小（微）型無人機(jī)戰(zhàn)場應(yīng)用探討

張帆 劉姣龍

66133部隊 北京 100043

引言

隨著無人機(jī)進(jìn)一步向隱身化、多能化、小型化等方向發(fā)展，其運用領(lǐng)域?qū)⒌玫綐O大拓展。小型無人機(jī)用途廣泛，效費比高，無人員傷亡，機(jī)動性能好，使用方便，能夠適應(yīng)低烈度戰(zhàn)場環(huán)境，研究小型無人機(jī)的戰(zhàn)場應(yīng)用問題可為今后無人機(jī)的技術(shù)發(fā)展方向提供參考。

1 小型無人機(jī)概況

無人機(jī)（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）顧名思義為“無人駕駛的飛機(jī)”，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)，根據(jù)飛機(jī)外形的大小，可將無人機(jī)劃分為微型、小型、中型和大型無人機(jī)。微小型無人機(jī)的翼展和長度小于15cm（如圖1所示），大一點的則在幾十厘米至幾米之間。

圖1 微小型無人機(jī)

小型無人機(jī)的出現(xiàn)，得益于新型制造方式的出現(xiàn)以及微型電子技術(shù)的發(fā)展，使小型無人機(jī)跨入了一個全新的發(fā)展領(lǐng)域。小型無人機(jī)因結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、尺寸小、成本低，尤其是多旋翼無人機(jī)，能夠垂直起降、自由懸停，可適應(yīng)于各種速度及各種飛行航路，從而可在軍用領(lǐng)域擁有廣闊的前景。

1.1 更輕的控制系統(tǒng)

20世紀(jì)90年代，MEMS技術(shù)（機(jī)載微型機(jī)電系統(tǒng)）得到發(fā)展，重量僅為幾克的導(dǎo)航系統(tǒng)被研制出來。它是微電路和微機(jī)械按功能要求在芯片上集成的一個獨立的智能系統(tǒng)，主要由傳感器、制動器、電源、信號處理和控制電路組成。它的尺寸為微米級至納米級，因此整個系統(tǒng)的體積非常小，并采用單晶硅材料，在機(jī)械特性方面要比超級合金或鈦等材料具有更好的電氣特性。

1.2 更好的成像系統(tǒng)

小型無人機(jī)具有更優(yōu)異的航拍功能，即使是攝影外行，利用無人機(jī)也能拍攝出高清的照片。而航拍功能主要與無人機(jī)的飛行控制、云臺技術(shù)（即掛載設(shè)備的穩(wěn)定技術(shù)）以及圖像傳輸技術(shù)有關(guān)。

飛行控制，對于多旋翼無人機(jī)而言，它們對外界和自身系統(tǒng)干擾敏感，所以飛行控制算法極為重要。目前，已經(jīng)實現(xiàn)了多旋翼無人機(jī)定點懸停和軌跡跟蹤飛行控制。

云臺技術(shù)，主要分為固定和電動云臺兩種。現(xiàn)在的云臺技術(shù)，已經(jīng)能夠保證航拍時的畫面有全方位的穩(wěn)定性，保證畫面清晰、穩(wěn)定（如圖2所示）。

圖2 無人機(jī)航拍示意圖

圖像傳輸技術(shù)，是衡量無人機(jī)圖像傳輸性能的關(guān)鍵因素，2.4GHz是目前小型無人機(jī)主流使用的頻段，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離高帶寬的無線視頻傳輸[1]。

1.3 更便捷的動力來源

小型無人機(jī)的動力主要以鋰聚合物電池為主，具有能量密度大、重量輕、耐電流數(shù)值較高等特點，但小型無人機(jī)的尺寸限制它無法搭載大體積的電池。因此在電池能量密度還未取得重大突破時，小型無人機(jī)還不能長時續(xù)航。

1.4 更新的制造材料

碳或玻璃纖維管、片，這兩種材料是制造多旋翼無人機(jī)的主要原材料。此外，發(fā)泡聚乙烯輕巧、堅固、容易制作，成為小型固定翼無人機(jī)流線型外殼和機(jī)身的標(biāo)準(zhǔn)制作材料，如美國的RQ-11“涂鴉”無人機(jī)，固定翼展1.3m，質(zhì)量不足2kg，士兵手持即可放飛（如圖3所示）。

