<rt id="6imga"></rt><tr id="6imga"><xmp id="6imga">
<rt id="6imga"></rt><tr id="6imga"><xmp id="6imga">
<tr id="6imga"><xmp id="6imga">
<rt id="6imga"><optgroup id="6imga"></optgroup></rt><tr id="6imga"><xmp id="6imga">

AI賦能無人作戰系統,通信問題如何解決

20世紀90年代以來,在微電子、計算機、導航、通信、動力、自動控制、新材料、人工智能等諸多高新技術的共同推動下,無人作戰系統進入了前所未有的蓬勃發展階段。各種無人作戰平臺之間以及與有人系統之間的控制信息和業務信息如何安全可靠傳輸,如何組網協同工作,面臨許多亟待解決的問題,需要突破諸多關鍵技術。

無人作戰系統通信的特點

無人作戰系統通信主要完成無人平臺任務信息傳輸和遙控、遙測、跟蹤定位等功能。從覆蓋范圍來看,無人作戰系統通信可分為兩類,一類是無人平臺的內部通信,另一類是無人平臺與地面控制站之間,以及無人平臺與其他有人平臺的外部通信。從用途來看,無人作戰系統通信又可分為平臺任務信息的傳輸鏈路(如無人偵察機傳輸的偵察情報信息鏈路或無人中繼通信飛機的信息轉發信道)和對無人平臺的控制鏈路(無人機的遙控、遙測和跟蹤定位鏈路)。就無人平臺本身而言,控制鏈路顯得尤為重要。

對應有人作戰平臺通信,無人作戰平臺通信同樣面臨電磁波傳播特性、信道模型等問題,物理層信號設計需要解決的問題完全相同。比如,空間傳輸多徑影響是相同的,水下無人平臺通信同樣面臨電磁波急劇衰減的挑戰。

與有人作戰平臺通信相比,無人作戰平臺缺少了人員實時操作,其通信的特點主要體現在以下六個方面。

一是時效性要求更高。無人作戰平臺的通信鏈路,尤其是控制鏈路,基本上采用標準化格式,具有顯著的數據鏈特征,以保證時效性需求。

二是可靠性要求更高。無人作戰平臺的人工干預在遠端,平臺智能化要求更高,在自主控制、接收、處理等方面,要求通信鏈路具有更高的可靠性。

三是安全性要求更高。通信鏈路特別是控制鏈路是無人平臺的命脈,如鏈路受干擾導致中斷,空中的無人機就像斷了線的風箏,飄忽不定。若控制鏈路被敵方接管,情形自然更糟。

四是通信鏈路不對稱性更突出。上下行信道數據傳輸能力明顯不對稱,傳輸業務數據的下行信道的數據速率遠高于傳輸測控指令的上行信道。

五是設備小型化要求更高。由于無人作戰平臺空間小,對通信設備的尺寸、重量、功耗和散熱性要求更高。

六是平臺間組網要求更高。由于無人作戰平臺的高機動性、自主運行等特征,以及視距通信距離限制等因素,使得平臺間組網(其中包括無人平臺相互之間的組網,也包括有人和無人平臺之間的組網)和網絡控制相比于有人作戰平臺更加困難。

無人作戰系統通信發展現狀及趨勢 

無人作戰系統從空間分布上分為三類,空中各類無人機、地面各種無人戰車、水面無人艦艇和水下無人潛航器等。

無人機

目前,無人機已進入體系化、規模化發展階段。無人機內部通信系統一般采用有線通信方式和總線式結構,外部通信系統多采用“三合一”和“四合一”的綜合信道體制。

“三合一”主要指的是跟蹤定位、遙測、遙控采用統一的載波體制,進行一體化設計,公用一個傳輸信道,而使用另外單獨的下行信道傳輸各類業務信息;“四合一”是指跟蹤定位、遙測、遙控信息和業務信息共用一個信道傳輸。

