繼續致力于研究無人機作為 “忠誠的僚機” 的有/無人機混編協同作戰系統的 研究, 且計劃將無人機編隊分配給前線 F-35、F-22 和最新轟炸機 “B-21”[4] . 可見, 無人機集群協同作 戰必將是無人機未來發展的必然趨勢. 文獻 [5] 分析 了現階段智能無人機集群發展的四大關鍵技術: 環 境感知與認識、多機協同任務規劃、信息交互與自 主控制、人機智能融合與自適應學習技術. 在集群 技術中, 多機協同任務規劃技術尤為重要, 既要使機 群的安全指數最大化, 同時要求在最短的時間內完 成情報、監視、偵察以及多目標攻擊等任務. 合理、 高效的協同任務規劃方案能極大提高任務執行成功 率和效率、降低風險和成本是任務執行的基礎[6] . 目前, 各國研究者們對多無人機協同任務規劃 技術還在大力研究中, 部分問題已得到有效的解決 方法. 如解決多目標優化問題的傳統數學規劃法、 基于市場機制的方法、基于圖論的方法、和現代智 能優化算法如蟻群算法、遺傳算法、禁忌搜索算法 等; 但現階段多數算法在時間上、全局最優上、在大 規模復雜的優化組合問題上, 仍未達到令人滿意的 效果. 以及飛行過程中威脅源突現, 單機需具備在線 航跡重規劃的自治能力或在線多機航跡重規劃的協 調能力依舊是我們的難點問題.

海戰場是軍事對抗的重要戰場之一,海上作戰涉及空中、水面、水下以及海岸陸地等空間,作戰資源對象 數量龐大且能力多樣。隨著無人系統技術的不斷發展,跨域無人集群將成為未來海上作戰的重要力量。以海 上跨域無人集群作為研究對象,首先梳理了跨域作戰的相關概念及演變過程,定義了跨域無人集群的內涵,然 后闡述了美軍單域無人集群項目的發展趨勢及現狀,分析了近期跨域無人集群演習的主要內容,之后對無人集 群關鍵技術現有研究成果進行了提煉總結,指出了跨域無人集群發展面臨的挑戰。最后給出了跨域無人集群 未來的發展趨勢。無人系統具有成本低、操作靈活、不懼傷亡等優 勢,能夠深入惡劣、危險的環境中執行任務[1-2],在現 代作戰中具有廣闊的應用前景。已有諸多學者對無 人 集 群 的 編 隊 控 制[3-5]、構 型 演 化[6-7]、路 徑 規 劃[8-10]、任務分配[11-13]等問題開展了研究,取得了一 定的成果。 2022年10月29日,烏克蘭采用無人機和無人 艇組成的無人集群對俄軍黑海艦隊進行突襲并取得 成功,受到了廣泛關注。相較于單域無人集群,運用 多域無人系統組成跨域無人集群,能夠通過跨域平 臺間的任務協同、信息融合、資源互補實現平臺優勢 互補,進一步拓展無人集群作戰運用場景,充分發揮 無人集群的體系作戰優勢。 從當前無人作戰案例和各國無人系統發展趨勢 上可以看出,跨域無人集群將成為無人作戰系統發 展的一個重要方向。為促進相關技術的研究和發 展,本文從“跨域作戰”概念的演變過程入手,對跨域 無人集群的發展概況、作戰樣式、關鍵技術研究現狀 進行了梳理和分析,最后指出跨域無人集群的未來 發展趨勢。

傳統無人機(unmanned aerial vehicles,UAV)群評價指標缺少對系統遭受擾動后性能變化的全過程描述,彈性作為能 夠凸顯系統動態變化的特有屬性可以集中反映無人機群運行態勢,圍繞無人機群彈性概念、彈性評估方法、提升系統彈性措 施 3 個方面進行全面綜述。從自組織網絡彈性概念展開,通過復雜網絡對無人機群建模并進行彈性度量,分析了目前主要的 彈性評估方法,同時從吸收能力和恢復能力兩方面歸納網絡彈性的提升措施。最后,綜合無人機群彈性研究中亟待解決的關 鍵問題,展望了未來研究方向,為無人機群安全高效運行提供科學指引。

