無人機未來發展展望與面臨的挑戰

王小剛

隨著技術的發展，人工智能技術和新算法在無人機開發上廣泛應用，無人機未來發展呈現出新的發展趨勢。本文分析梳理了無人機在飛行操控，任務控制，察打一體，編隊集群和單兵保障等方面目前現狀和未來發展方向，介紹了美國和以色列等國在上述領域技術和裝備的發展。同時，指出了無人機在未來高強度戰爭中，特別是反介入和拒止環境下提高生存能力和作戰效能的措施。

近年來，隨著技術的飛速發展，特別是人工智能技術的應用，無人機越來越智能化和自主化，飛行操控上最大限度減少對人類技能的依賴，任務載荷能夠更加智能地收集、處理數據并與其他傳感器數據流融合，無人機編隊和蜂群成為作戰行動常態，人—機和機—機組合更為普遍。無人機察打一體，是打擊時間敏感目標的利器，同時，無人機未來也將作為單兵的制式裝備，提高單兵戰場態勢感知能力。

隨著電子戰能力的增強和廣泛使用，無人機導航定位和通信能力將受到損害，為提高無人機在高強度戰爭中的生存能力和作戰效能，特別是在反介入和拒止戰場，大中型無人機將配備自主對抗系統，提高隱身性，提升防區外遠程感知能力，降低成本，成為一種可消耗性武器，發揮智能和自主“空中盤旋武器”的作用。

無人機未來發展展望

最大限度減少對人類技能的依賴

雖然無人機不需要機上飛行員，但是，其飛行確實需要大量的人力控制和支持。遠程飛行員和系統控制器在整個飛行過程中操控這些系統，如果進行長航時飛行，需要多名機組人員。在飛行間隙，保障人員為無人機下一次任務做好準備。與載人飛機一樣，保障無人機的技能稀缺且復雜。為減輕負擔，無人機系統開發人員引入了自主技術，減少對人類特定技能的需求，同時又不影響執行任務的安全性和有效性。事實上，如果充分實施自主性，這可能會提高任務成功率，因為可以消除與人類有關的災禍。

無人機起飛和降落是任務中要求最高的階段，造成許多事故和損失。作為自主無人機的先驅之一，以色列飛機工業有限公司馬拉特分部通過引入自主起飛和降落，實現了這一過程的自動化。這項技術使“蒼鷺”無人機能夠自主執行命令，促成操控人員管理任務，而不是駕駛無人機。如今，這些功能得到擴展，以便在發生失聯、飛行員錯誤或其他故障或者當操作員的控制受到損害時，實現自主控制，無人機將繼續自主執行任務或自動選擇降落地點，并飛到該點，安全著陸，整個過程無需與地面控制人員進行信息交流。

無人機在密集空域飛行能力特別重要，這里通常也是許多軍用和民用有人和無人航空器飛行的空域。如今，這類飛行要求無人機飛行員根據飛行器提供的飛行數據和傳感器讀數形成態勢感知。無人機完全自主性將為無人機引入更高級自主性，使無人機能夠“理解”其周圍空情，根據飛行規則做出反應，無論是否有人為控制。

實現平臺完全自主控制呼喚來自商業市場的下一波轉型浪潮。新的自主能力將成為未來航空的一部分，屆時空中運輸乘客和貨物的自主航空器將變得普遍，并將受益軍事用戶。自主功能有助于減少操控每架無人機的人員，實現單個操作人員控制多架無人機。

第一代中空長航時無人機需要5名操控員（目前中國的中空長航時無人機仍以這種方式運行）。美國空軍“捕食者”和“收割者”無人機使用的下一代地面控制站被稱為“50批次”，該地面站專為單座操作設計，可由用戶自行決定減少人力。利用完整的“手動節氣門和操作桿”控制飛行、武器、有效載荷和傳感器系統，通過共享作戰圖，同時還結合現代化多屏觸摸靈敏設計，可以顯示合成視頻、3D圖形和移動地圖，機組人員的態勢感知能力大大增強。

通用原子航空系統公司于2017年6月完成了新地面控制站的關鍵設計審查，其中包括對大約700個客戶需求的審查，進一步支持自動化和功能性?！?0批次”架構具有物理和功能完全分離的有效載荷，可以與無人機安全關鍵作戰飛行計劃分離，實現更快地集成、測試和部署新有效載荷和系統。

