淺析無人機在高原多云起伏地形條件下的偵察方法

肖能博 黃源 齊萌 汪關信

當今國際環境復雜，以美國為首的西方國家對我國采取遏制戰略，境外敵對勢力對我國邊境的騷擾日趨頻繁，特別是在西南邊境地區。在這些地區加強對敵方的偵察監視，能夠有效保證國土安全。

西南邊境屬高原地形，海拔較高，山脈崎嶇，溝壑縱橫，且氣候特殊。無人機相較有人機，滯空時間相對更長，能更好適應高原惡劣環境，因此無人機遂行高原環境下的偵察任務更具優勢。

但無人機在遂行高原條件下的偵察任務時，會受到山體遮擋、氣象等因素影響，導致目標偵照窗口期短，進行有效搜索、跟蹤監視目標困難，云層干擾對偵察行為的影響具有顯著性。

無人作戰飛機高原地區執行偵察任務影響因素

近年來，隨著無人機技術的高速發展，無人機搭載多載荷遂行作戰任務已成為常態。在高原地區的偵察任務中，無人機可搭載可見光、紅外、合成孔徑雷達等多個載荷來適應不同的偵察條件。無論是哪種偵察載荷，在硬件條件不變的前提下，通過降低平臺高度的方式能夠顯著提高地面分辨率。然而，由于高原地區復雜的地形地貌和獨特的氣候特點影響，無人作戰飛機在高原執行偵察任務時，平臺高度將受到一定限制，進而影響平臺偵照效果。無人作戰飛機在高原環境遂行偵察任務，受高空云層和山地起伏地形兩方面因素影響較大。本文從高原地區云層和云量、高原地區低高度飛行和氣流紊亂三個方面分析了無人作戰飛機在高原地區執行偵察任務的影響因素。

云層與云量

無人機高空對地偵察，其搭載的任務載荷性能受氣象因素影響最大。無人作戰飛機穿云飛行易導致結冰、遭受雷擊等危險情況發生，嚴重影響飛行安全。高原地區云量常年在40%以上，夏季甚至可達70%，無人機執行任務前需謹慎考慮氣象因素影響，如符合出航及執行任務條件，在航行期間也須實時通過任務載荷密切關注周邊云層情況，遇有情況及時修改任務航線或改變飛行高度，進以規避云層。

高原地區云層和云量特征總體上可以用“低云層，高云量”這六個字概括。云層較低，云量較大，將會對無人機偵照效果和飛行安全造成較大影響。高原環境復雜，低云、厚云對無人機飛行安全和航空偵察會造成負面影響。高原地區低云大多在距離地面1-2km，中云大多在3-5km。我國西南方向邊境地形以高原高山為主，海拔高、地形突變明顯復雜，使用無人作戰飛機執行偵照任務時，需要綜合考慮全年季節的云量特點，盡量避免云層濃厚的季節和時段，尤其是避開受印度洋暖濕氣流影響較大的1-5月時段。如果需要在云層濃厚的時段執行任務，需根據飛行器承載壓力，有針對性的制定偵察策略。

海拔較高，能降低的高度有限

高原地區山脈連綿，山體海拔高，地形地貌復雜，為了保證飛行安全，能夠降低高度是有限的。但是由于山體的遮擋作用，使得過高的平臺高度無法達到理想的成像條件，這對后續的判讀、分析和研判造成了較大的困難。因此，如何精準把握平臺高度，對于飛行安全和偵察效果來說是至關重要的。

無人機對目標精確偵察時需要盡量靠近地面飛行。高原地區地形突變大，為確保飛行安全，無人機需要有廣闊的飛行視野，以提高通視能力，提前發現和規避地形障礙。研究表明，高原地區和濃厚云霧都會造成無人機通視性顯著下降。同時，山體遮斷和云層散射都會影響信號傳遞，在Ku波段、C波段等頻道上都有一定影響。在高原地區放飛無人機必須要注意安全，提高飛行高度，避免穿越云層和山體。

氣流紊亂，難以控制

在高原地區，飛機低高度（相較平原環境，高原地區相對海拔高度已屬中高空）飛行，會受到較強的上升氣流和下沉氣流的影響，甚至會遭遇風切變或者湍流等劇烈的氣流變化。雖然無人作戰飛機的飛控系統擁有一定的處理能力，但是如果飛行高度過低，飛機就沒有充足的時間進行處理，飛行安全隱患大。