隨著國家低空空域管理改革的不斷推進,民用無 人機(unmanned aerial vehicles,UAV)飛行需求呈現 迅猛增長趨勢,并在商業、公共、軍事、旅游和體育等 領域得到了廣泛應用[1] 。5G 網絡建設帶動通信領域 的快速發展,無人機之間的通信能力得到大幅提升, 未來無人機群將比單一無人機擁有更廣泛的應用前 景[2] 。與單一無人機相比,無人機群的群體效益更 高,生存能力更強,同時群體協同作業也具有更高的 機動性。因此,無人機群在聯合偵察、搜索救援、協同 作戰等任務中具有更廣泛的應用[3] 。近年來許多學者對無人機群和其他多智能體系 統展開了系統研究[4-5] ,研究方向主要集中在無人機 群拓撲設計[6-8] ,任務分配[9-11] ,路徑規劃[12-16] ,協同 控制[17-19]和規劃調度[20-21] 等方面。然而,這些研究 大多數假定無人機群處于無干擾狀態的情況下,僅考 慮了無人機群在正常飛行狀態下的性能表現。針對無人機群的外部威脅問題,學者們更專注 于無人機群如何避免破壞事件的發生。Peng [13] 考 慮了無人機群在執行任務期間受到擾動的情況,優 化了具有中止策略的聯合路由計劃,最大限度降低 了無人機群的運行總成本。Zhen 等[20] 對無人機群 的初始航跡進行重新規劃以避免合作搜索攻擊任務期間的潛在沖突。避免外部擾動是提高無人機 群運行效率的有效途徑,然而這種方法不可能完全 防止無人機群受損。由于無人機群具有自適應特 性,因此無人機群可通過信息交互自發地適應環 境,避免潛在沖突和由于破壞性事件導致的無人機 群體損傷。復雜網絡常用于表示各類復雜的群體系統結 構,可以將無人機群的運行態勢映射至復雜網絡模 型,通過復雜網絡指標對無人機群的損傷進行分 析。無人機群的損傷一般發生在物理層面或網絡 層面,物理級損壞意味著單個無人機被摧毀或部分 功能失效,網絡級破壞意味著無人機群網絡的拓撲 結構被破壞。Tran 等[22] 基于復雜網絡對無人機群 進行建模,其中,節點表示無人機,連邊表示無人機 之間的鏈路連接,移除節點被視為破壞事件,鏈路 重新布 線 被 視 為 恢 復 行 動, 根 據 其 提 出 的 BA (Barabási Albert)無標度網絡模型對信息網絡彈性 框架進行評估,研究隨時間變化網絡系統抗干擾能 力和擾動后的恢復能力,首次將網絡彈性的概念應 用于無人機群,發現復雜多變的空域環境干擾了無 人機群的正常運行,除了受自身內部故障影響外, 惡劣天氣、飛行物攻擊等外部威脅也在一定上程度 干擾了無人機群運行安全[23] 。在實際應用中,即使 無人機群中某些個體發生損傷,整個無人機群也必 須確保任務的成功執行,因此對無人機群網絡的彈 性提出了更高的要求[24] 。

無人機智能化和群體化是當前以及未來的研 究重點,無人機自組織網絡在受到擾動時可以自發 進行適應性調整從而恢復群體性能,因此研究無人 機群遭受破壞后的動態重構過程對無人機群安全 高效運行具有重要意義。鑒于此,著眼于無人機群 面對破壞事件后的動態演化過程,闡明無人機群自 組織網絡彈性的概念,同時總結幾種常見的彈性評 估方法以及提升網絡彈性的措施。

未來智能化戰爭無人集群作戰中,計算力的云邊端供給成為重要模式,其邊緣計算技術作為關鍵使能技術,能解決作戰邊緣任務執行實時性差、帶寬受限、數據安全等問題。闡明無人集群背景下邊緣計算的概念和技術內涵,給出一個面向戰術邊緣的云-邊-端分布式系統框架,以實現無人集群作戰的信息互聯互通、戰場局部和全局態勢感知、群智能決策和協同控制;對該框架涉及的關鍵技術,包括邊緣計算框架、邊云協同、計算卸載、邊緣指揮控制等關鍵技術展開綜述;展望和總結了無人集群作戰下的邊緣計算技術,為未來智能化戰爭邊緣戰術提供了參考。