持續24x7時間的飛行任務需要整合新功能，實現由一個小組控制多架飛機，至少在往返飛行任務和在軌駐留期間。以色列艾爾比特系統公司能夠提供此類功能，該公司的“赫爾姆斯”無人機使用最新版通用地面控制站，能夠實現單個機組人員在值班期間同時監控多架飛機。其并行相同和冗余的操作控制臺采用堅固的商業現貨硬件和商業軟件工具，可快速、輕松地進行任務規劃、管理和控制。內置的數據開發和傳播也支持“單個操控員”地面控制站功能。

高度復雜的控制并不局限于大型和昂貴的無人機地面控制站。戰術層面的微型無人機也利用先進的自主技術，簡化控制，使普通士兵能夠操控。最初，地面控制部分采用各種自動化功能提高性能，支持“相機引導”功能和“移動到位”，即無人機飛行目的地和方向自動設置，將目標保持在傳感器視野內。更先進的功能，如“護航模式”，指示無人機跟蹤操作人員動向，自動在移動車輛前保持監控。這種模式使操作人員能夠專注于任務，而不是操控無人機跟蹤移動的車輛。其他功能，包括失聯后“返回發射點”自動觸發。

任務系統自動化

任務自主性與駕駛功能自動化同等重要。這些功能來自于任務載荷，它們能夠更智能地收集、處理數據并將其與其他傳感器數據流融合并存儲在平臺上。例如，持久廣域監視能力，能夠有助于軍事和安全部隊利用最少的干預力量，長時間監控大片地區。

無人機執行監視任務時，地毯式覆蓋大片區域，為任務分析人員提供電子監視、雷達和圖像的多光譜和高光譜傳感器數據流。分析人員利用這些數據檢測“特征”和“異?！保该魇欠翊嬖跐撛谀繕恕楸Ｕ线@些任務，無人機搭載有多種傳感器，每種有效載荷收集特定學科和光譜范圍內的數據。通常情況下，收集數據量巨大，無法使用標準數據鏈實時傳輸到地面站。因此，需要解決分析人員訪問無人機機載信息的能力。這種功能使分析人員能夠選擇最重要和最相關的事件，調查不同頻譜波段中對象和軌道的特征，繪制地理信息圖，研究當前和過去的相關事件，為情報收集和確定時間敏感性目標的過程提供可行動信息。

以色列拉斐爾公司的reccelite 空中偵察吊艙具備這些任務能力。雖然無人機和吊艙傳感器執行事先計劃好的任務，但它們也可以在飛行中更新，改變有效載荷轉向順序和攝像方向，在飛行過程中最有效地覆蓋特定地點和目標。吊艙使用全向高分辨率空中偵察攝像機和整體慣性測量系統，以高分辨率圖像自動覆蓋廣大區域，保持重訪率，對特定感興趣的區域提供持續監視。吊艙具有完整的大容量存儲和寬帶數據鏈，旨在將高分辨率圖像傳輸到地面控制中心，分析人員在這里接收和處理圖像。

多年來，雷達是廣域監測的主要傳感器，其中，合成孔徑雷達用途大，可晝夜以及惡劣天氣和能見度有限的條件下發揮作用。合成孔徑雷達還可以有效檢測偽裝隱藏或埋在地下的物體。過去，合成孔徑雷達系統由大型飛機攜帶，存放在吊艙中的較小系統則需要專用戰斗機才能投入戰斗。如今，小型合成孔徑雷達系統可以部署在較大型中空長航時無人機系統上，甚至更小的系統可以安裝在機翼下緊湊型吊艙中，掛載在戰術無人機上，使這些小型平臺能夠攜帶多個傳感器執行任務。合成孔徑雷達依賴合成孔徑，通過距離和時間合成，而光電傳感器使用真實的物理孔徑。這意味著，盡管雷達物理覆蓋區很小，但它能以高分辨率收集圖像。合成孔徑雷達作為微波傳感器，它能夠“照亮”所監視區域，因此可以晝夜運行，選用的波長能夠穿透散射和漫射可見光的大氣障礙物（如霧、雨、霧或灰塵），有效獲得全天候可見度。由于合成孔徑雷達影像中每個像素代表目標位置這個特定點的數據，可以應用不同的處理方法利用此信息，自動生成復雜服務，如變化檢測、樹葉穿透和移動目標指示。

