无人机操控有多难

　　无人机操控有多难

　　■周 一 张苏豪 李家奇

　　前段时间，俄罗斯宣布即将发展控制攻击无人机群的空中指挥所。这种指挥系统，不但能控制新一代无人机对数百乃至数千千米外的目标实施打击，还可以和不同军兵种装备进行联合。这次尝试，是针对无人机指挥控制模式的一次革命性创新。

　　近年来，不论美、俄等传统军事大国，还是以色列、瑞典、土耳其等军工领域的新兴强国，都在加紧研发新型无人机。无人机控制技术被誉为“无人机的大脑”，直接影响到无人机作战的实际效能。想要控制无人机完成任务，就像隔山打牛一般，操控人员要在几千米甚至几千千米外的距离遥控操作，难度可想而知。世界各国在无人机控制技术上投入了大量人力物力，但实际飞行中，由控制系统引发的故障依旧屡见不鲜。

　　那么，无人机控制的难点到底在哪里?想要为无人机“掌舵”需要攻克哪些技术关卡?无人机控制与战斗机操控又有什么区别?本期为您一一解答。　　

无人机“蜂群”作战想象图。资料图片

　　无人机的“成名之路”

　　1914年，第一次世界大战的战火正酣。

　　战争中，飞行员的平均死亡率高达16%。在这种情况下，英国的卡德尔和皮切尔两位将军，向英国军事航空学会提出一项建议：研制一种不用人驾驶、使用无线电操纵的小型飞机——让它飞到某个目标区域上空，投下装备好的炸弹，来代替飞行员执行任务。

　　此时，有人机的发展尚处于起步阶段，研制无人机无疑是异想天开。不出所料，操作人员通过无线电控制小型飞机起飞升空，还来不及高兴，无人机就突然改变方向，失控坠落。在众人惋惜的目光中，无人机的第一次尝试以失败告终。

　　试飞失败，并不意味着无人机的设想不可行。相比于有人机，无人机拥有制造成本低、战斗损失小等显著优点，令各国科研人员心动不已。无人机作战控制技术研究，也就此拉开序幕。

　　1935年，“蜂王号”无人机问世，标志着无人机时代的真正开启。然而，由于动力不足、机载设备侦察精度较低、无法完成远距离通信等因素，无人机在当时主要承担着靶机和自杀式攻击机的功能，在战场建设上处于非常边缘的位置。

　　20世纪60年代，新型电子工业崛起，带动无人机技术迅速发展。一架架新型无人机如冉冉升起的新星，在战争中崭露头角。越南战争中，“火蜂”系列无人机总计飞行500多次，承担了电子窃听、电台干扰、抛撒金属箔条以及为有人机开辟通道等任务。等到2001年，在阿富汗战争中，美国的“捕食者”无人机可以携带反坦克导弹对地面目标进行攻击。这标志着无人机已经进入察打一体的发展新阶段。

　　2020年，在土耳其发动的“春天之盾”军事行动中，无人机完成从配角到主角的“华丽转身”，成为空中打击主力。无人机开始大规模应用于作战行动，并取得重大战果。

　　近年来，世界各国纷纷加快研制无人机的脚步：美国先后装备过60多种型号的无人机;以色列生产的“探路者”“苍鹭”“赫尔墨斯”等无人机出口至10多个国家，受到广泛关注;土耳其的“旗手”TB-2无人机在多次局部冲突中表现亮眼……无人机逐渐步入全球瞩目的军工舞台中央。

　　然而，取得累累战果的同时，无人机也接连不断地暴露出自身问题。报道显示，自2001年到2013年底，美军超过400架不同类型的军用无人机发生坠毁。在无人机的“成名之路”上，如何实现有效精准的操控，依然是其“关键技术中的关键”。

　　集群进攻，组建“神经网络”

　　自然界中，当蜂巢遭遇威胁时，巢中成百上千只蜜蜂会倾巢出动，舍身攻击敌人。20世纪90年代末，美国国防部高级研究计划局从蜂群中获得灵感、吸取经验，率先提出了无人作战“蜂群战术”。

　　历经数十年发展，直到“伯克”级驱逐舰的“宙斯盾”防空系统被无人机蜂群突破，才标志着无人作战“蜂群战术”初步成熟。数以千计的无人机，对决策控制系统提出更高要求。每架无人机都要通过集群算法，完成收集数据、汇总数据、空中编队与执行攻击指令等一系列任务。

　　除此之外，有些国家尝试研制可以直接使用强电磁攻击的反无人机武器，在无人机“蜂群”所处地域形成磁暴，让机上所有电子信息设备陷入瘫痪，使无人机完全丧失战斗力甚至直接坠毁。