無人集群作戰是指通過多無人平臺的傳感設備獲取戰場實時數據,并通過可靠通信網絡實現信息交換,充分發揮自身作戰能力,以最大化作戰效益的一種作戰模式。該模式具有分布式決策、體系魯棒性高、效費交換比高等優勢,目前已成為未來無人作戰發展的主要趨勢之一。現代作戰中高效信息流通是保障作戰效率的關鍵因素。由于作戰環境充滿電磁輻射干擾,向云服務中心的請求通常會受限于較高的傳輸成本和時延。另外,對于傳統的中心式作戰決策模式,由于由局部態勢信息向中心的共享存在滯后和不一致問題,無法將決策中心、戰地指揮所與信息流末端的作戰平臺形成統一的調度和管理。通常高層決策中心決策時所依賴的信息已經過逐級處理,這勢必會把部分對態勢評估有價值的信息忽略掉。同時隨著越來越多的智能化作戰平臺投入戰場,終端會產生大量的數據而得不到及時的利用,龐大的信息整合與處理對指揮決策而言是一大挑戰。根據《解放軍報》2021年11月30日的作戰專論“智能化戰爭:強者勝的三個維度”,未來智能化戰爭中,連接力、計算力、認知力等新的戰斗力因子成為左右戰爭勝負的新變量,其中計算力強者勝理念推動了算力的云邊端供給模式。特別是近年來,美軍大力發展類似F-22戰機充當“戰斗云”(云+邊+端計算模式),提高無人系統的人工智能技術含量,以推動自主作戰平臺的自協同能力提升等。基于當前無人集群作戰的背景下,戰場決策與控制權逐漸從云上向戰術邊緣下沉,從平臺的角度來看,旨在充分開發邊緣平臺數據獲取、自主決策的能力。從作戰任務環境來看,決策與控制的下沉彌補了單平臺資源緊缺、信息受限、能力不足等缺點,能夠針對日益復雜的任務和動態變化的作戰邊界做出及時響應。云邊端模式下的邊緣計算具備低延遲、高安全性、低流量等優勢,能夠提供作戰平臺高可靠和隱私保護的本地計算服務,在軍事領域具有廣泛的應用需求和前景[1]。為此本文擬面向未來智能化戰爭的無人集群作戰技術,研究“云+邊+端”計算模式下邊緣計算的發展現狀和未來趨勢。本文對無人集群、邊緣計算的發展簡史以及整體過程進行縱向簡述,提出面向戰術邊緣的云-邊-端分布式系統框架,引出目前無人集群作戰背景下邊緣計算的關鍵技術;綜述了該框架涉及的邊緣計算框架、邊云協同、計算卸載、邊緣指揮控制等關鍵技術;闡明了無人集群邊緣計算發展趨勢并對全文進行了總結。

近年來,無人機已廣泛應用于電力巡檢、森林保護、快遞配送、交通監控等領域,無人機技術得到飛速發展。 無人機 具有數量多、體積小、速度快等特點,無人機進入非隔離空域成為必然趨勢,而沖突探測與解脫技術也成了當下的重點研究方 向。 沖突探測與解脫技術的提高對無人機飛行安全和飛行效益具有重要意義。 系統地梳理了當下中外的研究成果,對無人 機沖突探測與解脫問題進行了概述。 綜述了沖突探測與解脫的模型,從理論模型的角度闡述了沖突解脫的目標和約束條件; 并從方法論的角度對沖突探測與解脫的常用方法進行了總結。 最后從現有研究的不足出發,對無人機沖突探測與解脫未來 的研究趨勢和方向進行了展望。 隨著無人機技術的迅速發展,無人機數量急劇 增加。 2021 年底,《“十四五” 民用航空發展規劃》 提出要著力提升同行服務水平,大力引導無人機創 新發展[1] 。 無人機憑借其靈活度高、低能耗和實時 監控能力,已廣泛應用于監測、成像等領域。 無人 機數量的迅速增加給空域交通安全帶來了挑戰。 當前風險主要集中于無人機故障、無人機“黑飛”對 行人和基礎設施的風險,以及無人機飛行沖突的風 險。 為了在不同應用場景下保障無人機的飛行安 全,提高空域運行效率,沖突探測與解脫技術作為 保障無人機飛行安全的關鍵技術,需要進行重點 研究。 現整理中外有關無人機沖突探測與解脫的相 關文獻。 首先介紹無人機沖突探測與解脫的相關 概念;其次對無人機沖突探測方法進行總結;然后 從理論模型的角度介紹當下無人機沖突解脫的目標及約束條件,并介紹主要解脫方法;最后對未來 可研究方向進行展望。

無人機的任意使用對公共安全和個人隱私構成了極大威脅,因此近年來反無人機已成為一個非常重要的新興領域,越來越多的研究希望通過更精確的無人機探測跟蹤技術和引進新機能、新概念技術來更好地反制無人機,從而保證國防安全、公共安全和個人隱私等.基于此,對國內外反無人機技術進展進行分析總結,首先,對基于雷達、光電、無線和聲傳感器以及多傳感器信息融合算法的無人機檢測和分類方法的研究工作進行全面的綜述;然后,對現有反無人機技術體系的組成及相關系統的優缺點進行綜述,討論了現有的反無人機技術、典型的反無人機系統以及無人機集群對抗技術;最后,對反無人機領域的研究前景進行展望,為解決低空安全問題奠定基礎. 態勢感知、威脅檢測和跟蹤對于廣泛的軍事和海事應用至關重要.由于無人機商業化程度逐漸提高, 它對軍事和民用的威脅也日益增大.因此在軍事和民用等領域, 反無人機將越來越重要, 各國在加緊研究無人機的同時, 亦大力發展反無人機產業, 實現“攻防一體”.反無人機技術得到了蓬勃發展, 大有百花爭艷、百家爭鳴的態勢.因此, 對反無人機研究現狀進行總結具有十分重要的意義, 這可以為目前的研究提供一些新的思路以及改進的方向. 反無人機是指通過一系列技術手段與設備對無人機進行反制, 使公共安全、公民隱私、國家安全等得到保障.目前反無人機技術存在以下難點.