移動目標指示是合成孔徑雷達的高級功能，它利用不同的算法處理合成孔徑雷達產生的相同微波信號，檢測和跟蹤運動目標。通過對這些信號的多普勒效應進行分析和比較，可以在固定背景上清晰地顯示多個運動目標。這種功能使操作人員能夠監視大面積區域，立即檢測到與此類移動相關的活動。

內華達之嶺公司開發了“戈爾貢凝視”任務有效載荷，專門用于持久廣域監視。該系統于2011年在美國空軍MQ-9“收割者”無人機上開始使用，每架無人機攜帶雙吊艙持久廣域監視系統。在第一次迭演中，該系統覆蓋約16平方公里區域。到2014年，第二代采用了BAE系統公司根據國防高級研究計劃局“自主實時地面全方位監視紅外成像系統”計劃開發的改進型傳感器。該傳感器陣列由368臺攝像機（晝間和紅外線）組成，可創建18億像素圖像。此外，四臺遠距離攝像機使用戶能夠放大感興趣的對象。新版系統能夠覆蓋64平方公里區域，無論晝夜，分辨率是原始系統的兩倍。

“天眼”系統使用集成有多個攝像機的單個有效載荷，這些攝像機共同提供10億像素圖像。當時，商業系統無法滿足適合無人平臺對小尺寸、低功耗數據處理和存儲需求。為處理新傳感器更大的處理任務，BAE系統公司開發了一種能夠并行處理數百臺攝像機的先進處理器。為了存儲這些數據，該公司建立了一個“機載大數據存儲系統”。這就是TeraStar系統，后來發展成為商業產品，可提供可擴展的超密集數據存儲系統，降低了每TB存儲容量的總體成本。與裝載在吊艙內的“戈爾貢凝視”不同，艾爾比特系統公司的“天眼”配置為標準的無人機有效載荷，可集成到標準的無人機上，如該公司的“赫爾姆斯”450或900系列無人機，以及各種載人或無人飛機?！疤煅邸钡那д紫袼赜行лd荷集成了多個監視攝像機，如果在無人機的作戰高度巡航，可以覆蓋80平方公里區域。由于每個傳感器都使用百萬像素高清攝像頭，可以實時或從歷史中記錄中獲得該地區部分區域的特寫鏡頭。此外，無人機還可以攜帶標準有效載荷，以更高的放大倍率查看特定區域。

除了光電系統，廣域監視能力還包括合成孔徑雷達或通信監視，用戶可以實時訪問或“回看”，查看同一地點不同時間的影像，更好的了解活動模式或目標行為。

持續監視能力額外不斷發展的一個功能是“卸載式探測雷達”，這是一種吊艙傳感器，其功能類似于地面監視雷達，安裝在無人機上，可以覆蓋大片區域。這種傳感器為配備了全向傳感器的無人機提供態勢感知能力，可幫助有效載荷操作員注意其責任區內的可疑動向。它還可以幫助跟蹤日常動向，評估活動模式，幫助監測系統能夠了解任務區，避免發出虛警。這種能力在搜救以及國土安全應用中也可能有重要用途。

無人機可以配備寬帶數據鏈發送高清傳感器數據，但不支持同時傳輸多個數據流，也無法提供便于“飛行數據倉庫”服務的處理能力、電力和冷卻能力。某些方案已經集成了提供此類服務所需的硬件。例如，“天眼”架構可以維護飛機上所有的傳感器數據，任務分析人員能夠從其數據庫中訪問實時和存儲的圖像數據。任務結束后，歷史數據被下載并儲存在任務控制點，用戶能夠根據需要查閱歷史任務記錄。