“四合一”綜合信道體制集成度高,對通信資源的利用率高,在現代無人機數據鏈中得到廣泛應用,“三合一”體制可針對控制信道數據率一般較低、可靠性要求高的特點,可區分采用窄帶和寬帶信道,針對不同頻段信道特性設計適宜的傳輸體制,具有一定的應用靈活性。

小型戰術無人機,一般在小區域內應用,多采用視距鏈路,配有窄帶和寬帶兩種鏈路,一般不裝備衛通鏈路。比如美軍的“影子”200無人機,配有UHF、S頻段窄帶視距鏈路和C波段寬帶視距數據鏈路。其中,UHF、S頻段視距鏈路用于傳輸指揮控制信息,鏈路速率幾十KB/S,C波段寬帶視距數據鏈路主要用于傳輸業務控制信息和傳感數據,速率可達Mb/s數量級。因為是小型平臺,其天線數量少,口徑小,功率小。

中高空、長航時無人機,通常都會配備視距、超視距多條通信鏈路來滿足任務執行的通信需求。視距通信鏈路主要用于起降站本地操作。比如美軍的“捕食者”,視距主要配備了5G的C頻段。衛通是Ku頻段,最高可以達到50M。“全球鷹”無人機有5條通信鏈路保證,3條窄帶,是“全球鷹”無人機指控信息傳輸的主要鏈路;2條寬帶,主要用于業務數據的傳輸,其中1條是與CDL兼容的、全雙工、寬帶、空地數據鏈,1條是Ku頻段、全雙工、寬帶衛星通信鏈路。

另外,無人機通信系統越來越強調和有人飛機之間的協同通信能力。例如,Link16數據鏈、機間數據鏈等成為美軍越來越多無人機通信載荷的標準配置,特別是在大中型無人機、無人作戰飛機等平臺上;又如,美軍X-47作戰無人機通信系統配裝了Link-16、VHF/UHF數據鏈、機間數據鏈等視距鏈路通信載荷,以及AEHF頻段和Ka頻段等超視距鏈路的衛星通信載荷。

無人戰車

地面各種無人戰車、排爆機器人等,其內部通信系統大多采用有線方式。例如,CAN總線(Controller Area Network,控制器局域網)最初是由德國Bosch公司為解決汽車監控系統中的諸多復雜技術難題而設計的數字信號通信協議,其應用范圍已不限于汽車行業,已推廣到機器人、機械工業、家用電器等領域。

外部控制信息傳輸大多依托視距無線鏈路,使用的通信手段包括數據鏈、藍牙、UWB、Zigbee、WIFI,以及3G、4G移動通信技術。目前,這些地面無人移動平臺在反恐行動中廣泛應用,通信手段主要依托民用無線通信設施。又如,美軍無人裝甲車“黑騎士”,裝備了大量的攝像頭、傳感裝置、雷達系統,其通信系統為增強型高速戰術數據鏈設備,但通信操控比空中的無人作戰平臺要復雜得多,因為地形地貌坎坷多變,場景異常復雜。所以地面的無人作戰系統通信組織,尤其是組網的時效性、操控性難度更大。

俄羅斯在敘利亞反恐中,出動了6臺“平臺-M”地面作戰機器人和4臺“阿爾戈”機器人,在“仙女座-D”自動化指揮系統的統一指揮下,配合敘利亞部隊行動,順利完成相應任務。與美軍同類產品相似,“平臺-M”的操縱控制系統主要由一臺軍用筆記本電腦和一個改裝過的XBOX游戲機手柄組合而成,十分易于士兵操縱。俄媒公布的“仙女座-D”自動化指揮系統集成度比較強,由多臺軍用PC和筆記本電腦組成,一個軍用帳篷就可以裝下,適合前線部署。