1. 無人機逐漸隱身化、微小化, 且探測環境復雜. 在外型方面, 隨著納米復合材料、智能蒙皮結構等前沿技術的突破, 小型化、微小型化將成為無人機未來的發展趨勢, 這將會導致信噪比低, 回波信號極易被雜波淹沒.另一方面, 針對各探測手段無人機采用了復合材料、防紅外反射技術等實現隱身化, 將大大增加探測難度.而在探測環境方面, 探測常常受到地形地物干擾, 導致信號衰減、信噪比低、目標被遮擋.

2. 無人機偵察-防御-攻擊一體化, 作戰效能成倍提高, 增加了防空系統的難度.近年來, 無人機逐漸發展為偵察-防御-攻擊一體化, 能夠實現多角色功能轉換, 給目前的反無人機系統帶來了極大挑戰.

3. 無人機系統信息處理高速化、智能化, 信息傳遞多樣化, 傳感器系統綜合化, 增大了反偵察和干擾的難度.伴隨深度學習、大數據的浪潮, 以人工智能為核心的無人機研究逐步開展, 并且成果顯著.此外, 為增強無人機通信效率和抗干擾能力, 在其內部還安裝了高速信息處理機, 信息處理速度得到很大提高.同時為了提高無人機的探測偵察能力, 許多無人機系統安裝了由雷達、紅外等多種異類傳感器構成的傳感器系統, 可進行準確的態勢感知, 綜合化水平越來越高.此長彼消, 這使得其偵察能力大大提高的同時, 也加大了對其進行干擾、欺騙、偽裝的難度.

4. 無人機集群相關研究方興未艾, 傳統防空系統難以應對.相比于單個無人機, 集群無人機不僅作戰效能高、靈活性強, 而且作戰成本可控、效費比高, 近年來已成為各軍事強國爭先研究的一種新型作戰樣式.戰場上, 集群攻擊將使得作戰成本極不對稱, 效費交換劣勢明顯.除此之外, 隨著技術的成熟, 集群式微型機亦發展迅速, 已成為美、俄、以等國軍方重點關注的內容, 比如美國的小精靈計劃.而隨著復眼戰術、蜂群策略逐步完善, 未來將出現更多的作戰樣式.

總而言之, 無論是無人機的外形逐漸隱身化、微型化, 還是系統一體化、綜合化, 信息處理高效化, 抑或是作戰方式集群化, 都使反無人機技術面臨重重困難, 但也反映出反無人機研究勢在必行.這些是挑戰, 也是機遇, 將大大推動反無人機技術的發展.

當前的反無人機技術體系主要由探測跟蹤和預警技術、毀傷技術、干擾技術和偽裝欺騙技術4大部分組成[1], 其作戰過程如圖 1所示.

第1步是對無人機進行探測識別, 然后再根據實際情況, 選擇對其進行欺騙干擾的軟損傷還是火力打擊的硬摧毀.除此之外, 己方須進行一定的偽裝防護以降低敵方無人機的偵察效率和效果.從圖 1可以看出, 探測預警技術是后3種技術的基礎和關鍵, 并且由于各國反無人機技術都采取嚴格的保密措施, 能夠查找到的公開技術有限, 而無人機作為一種檢測目標, 對其進行探測和識別的公開研究較多.因此本文首先對無人機探測技術進行詳細總結, 然后介紹其他3種對抗技術, 并簡要介紹目前一些典型的反無人機系統, 最后針對集群無人機描述反制措施.

具有沉浸顯示、智能輔助、自然化人機交互等先進控制能力的新型無人機地面站已成為當前無人機控制領域的研究熱點。為分析其中的技術脈絡,系統性地梳理國內外一系列無人機先進地面站的功能要點及設計理念,在此基礎上從無人機地面站指揮控制的觀察—判斷—決策—行動回路出發,歸納提煉了其技術體系構成,分析指出了其中的任務環境構建、戰場態勢沉浸式顯示、智能化輔助決策和自然化人機交互等關鍵技術,并對各項技術的主要研究方法進行了深入剖析,還對無人機先進地面站目前存在的挑戰和未來發展趨勢進行了研判。該研究對新型地面站的研制具有指導和借鑒意義。