為支持類似的功能，美國空軍與SRC公司簽訂合同，為其提供高性能嵌入式計算架構，在無人駕駛飛機上實現高性能嵌入式計算。每個吊艙都有一個內部機箱，其中帶有由標準商用現成單元組成的超級計算機，包括單片機、圖形處理單元、現場可編程門陣列和固態存儲設備。目前，機箱采用基于開放行業標準的模塊化分布式處理器和協處理器網絡，以超過15千兆的速度提供超過7.5萬億次的計算能力。吊艙外殼基于現有且經過飛行認證的設計，經過專門修改，可使用周圍空氣冷卻對嵌入式電子產品進行熱管理。這種可升級的架構支持技術快速刷新，可以降低生命周期成本，減少系統停機時間，并確保系統持續保持良好。

“敏捷禿鷹”還可以使用“神經形態計算”，增強無人機態勢感知能力——這是一種根據生物啟發的處理方案，可類似于人腦分析信息，提高態勢感知能力。

“敏捷禿鷹”開發商SRC公司稱，此類系統未來將成為任務系統管理員，處理機上多個傳感器的數據，并利用機器學習對特定情況對傳感器進行有選擇的排隊。無人機并不是使用所有傳感器進行大面積偵察，而是只使用最適合探測大面積特定異常狀況的傳感器，實現節能。當發現一個興趣點時，該系統將會提示其他傳感器收集更多信息，如相機，并通知任務分析人員進一步審查和檢查。這種選擇性“檢測和通知”過程釋放了帶寬并提高了傳輸速度，同時減少了數據收集和分析間的延遲。SRC公司計劃在2017年底前向空軍交付第一個“敏捷禿鷹”艙。

引領更高的自主性

為實現自主性，未來的無人機必須要作出重大改變。

（1）可信的導航

由于固有的無人性質，無人機導航和定位依賴外部輸入。全球導航衛星系統是最常見，但不是唯一的導航輔助設備。不幸的是，如果無人機得不到充分保護，這種服務很容易受到干擾和剝奪，軍事行動將變得毫無用處。有時使用其他導航輔助設備，如導航信標和測距，但成效有限。在全球導航衛星系統數據不可信的情況下，慣性測量、基于圖像導航、甚至恒星跟蹤也可用于增強現有的導航輔助設備。

（2）通信和安全

無人平臺必須在人的控制下運行，依賴地面、空中或天基通信保持連續聯系。機上傳感器越多，傳輸所收集的數據所需的帶寬就越大。大容量無線通信鏈路由于余量有限，相對容易擁堵。大容量鏈路通常僅限于與其他節點保持視線距離——這進一步限制了平臺的運行。數據鏈同時必須具有很強的免疫力。過去，無人機通信通道使用開放的模擬鏈路，但隨著新的數字鏈路進入，這些鏈路在今天大多已經過時。然而，數據鏈路仍然易受到敵人的攻擊——通過網絡攻擊進行干擾、干預、欺騙或剝奪?？傮w而言，最大限度地減少平臺對外部通信的依賴，將使無人機更不易受到干擾，更不易受到剝奪、欺騙和網絡攻擊的“劫持”。

由于機上無人，標準通信在拒止空域就足以開展行動，因為在這些空域，通信和導航受到電子攻擊。增強通信能力將提高在通信拒止區域的生存能力，同時最大限度地減少飛機被探測到。先進的通信方法包括與飛機之間的信息往來的傳輸時間非常短，實現無人機能夠通過各種通信媒介在非常寬的波段上接收和傳輸信號。當自我診斷檢測到飛機出現故障時，飛機應該能夠確定最適當的行動方案，或繼續執行任務或返回安全地帶。

（3）指揮與控制

今天，無人機至少部分或全部任務依賴人類的操作。一些平臺支持大多數任務進行自主操作，人類飛行員或操控員的職能大多是監控性質。另一些平臺主要依靠訓練有素的飛行員遠程操作，自動飛行模式只作為后備。這兩種飛行方法都認為人類飛行員對任務具有最高權威，盡管他們可能沒有處理緊急情況所需的最佳態勢感知和快速反應能力。引入故障保護系統和態勢感知設備，如感知和回避傳感器，以及機上深度學習和人工智能處理器，將使“智能自動駕駛儀”比人類更快速、更有效地應對緊急情況，行動將更安全更可靠。