圖3 士兵手持無人機(jī)放飛示意圖

1.5 行動更加靈活，更便于隱藏

無人機(jī)在作戰(zhàn)時便于隱藏，能快速識別目標(biāo)，甚至進(jìn)行偷襲，能夠為戰(zhàn)爭進(jìn)行很好的服務(wù)，提高戰(zhàn)爭的成功率。無人機(jī)能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離，精準(zhǔn)的偵查識別，由于有技術(shù)的支持，無人機(jī)識別不會出現(xiàn)錯誤，它能更加有效地助力軍事作戰(zhàn)，提高作戰(zhàn)成功率，降低人員傷亡。

2 小型無人機(jī)戰(zhàn)場應(yīng)用

小型、輕便、可操控的無人機(jī)可以廣泛地應(yīng)用到軍事領(lǐng)域。

2.1 戰(zhàn)場偵察

戰(zhàn)場偵察是無人機(jī)應(yīng)用到戰(zhàn)場最主要，也是最傳統(tǒng)的一種行動樣式。小型無人機(jī)可同時或分別攜帶先進(jìn)輕便的光電、紅外、攝像及雷達(dá)探測裝置，在多種區(qū)域內(nèi)執(zhí)行大型無人機(jī)不宜執(zhí)行的各種偵察任務(wù)。現(xiàn)代小型無人機(jī)的偵察優(yōu)勢在于可將無人機(jī)安裝多個攝像頭，其中兩個位于前部，兩個位于底部，再加上一個持續(xù)在拍攝4K視頻的主攝像頭。這些攝像頭拍攝的圖片將通過一個計算機(jī)視覺軟件，構(gòu)成一個供無人機(jī)智能導(dǎo)航的3D場景，可以更直觀、全面地展現(xiàn)戰(zhàn)場地理環(huán)境。另外，士兵只需要通過配套的智能手表就能控制無人機(jī)的升降，以及其他各種操作即可。小型無人機(jī)可在廣闊的戰(zhàn)場上承擔(dān)戰(zhàn)術(shù)偵察任務(wù)。

2.1.1 戰(zhàn)場目標(biāo)識別。目前，小型民用無人機(jī)對于色彩的識別性能非常高，在作戰(zhàn)時它能精準(zhǔn)快速地識別目標(biāo)。如果在偵查中人眼無法識別的部分可以用無人機(jī)進(jìn)行識別，這樣能夠提高作戰(zhàn)的工作效率[2]。

2.1.2 戰(zhàn)場監(jiān)視與目標(biāo)引導(dǎo)。在激烈的戰(zhàn)爭中很難人為地將戰(zhàn)場的一些情況及時傳回，但是利用小型民用無人機(jī)可以做到。利用小型民用無人機(jī)能夠有效保障作戰(zhàn)部隊全面掌控戰(zhàn)場動態(tài)，如果在戰(zhàn)爭中發(fā)生意外事故，可利用小型無人機(jī)進(jìn)行作戰(zhàn)計劃的調(diào)整，保證對戰(zhàn)爭局面的有效控制。

2.1.3 挖“地鼠”。“地鼠”是一種隱藏的地下偵查方式，這種偵查方式比較隱蔽，如果采用人而進(jìn)行偵查，很難發(fā)現(xiàn)敵方的目標(biāo)，但是采用無人機(jī)，可利用熱成像技術(shù)，對敵方的潛伏人員進(jìn)行偵查，能快速發(fā)現(xiàn)敵方人員。同時能根據(jù)敵方部署來進(jìn)行相對應(yīng)的作戰(zhàn)布局，這能保證快速攻敗敵方，降低我方傷亡率，取得作戰(zhàn)勝利。

2.2 電子干擾

由特戰(zhàn)小分隊放飛小型無人機(jī)抵近目標(biāo)，通過直接發(fā)射干擾性、壓制性電磁信號，或使用無源干擾設(shè)備器材等方式，對敵指揮通信系統(tǒng)、地面雷達(dá)和各種電子設(shè)備，以較小干擾功率產(chǎn)生較強的干擾效果。特別是對防空雷達(dá)，不僅能干擾雷達(dá)波束主瓣，還能從波束旁瓣進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)，擴(kuò)大對目標(biāo)雷達(dá)的干擾范圍；誘餌小型無人機(jī)可先于攻擊編隊進(jìn)入對方前沿陣地上空，誘使其防空雷達(dá)開機(jī)或者防空武器開火，暴露其雷達(dá)頻率和陣地位置，為后續(xù)打擊提供參數(shù)。