高原地區平均風速高，空氣與地面溫差大，氣動強勁。距離地表越近，湍流的影響與地表裸露情況的關系越密切，無人機在高原地區飛行必須估計復雜湍流、切變、氣流團對飛行安全的影響。必要時，無人機需要盡可能遠離地面，防止裸露地表造成的湍流對無人機飛行安全造成威脅。

高原地區無人作戰飛機執行作戰任務時無法顯著降低高度，再加上高原地區云量較大，也就導致了目標偵照窗口期短，有效搜索、跟蹤監視目標困難。

無人作戰飛機高原環境高空偵察方法

大視場找窗口，小視場找目標

在高原地區云量較大、低空云較多的情況下，想要對任務區域進行高精度偵察是十分困難的，偵察時云層的遮擋也會使偵察效果大打折扣，所獲取的圖像的質量也會大幅度降低。如何規避云層的影響是實現偵察任務目標的重中之重。

首先根據既定任務目標，導引觀察當前時刻大視場情況下是否存在云層空隙，找到云層空隙后，則可飛行至云層空隙進行偵察，從而減小云層對偵察的影響。若低高度無法發現云層空隙，可適當采取升高飛行高度、盤旋機動飛行的方式，在通視條件更好的大視場模式下進行觀察尋找。

在觀察云層空隙的過程中，還要綜合考慮云層的流動方向、當前時刻的云層空隙，可能一段時間后隨著云層的流動就不適宜偵察；而有些云層當前時刻沒有空隙，一段時間過后，可能會出現適合偵察的云層空隙。找到云層空隙之后，即可根據既定的任務目標，在小視場內進行更加精細的偵察。在此過程中也要時刻注意云層的變化，避免穿云飛行。

地形匹配判讀法

高原地區的既定目標所在的區域，地形通常較為復雜，可采用地形匹配判讀法輔助進行偵察。山體之間相互遮擋，回暖會對無人機和偵測目標的通視性造成影響。既定目標有些位于山脈之間的溝壑中，有些隱藏在山脈背面，山體掩擋、霧霾、高空云層等不利因素，使得難以直接對目標進行有效偵察。因此，可通過實時規劃航線來規避山體和云霧的遮擋，繞開遮擋點位，尋找有效偵察窗口位置。并結合目標的隱藏特點，對溝壑、山體背面等特殊地形進行重點偵察、研判。結合這些標志性地物，能夠更加有效進行偵察。

靈活切換使用任務載荷

在高原地區，一年中不同季節、一天中不同時段的氣象條件都有不同。根據這些氣象條件，靈活切換使用任務載荷。氣象條件較好時，使用地面分辨率較高、較易判讀的可見光成像偵察載荷，采取“大視場找窗口，小視場找目標”的方法，尋找合適的窗口進行偵察；在氣象條件不好時，可靈活切換為紅外載荷或者合成孔徑雷達進行偵察。何時需要切換任務載荷、切換哪種任務載荷，就需要載荷操控員根據具體情況進行判斷。

當前，各國運用無人機執行偵察、監視和情報任務，仍以采用可見光CCD攝像機成像為主。實際運用中，可見光成像平臺以其成像圖片直觀可見性、情報判讀以及情報處理難度較低等優勢，見長于紅外行掃儀和合成孔徑雷達。尤以高原環境高空偵察任務為典型代表，很多種類紅外行掃儀和合成孔徑雷達受技術發展限制，針對高空多云環境和地形起伏較大、山巒疊嶂以及偵察目標同地表溫度溫差較小等成像條件，成像質量不佳，對情報人員執行后續情報判讀和情報處理工作造成較大挑戰。因此，對于大多數任務，靈活運用光電平臺遂行偵察任務，進而有效完成任務目標，是以現階段快速有效形成戰斗力的關鍵途徑和戰法研究的重要課題。

結語

無人作戰飛機在高原地區執行偵察任務時，由于高原地區的氣候、地形情況特殊，常規的偵察方式難以對高原地區的偵察目標進行有效的偵察。本文分析了高原地區的云變化情況，根據高原地區云變化特點，以及高原地區地形、高空風的特點，有針對性地進行分析，提出了“大視場找窗口，小視場找目標”的方法，用以規避高原地區云層的影響；提出“地形匹配判讀法”，用以進行高原地區既定目標的搜索；針對高原地區氣象條件變化快 的特點，提出使用靈活切換任務載荷的方式，進行多個維度的偵察，可大大改善偵察的效果。這對高原地區無人作戰飛機執行偵察任務具有重要意義，可供從事本專業的人員參考使用。