美國空軍目前根據協同自動多飛機操作概念評估此類未來能力，這種概念定義了不斷發展的技術——包括多機控制、忠誠僚機和無人機蜂群。所有這些技術都需要自主、合作和加強溝通。

這些“思維機器”可以與軍用無人機配合使用，但在商業領域尚未采用，因為沒有程序認證這種先進慣例符合民用飛行法規。因此，創新者必須投入有限的資金，實施有助于提高任務效率和減少損失的具體職能，但無法改變市場。

（4）性能可靠、經濟實惠的自主性

無人機對有效載荷的尺寸、重量和功耗有限制，航程和航時有限。這些限制不容忽視，考慮在機上運行深度學習算法時尤其重要。

深度學習最近在解決機器人感知、規劃、定位和控制等領域的多項任務方面表現出出色結果。能夠從實際環境中獲得的復雜數據中學習的出色能力使得它非常適用于多種自主機器人應用。與此同時，無人駕駛飛行器目前被廣泛用于若干類民事任務，從安保、監視、災害救援到包裹投送或倉庫管理。

盡管自主系統擁有先進的能力，但在事關安全的軍事應用中部署自主系統仍然具有挑戰性和爭議性?！耙胝嬲行?，機器人必須可信，這仍然是人類面臨的重大挑戰?！眹栏呒壯芯坑媱澗帧翱尚抛灾鳌表椖拷浝砩５掀铡锐R解釋說。國防高級研究計劃局于2016年啟動了“可信自主”研究計劃，旨在網絡物理系統的設計階段建立可信度。

該計劃探索新概念和新工具，實現學習賦能的網絡物理系統，滿足“可信度功能措施”和安全目標，使這些系統更可信。學習賦能的網絡物理系統被定義為一個組件，其行為通過“學習過程”獲取和更新的“背景知識”驅動，同時在動態和非結構化環境中運行。內馬認為，測試整個生命過程中不斷發展的自主系統正成為該計劃的主要目標。內馬解釋說：“從歷史上看，開發中嚴格遵循安全標準，通過設計過程我們已經接近可靠性，并通過系統測試證明了合規性?！边@些標準的制定主要用于人在環路中系統的可預測過程，并沒有擴展到自主學習系統。該計劃將優先解決與軍事相關的自主飛行器問題，最終也將用于商業上。

編隊、中隊和蜂群

從長遠來看，隨著機器智能化和自主化，人—機和機—機組合將成為軍事行動常態，軍方規劃人員在其預測、研究和開發路線圖中已經談到了這一趨勢。

機器人平臺已經在特定任務上進行了編隊合作，比如室內監控，成群結隊的地面車輛和空中機器人圍繞一個共同目標合作，以最快、最少設備和時間掃描室內空間。在某些搜救行動中也開始出現類似合作。這些應用突顯效率，主要適用于軍事、國土安全和民用方面的安保、情報收集、監視和偵察任務。

多旋翼無人機在能耗方面效率不高，其航時通常以分鐘計算。當需要持久性時，蜂群操作可以依靠現場快速充電，其形式是分散在該區域的自主快速充電墊或對接站。商業上已經出現這類產品，例如，德國的skysense公司、愛沙尼亞Eli機載解決方案公司和以色列的Airobotics公司。

除了可以依靠太陽能電池板的充電墊外，這些公司還提供“無人機站”或帶有充電墊和掩體的對接站，使無人機能夠在任何天氣條件下保持高度良好戰備狀態。最近在測試中展示了另一種概念：D-NEST，該概念由以色列SafeNet公司開發。D-NEST是一種快速部署的著陸墊，配備了維持無人機在城鄉地區持續活動所必需的定位、通信和充電元件。該系統可折疊，單人攜帶，可以在幾分鐘內部署在平坦表面或屋頂上，能夠自主支持任何兼容無人機，士兵因此不必為服務這些無人機離開安全地點。這種系統非常適合在城市戰區使用，部隊需要無人機持續支援，而經常將無人機操控員暴露在開放區域。