　　高度复杂的控制系统和日益强大的针对性武器，给无人机的作战控制带来了更多挑战。集群作战的无人机需要打通3道难关，才能完成战场上的涅槃——

　　第一关，建立“控制中枢”。需要以母机作为“蜂窝”，投放一定规模数量的无人机“蜂群”，模拟自然界生物集群编队飞行。母机的集成控制中枢，要将控制指令实时并平行地传输给多架无人机，指挥无人机群完成作战任务，对目标实施精确打击。

　　不过，这一技术仍面临难题。能够大规模存放无人机的平台屈指可数，一台母机可携带的无人机数量有限，无人机数量过少则无法对敌人造成有效打击。因此，找到一个合适的用于投放无人机的平台至关重要。平台越大，“蜂群战术”的作战效果才越突出。

　　第二关，打通“关键链路”。战场上，数据信息受到瞬息万变的战斗态势影响，随时发生变动。在此情况下，无人机与控制中枢能否做到信息紧密联通就尤为重要。完成作战控制，必须及时准确地获取有效目标信息，并通过数据链路传输到无人机上，以便根据情况随机应变。

　　当前研究对目标信息探测、目标状态评估等方面，进行了大量理论和实践探索。想要实时获取信息，并通过控制中枢立体化传输到每一架无人机上，需要数据链路具有较强的稳定性和抗干扰能力。

　　第三关，实现“实时共享”。在控制中枢的指令下达时，不同位置的无人机也面临着千变万化的战场局势。更快、更全面地掌握战场动态，相当于拥有更多的“眼睛”和“耳朵”。实现无人机个体间的实时信息共享，有利于在战场上占据先机与优势。

　　尽管如此，由于作战过程中，无人机绝大多数时间在进行快速移动、数量改变、位置变化，通信系统整体处于实时动态反复破碎再重组的状态，通信质量也会受到影响。同时，无人机之间的频繁通信容易导致信息数据过载，超出系统的处理极限，使得重要信息无法及时传达。

　　打造无人机的“空中大脑”

　　无人机能飞多远?

　　RQ-4A无人机给出的答案是，26000千米。

　　出色的飞行距离，让这架无人机获得“全球鹰”的称号。然而，仅在2018年内，就有2架RQ-4A无人机在任务途中坠毁。

　　与有人机相同，无人机作战也遵循“一寸长、一寸强”的原则。让无人机飞得更远，向来是各国科研人员的研究目标。但无人机一旦飞行超过一定距离，受到地形、磁场、信息传输等因素影响就更大，仅靠地面控制站很难完成任务。为此，科研人员提出空中指挥所模式，希望通过前移控制站强化对无人机的控制。

　　最初，科研人员尝试将直升机作为空中指挥所的载体。让直升机跟随无人机协同作战，既可以观察无人机状况，也能建立起稳定可靠的数据连接。可这一想法还没投入实践，就很快被否决。战场环境瞬息万变，直升机普遍升限低、机动性差，在作战行动中无疑是“活靶子”。

　　那么，该如何安全有效地控制无人机作战?

　　不同国家有不同解决方法。美国“捕食者A”无人机设计之初，就在无线数据链上开创性地采用卫星中继通信技术。一方面，在机头上方安装远距离卫星通信天线，用于卫星与无人机之间的数据传输;另一方面，将卫星数据链终端设置在一辆“悍马”高机动越野车上，进行地面控制站与卫星间的数据传输，通过越野车这个中转站提升控制精准度。

　　俄罗斯深入挖掘空中指挥所的可行性，提出了两种指挥平台——改装伊尔-76MD-90A大型军用运输机，用于大中型察打一体无人机及无人战斗攻击机的指挥控制，承担空中作战、远程空地精确打击、战略侦察监视等任务;改装米-38中型运输直升机，负责中小型察打一体无人机的指挥控制，主要面向低空、超低空的空地作战。

　　传统的综合地面控制站只能在陆地机动，空中指挥所却可以“插上翅膀飞翔”。这为无人机指挥控制模式带来全新可能：不仅缩短了无人机控制链路，改善卫星中继通信的延迟问题，还能提升抗干扰能力。此外，空中指挥所也可以采用卫星中继通信技术，作为与无人机保持数据联通的辅助手段，从而形成双路通信、互为备份的冗余模式。

　　未来，无人机指挥所有望完成从地面到空中的跨越。军用作战无人机通过人工智能等高新技术加持，也将更加适应日益复杂的新型战争环境，以及未来高烈度、高技术的战场需求，登上更大的历史舞台。