2.3 小型無人機(jī)蜂群

小型無人機(jī)蜂群能夠為部隊執(zhí)行緊急近距空中支援任務(wù)，通過分散化的補給投放為部隊提供補給，在大規(guī)模攻擊開始前為部隊執(zhí)行偵察任務(wù)，形成備份空中通信網(wǎng)絡(luò)，或參與大規(guī)模電子戰(zhàn)。在戰(zhàn)術(shù)層面，小型無人機(jī)組成的小型群組能夠迅速部署進(jìn)行空中突襲獲取暫時的優(yōu)勢。總之，小型無人機(jī)不能取代大型空中平臺，但能夠完成一些戰(zhàn)術(shù)空中任務(wù)，對大型平臺的能力進(jìn)行補充，或者為小型機(jī)動部隊提供持續(xù)空中掩護(hù)[3]。

3 小型無人機(jī)的主要缺點分析

第一，無人機(jī)航程短。由于無人機(jī)體型小所以續(xù)航能力不高，它不能搭載大型大帶寬通信設(shè)備，工作距離有限，所以在執(zhí)行工作時一定要控制好時間。第二，無人機(jī)易受天氣干擾，當(dāng)雨雪冰雹天氣時，它無法正常工作。第三，無人機(jī)無抗電磁干擾能力。在受到地面干擾時，能力會失效。第四，無人機(jī)應(yīng)變能力差，在遇到突發(fā)狀況時，無人機(jī)不能處理事故，只會毀壞。第五，無人機(jī)在高水平作戰(zhàn)中起不到太大的作用，很容易被破壞。

4 未來發(fā)展

未來的小型無人機(jī)平臺能夠滿足相當(dāng)一部分的小型空中力量的需求。營級以下的部隊將不再依賴少量的高精尖裝備來支持對地作戰(zhàn)，而是直接控制成本較低的小型無人機(jī)平臺以補充傳統(tǒng)飛機(jī)的能力。同時，計算機(jī)感知和認(rèn)知能力的改善將使小型無人機(jī)系統(tǒng)在沒有人類控制和引導(dǎo)的情況下獨立執(zhí)行更多的任務(wù)。計算機(jī)視覺等新興技術(shù)使自制裝備能夠?qū)崿F(xiàn)戰(zhàn)場上的自我導(dǎo)航和目標(biāo)識別，并根據(jù)人類設(shè)定的規(guī)則與目標(biāo)進(jìn)行交互。

5 結(jié)束語

隨著5G技術(shù)的出現(xiàn)，民用無人機(jī)在未來會有更高的技術(shù)，根據(jù)國家的發(fā)展方向，地方以及企業(yè)要不斷創(chuàng)新，為我國的軍事發(fā)展提供動力，推動無人機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展。具體發(fā)展：①培養(yǎng)更多的專業(yè)人才，為無人機(jī)發(fā)展提供堅實的基礎(chǔ)。②給予足夠的資金，提供充足的人才，讓無人機(jī)技術(shù)得到突破。③技術(shù)的發(fā)展能夠讓人機(jī)內(nèi)部的電池載量更大，能夠讓無人機(jī)飛得更遠(yuǎn)。④增強無人機(jī)的抗干擾能力，讓無人機(jī)避免受到電磁的干擾，確保無人機(jī)能夠正常的使用。⑤調(diào)整好無人機(jī)的價格，平衡市場。以上幾點都是無人機(jī)未來的發(fā)展方向，希望在未來技術(shù)成熟的時候都能夠全部實現(xiàn)。并且在未來作戰(zhàn)的方向也會向著電子戰(zhàn)的方向發(fā)展，無人機(jī)在這方面具有先天優(yōu)勢，未來應(yīng)更重視無人機(jī)的研發(fā)與新技術(shù)應(yīng)用，為我國電子戰(zhàn)獲取成功提供保障。