美國海軍陸戰隊正在探索的另一個概念是部署一支機器人部隊，作為排級部隊的有機元素。國防科學委員會2016年編寫的《自主研究》建議，這種無人機“中隊”將由10至40架不同類型的飛機組成：有的攜帶傳感器（視覺、熱，甚至聲學），有的具有干擾或通信有效載荷，其他的可以攜帶武器。如果無人機使用距離指定目標較近的電子戰有效載荷，它們能夠靠近敵人部署干擾器、欺騙發射機和數字射頻存儲收發器，成為強大的電子攻擊武器。

這些部隊將利用無人機自主能力支援本排行動，無需依賴控制無人機的專業操作人員。操作員將使用標準平板電腦或智能手機等設備，或通過手勢或語音命令與無人機進行交互。無人機將共享藍軍跟蹤網絡，保持戰場態勢感知，執行例行監視和觀察，向可能受到威脅的小隊發出突發警報。此外，作戰人員可獲得相關視頻或要求提供某些服務?？梢悦顢y帶武器的無人機在人的監督下攻擊目標。對于所有剩余任務，它們都將自主完成，可能不會與操控人員或彼此保持經常通聯，因此它們可以在通信受到干擾或間歇中斷的情況下工作。

這種中隊將在任務開始時啟動，并將持續在上空飛行直到任務完成，因此，這種飛機應該能夠在頭頂上空徘徊飛行長達12個小時。實際上，當能量不足的無人機返回補充燃料時，個別無人機可以被新無人機取代。這種方法實際上可以無限期地保持對戰場持久監視。根據報告，三人地面機組人員足以完成發射、回收、加油和重新為無人機掛載武器。無人機可以單獨行動，也可以作為合體編隊即“蜂群”行動。報告強調，蜂群應該無處不在，能夠立即作出反應，通常不會像召集空中支援那樣產生延誤。事實上，隊員們可能知道威脅的第一時間就是無人機提醒他們注意威脅存在并請求交戰的時候。其他類型的行動，如干擾或欺騙敵人通信，可以完全自動化。無人機系統自主支持將對情報偵察監視、電子戰和打擊需求立即提供響應。除了這些核心功能外，異構自主無人機還可以通過提供藍軍通信、定位導航授時和藍軍跟蹤，進一步提高部隊作戰效率。異構自主無人機系統中隊能夠在沒有可靠通信的情況下執行任務，這能夠實現在拒止環境或隱身需要通信靜默的情況下完成任務。無人機群能夠維持彈性的指揮和控制網絡，這是通過使用臨時延遲和中斷容忍網絡實現的，該網絡能夠使每架無人機在端到端連接不可用時與本地的同等方和用戶群體合作，使用本地臨時通信鏈進行異步協調。這種服務還將在異步、臨時和分散的過程中共享通用作戰圖，實現傳感器融合和延遲容忍信息交換。

如果從中心基地或艦船發射和回收，10～40架中型異質自主的無人機可為在大片區域行動的小型部隊提供持久掩護。無人機中隊可為前線巡邏部隊提供服務，或者部署在前線哨所，通過接受前線用戶的任務并直接向前線用戶提供服務，其速度是載人駕駛飛機無法達到的。

使用大量無人機的應用利用蜂群相對傳統對手提供的壓倒性優勢。雖然人們常常認為蜂群只是機器人的大集合，但事實上，蜂群技術具有五個決定性特征：數量、個體復雜性、集體復雜性、異質性和人—群互動。

蜂群可以使用許多相同無人機（同質群）或不同類型飛行器（異質無人機群），其中個體機器人執行不同的角色——探路者、傳感器、通信器、引導者和打擊者。在異質蜂群中，每個成員都具有基本智能和協作能力，有一套標準的技能或特定的技能，發揮不同的作用。

蜂群由自主運行的的微型機器人組成，任務由某些無人機領導或在人的監督下進行。發射這種無人機群充滿挑戰，需要特別的后勤準備——使用機載布散器、貨物彈藥、面發射器、地下或海底發射器發射管。一旦無人機升空，鑒于飛機上的能量有限，它們應盡可能迅速和有效地執行任務。利用蜂群根據行動計劃執行任務充滿重大挑戰，美國國防高級研究計劃局、武裝部隊、研究和學術機構目前正利用一系列“蜂群挑戰”演習進行探討。