水下無人平臺

由于海水良好的導電性,傳統通信頻段電磁波在水下的傳輸損耗要比水面大氣環境中大很多。因此,解決水下無人平臺通信問題和有人作戰潛艇同樣是一個國際性的難題。按使用場景,目前常用的解決方案主要有:當水下無人平臺與母船(控制站)較近時,采用水下光纖通信和水聲通信;當與母船(控制站)較遠時,采用短波、衛星通信,但要求水下無人平臺定時上浮至水面才能建立傳輸信道,這種通信方式容易暴露平臺的位置。

無人系統通信發展趨勢

2013年,美國國防部發布了《2013-2038年無人系統綜合路線圖》,以無人系統廣泛應用為背景,提出未來25年無人系統發展的整體思路和具體構想,著力解決制約無人系統今后大規模應用的主要技術與政策問題。同時通過對過去10年全球戰斗中無人系統應用實踐的總結,指出C4(指揮、控制、通信和計算機)架構在支持無人作戰平臺方面的不足。典型的問題包括:

全球連通性差。與有人系統相比,美軍無人系統的全球連通能力不足,特別是對發送高帶寬數據至戰略戰術用戶的能力不足。目前大多數無人平臺設施集中在中東地區,不能夠有效支撐其他地區的戰斗行動。

基礎設施煙囪林立。大多無人系統都是基于以往不同專用通信的解決方案,包括接入地面網絡的多種超視距通信方案,使得平臺信息資源共享難,基礎設施維護代價高昂(如設備繁多,規劃管理復雜),約束了平臺的靈活性。

信息共享能力差。大多系統應用專用的信息處理、開發利用和分發機制,使得在系統、服務和用戶之間信息共享能力弱。

平臺間的組網能力較弱。目前平臺間組網能力不足,大都單獨執行任務,還不能滿足無人平臺集群作戰、網絡化作戰需求。

另外,相對于空中無人平臺和地面無人平臺通信系統,水下無人平臺通信手段單一,通信能力較弱。

在無人系統發展路線圖中,著重強調了無人系統通信體系架構建設和所涉及的關鍵技術,包括與無人系統通信緊密相關的數據保密及充分發揮無人系統作戰優勢保障能力等方面。

一是加強無人系統通信體系架構設計。建立以網絡為中心的通信體系,提高無人平臺的C4能力;接入系統從現在通信網關逐步過渡至全球信息柵格;建立基于云平臺的企業級統一數據中心,實現動態數據實時分發;統一協調商用衛星租賃和開發“寬帶全球衛星通信”系統,降低衛星通信費用和帶寬限制。

二是通信系統綜合化、一體化發展。目前,美軍僅“全球鷹”無人機采用了綜合化通信系統,隨著無人平臺越來越多地應用于實戰,搭載的任務載荷和通信手段越來越多,采用模塊化、尺寸大小可變設計成為發展方向,以適應多種平臺裝載需要。

三是進一步提高數據傳輸率。隨著無人平臺載荷能力提高,需要傳輸的數據量越來越多,要求通信系統進一步拓寬頻帶、提高頻率利用率和信息傳輸容量。

四是大力發展寬帶衛星通信,滿足無人機超視距作為數據日益增長帶寬的傳輸需求。無人平臺技術發展及應用推廣,對寬帶衛通資源的需求越來越大。無人機超視距作戰將成為無人機的主要作戰方式,衛星中繼成為無人機的主要通信方式,對衛星資源的需求愈來愈多。大力發展寬帶衛通轉發器,滿足無人機超視距作戰數據日益增長的寬帶傳輸需求。

五是加強對通信鏈路的安全保護。未來無人平臺的使用環境更加惡劣,要求通信系統具備更加良好的電磁兼容性、低截獲概率、抗欺騙能力、高安全性和足夠的抗干擾能力,保證無人平臺通信系統在惡劣戰場條件下穩定、可靠、安全工作。

六是加強光學、激光等新型通信手段應用。光學數據鏈或激光通信系統等新型通信技術,具有抗干擾能力強、速率更高等特點,可數倍地提高數據鏈的傳輸速率,是無人平臺通信技術的重要發展方向之一。