更智能、更致命

今天，軍方在許多方面使用無人機，主要用于情報、監視和偵察，支持從戰略到戰術層面的所有梯次部隊。無人機還用于執行打擊任務，特別是針對時間敏感目標，這些攜帶監視和通信設備持續飛行平臺，同時配備打擊武器，提供了一種在最短時間內發動攻擊的手段。這些能力使作戰部隊或從事秘密行動的機構能夠在高價值目標消失前實施迅速打擊。

無人機發展面臨的挑戰

無人機行動面臨的挑戰

目前，無人機通常是在低強度戰爭中遂行任務，針對的是沖突地區的叛亂分子或處于防御薄弱的領空，無人機可以依靠來自全球導航衛星系統獲取的位置、導航和定時、先進的通信和衛星鏈接，實現遠程控制。

直到最近，這類行動主要發生在沒有爭議的空域，對手沒有辦法在最低高度以上威脅無人機系統。這種情況正在迅速改變，隨著電子戰能力的擴散，損害了無人機的導航定位和通信能力，以及便攜式防空導彈和防空火炮，它們可以瞄準中低空大型無人機。當無人機在高強度戰爭中執行任務時，這些威脅將變得更加嚴重。大型無人機也容易受到防空火力的影響。因此，在敵對區成功遂行行動需要操作人員獲得行動自由——保持空中和頻譜優勢，并可以進入鄰國行動基地。為實現無人機在當前和未來的沖突中高效運行，必須轉變無人機能力，應對反進入和拒止戰場。

近期的解決方案是為大中型無人機配備自主對抗系統，包括干擾器、電子戰系統以及曳光彈和定向激光等對抗措施。近年來，幾家制造商已經配備這類系統，比如艾爾比特系統公司的Elisra無人機的“輕型長矛”吊艙。“輕型長矛”吊艙形成一個自主和完整的電子攻擊和自我保護系統，加載在無人機的機翼支架上。配備了這類系統的無人機，提升了在高敵對環境中準確收集情報的能力，提高了其抵御嚴重威脅的生存能力。

該系統基于并行工作的多個數字射頻存儲器干擾信道，可以覆蓋更寬的頻譜范圍。低尺寸、重量和功耗使其非常適合在惡劣環境中使用的無人機平臺。

無人機和第三次抵消戰略

這種轉變很可能導致更廣泛更深入地采用無人系統，遠遠超出今天的遠程監督、自動化制導和控制功能。新的能力將幫助、補充和取代對人類太危險而不能實施的有人行動。整合大量無人系統也將引入前所未有的作戰概念，這將挑戰和抵消當前或未來的軍事能力。

這些無人機在大部分任務中能夠在沒有人的互動或監督的情況下運行，在整個任務期間保持靜默。許多無人機將能夠作為蜂群同時運行——數十，甚至數百個個體平臺，同步為一個群體，每個平臺都在為完成共同任務做不同方面的工作。利用這樣的作戰概念，無人機群將能夠消滅敵人的關鍵和最脆弱的節點，如預警雷達、先進的地對空導彈或指揮和控制元素，用消耗性的微型無人機擊垮這些目標。

作戰挑戰

隨著先進電子戰技術、通信干擾和反無人機能力的引入，過去幾十年無人機行動所特有的行動自由正在迅速減少。1990年代和2000年代初率先使用無人機的空軍已經經歷了敵人對非保護數據鏈接的利用，導致作戰任務失敗和人員損失。

軍事規劃人員認為，目前的無人系統將無法執行它們現在在毫無爭議的環境中執行的任務。因此，需要對當前無人機進行重大改進，為其在反進入和區域拒止環境中行動做好準備。這種變化歸因于三個主要領域：集成受保護、更堅固的導航輔助設備、強化的數據鏈和更智能的自動駕駛儀將為無人機在爭議空域中的行動做好準備，但這不會幫助其在敵人先進的地對空導彈和敵對戰斗機等反進入環境中生存。

為能夠在高威環境中生存和發揮作用，無人機必須轉變。它們必須隱身，更加自主，并且可以從防區外行動，或者可作為消耗或冗余系統。以下是一些認為能夠促成未來無人機能夠在反進入/拒止環境中生存和成功完成任務的一些改進：

·隱身性

為了能夠在拒止領空下生存，空中平臺必須保持最低的雷達、熱學和電子特征。無人平臺由于不受到人類生命支持的限制，它們的塑形和設計可以盡量減少所有這些領域的特征。例如，半隱形無人機可以保持最小化特征的飛行路徑，逃避遠距離探測。自主維持任務控制利用低截獲概率通信，實現有限的數據鏈活動。

·生存性

使用電子對抗進行自我保護，無人機可以使用相對低功耗的電子對抗措施抑制自身特征。無人機可以使用自主運行和強大的網絡保護對抗對手對航空電子設備和任務系統的攻擊。

·防區外

在線性戰場，遂行遠程感知的能力將使無人機遠離地對空導彈和敵人的攻擊。這種同樣的屬性將使無人機能夠通過合成孔徑雷達、海上監視和信號情報收集協助完成作戰任務，同時與敵方防空保持安全距離。

·可消耗性

無人機技術作為未來運輸、商業應用和大眾娛樂玩具平臺，變得越來越便宜，隨著平臺、航空電子設備、傳感器、處理器和能量源變得更加強大而更加強大，隨著智能化新算法提供復雜功能而更加智能。隨著技術成本降低，無人機將成為消耗性產品，發揮智能和自主“空中盤旋武器”的作用，擾亂或摧毀敵方主要目標。這類武器今天已經少量地投入使用，主要應用在人類控制或監督的任務中。

單兵攜行傳感器

為在戰術層發揮出色使用，微型無人機多設計為堅固耐用，士兵即使在壓力情形下也能進行簡單直觀的操作，在這種情況下，自主性最具價值。這意味著快速啟動、校準、位置設置和通信配對，使無人機盡快上線。

美國陸軍計劃在2018年之前為單兵配備基于無人機的單兵自主傳感器，并正在評估此類應用的不同解決方案。要求包括重量150g，飛行時間15min，耐風度達到15kn。陸軍使用了FLIR Systems公司的PD100“黑大黃蜂”無人機，其他新型納米無人機包括航宇環境公司的“狙擊手”和PSI公司“快眼系統”的一種小型可折疊無人機。

多旋翼革命成為一種顛覆性能力，這源于2010年為愛好者開發的玩具技術。如今的商用無人機技術與傳感器、圖像處理和通信能力相結合，超過了國防工業技術的投資和能力。自主性作為所有這些商業系統中一個關鍵因素，對于軍用無人機執行長航時任務、擁有更好的通信，智能化執行任務也很重要——所有這些都以可承受的成本實現。

盡管投入巨大，期望很高，但最先進的自主飛行模式并不是軍用無人機，而是為娛樂攝像設計的微型無人機。例如，大疆公司制造的最新無人機已經包括基于深度學習人工智能自主避障，使無人機能夠在樹林、海浪或城市地形等混亂環境飛行時，跟蹤地面移動目標時，安全地跟蹤目標、物體（或操作員）。這種跟蹤可以使用標簽、物體或人臉識別，為軍用和安保應用提供強大的選擇。使用“火花”納米無人機時，設計人員可以通過直觀的飛行控制手勢對飛行器編程并與其互動，或者使用虛擬現實眼鏡直接從無人機的相機上查看任務。這些能力比軍事和安保行動中使用的能力先進得多。

能夠更好地測量深度和運動的下一波攝像機已經出現。量宏科技（InVisage）公司使用量子薄膜技術（QuantumFilm technology）的940nm“火花”4K系列近紅外攝像機現在可用于智能手機和無人機。量子薄膜技術提供了標準CMOS傳感器的替代方案，經過優化設計，可進行深度檢測、3D映射和手勢跟蹤。

“火花”相機的一個關鍵優勢是其處理速度?！耙?0m/s的高速飛行實現自主運行，無人機和其他無人飛行器至少需要半秒識別出即將出現的障礙物，另需要半秒時間改變軌跡或減速，以回避障礙物。這意味著20m準確測距至關重要”，量宏科技公司總裁兼首席執行官杰斯·李表示。雖然超聲波傳感器有效距離是5米范圍，但基于“火花”的微型激光雷達的有效距離達20m。根據量宏科技公司報告，隨著性能提高，很快能夠達到100m以上。