七是提高通信系統通用化、系列化、標準化、互操作和互通能力。未來無人通信系統將逐步實現通用化、系列化、標準化和網絡化,實現多平臺通信系統兼容、協同工作及互聯互通互操作能力。

重點研究和突破的關鍵技術 

無人作戰系統通信網絡體系結構

目前,國內無人作戰系統通信問題研究還停留在關注某類無人平臺通信的實現技術,尚未形成我軍無人作戰系統通信網絡體系。應加強無人作戰系統通信體系頂層設計研究,建立統一的通信基礎設施(通信網關和中繼網站,數據服務中心)支持無人平臺的指揮與控制和任務載荷的信息回傳,使用戶能夠快速簡便地發現、獲取和分析實時和非實時的情報、監視和偵察信息和其他任務數據,避免重復建設,解決效率低下和兼容性差等問題。

無人作戰系統信息傳輸技術

重點解決無人作戰環境下人/機物綜合接入的智能無線通信問題。包括多節點低時延寬帶協同傳輸、無人作戰平臺的小型化高增益天線、光通信、高效數據壓縮、動態頻譜感知和接入等技術研究,支持無人平臺間、無人和有人平臺之間的快速信息傳輸。

無人作戰平臺組網技術

面向未來自主無人作戰平臺協同交互、協同攻擊、協同防衛的作戰需求,關注無人作戰平臺可靠組網、低碰撞鏈路接入、低能耗低時延多跳路由、分布式網絡自主運行管理控制及組網安全等技術。

無人作戰系統智能化

協同傳輸技術

智能化戰術協同體系架構設計技術

針對無人作戰平臺之間、有人作戰平臺與無人作戰平臺之間的戰術協同需求,研究典型作戰場景下有人無人協同作戰的主要模式、不同作戰樣式、不同級別協同過程中的信息交互需求和主要流程,開放式、可擴展的智能化戰術協同體系架構及網絡資源統一調度與管理方法等。

網絡化有人/無人協同控制技術

研究面向有人/無人協同應用的通用化、可擴展的高效控制模型,多平臺編隊自適應飛行控制技術,面向特定任務的多平臺傳感器及武器控制技術,有人/無人、無人/無人作戰平臺間的無源協同定位、協同探測、復合跟蹤、協同制導等協同處理技術等。

智能化有人/無人協同任務管理技術

研究基于作戰任務驅動的智能任務分解與角色分配技術,面向任務需求和戰場環境的航路自動計算與優化技術,基于任務和規劃結果的推演與評估技術等。

無人作戰系統綜合防護技術

研究適應高速移動特性的雙向安全接入認證體制,基于多平臺協作的攻擊感知技術,針對典型靈巧干擾、信息欺騙等攻擊的屏蔽和隔離技術,基于云的威脅信息共享和協同響應技術。通過綜合安全態勢、協調安全防護裝備,對無人平臺的攻擊事件進行有效應對和處置,實現單點識別、全局聯動防御。

結束語

無人系統在未來戰爭中扮演越來越重要的角色,呈現出智能化、復合化、體系化的發展趨勢,控制方式由遙控、程控向智能自主發展,系統由單一功能向多種功能復合發展,使命任務由擔負支援保障向直接參與作戰任務發展,作戰使用由獨立運用向體系協同發展,將從根本上改變人類參與戰爭的方式。無人系統的通信問題將直接影響系統作戰效能的發揮,面臨新的挑戰和更多技術難點,我們要重點關注影響無人系統通信發展的關鍵技術,積極迎接挑戰,解決技術難題,為我軍無人作戰系統的快速發展提供支撐。


上一頁:西藏自治區應急管理廳正式掛牌
下一頁:湖北消防機器人上崗

展開
99视频在线精品国自产拍,亚洲国产在线精品国自产拍影院,国自产精品手机在线视频,亚洲国产在线精品国自产拍影院