无人机侦察_打击一体化的关键技术_姜长生

2023年12月2日发(作者：哈弗h6值不值得入手)

　专家论坛　　　　　　　　　　　　　　　电　光　与　控　制ElectronicsOptics＆ControlVol.18　No.2　Feb.2011无人机侦察/打击一体化的关键技术KeyTechnologiesforIntegratedReconnaissanceandAttackSystemofUAVs(南京航空航天大学自动化学院　姜长生)　　无人机是现代和未来战争的有力武器,世界各国都纷纷积极发展它的性能和作战能力。涉及无人机性能和作战能力的关键是实现侦察/打击的一体化,其中的关键技术有:侦察/打击一体化系统的设计和构建,目标(特别是弱小时敏目标)的快速、准确检测,识别与跟踪,无人机指挥与控制的数据链技术,无人机的自主飞行控制技术,基于数据链的协同攻防一体化威胁回避与决策技术及导弹精确打击的制导技术等。姜长生南京航空航天大学自动化学院控制学科二级教授,江苏省优秀博士生导师。目前兼任国家教育部武器系统与应用工程学科教学指导委员会委员,中国航空学会航空武器系统专业分会委员,江苏省电子与信息科学教学指导委员会副主任,《电光与控制》、《航空兵器》编委,江苏省科技大学兼职教授。先后荣获省部级科技进步三等以上奖励共八项,省部级二等以上教学成果奖五项,其中国家级二等奖一项。出版研究生教材和学术专著十二部,发表学术论文近350篇。已培养出硕士生、博士生共138人。感兴趣的研究领域是:智能飞行控制和火力控制、精确制导技术,非线性系统的鲁棒自适应控制等。关键词:无人机;侦察/打击一体化;关键技术;目标识别;数据链中图分类号:V243　　　　　文章编号:1671-637X(2011)02-0001-07无人机已成为目前和未来对空对地作战的主要作战装备之一,并将成为21世纪的重要航空武器,其发展[1-2]势头十分迅猛。无人机能不能发挥其最大的攻击潜能,取决于全自主飞行控制系统和火力控制系统综合形成的自主协调攻击能力,从而实现侦察/打击一体化的能力。从某种意义上说,智能自主控制可以看成是控制技术发展成系统高度智能化的必然结果,它建立在自动控制技术和智能控制技术的基础之上。智能自主控制按照人类智能感觉—思维—行动的规律,采用环境感知—规划决策—行动执行的控制结构,使对象系统在无人参与的情况下,利用各种控制、任务规划、优化计算方法等,在特定的体系结构组织下主动地完成任务。国外侦察/打击一体化无人机分者”、“猎人”、“哨兵”HP、“火力侦察兵”、“QH-50”、美澳联合研制的“蜻蜓”等。最为成功的例子是美国的“捕食者”,该型无人机通过了实战的检验。“捕食者(RQ-1A)”战术无人机续航时间可达40h,实用升限7925m,最大起飞重量1020kg,最大有效载荷204kg。“捕食者”的基本探测设备为天球(skyball)光电/红外多探测器监视系统和TESAR战术合成孔径雷达,可挂载两枚“海尔法”激光半主动制导反坦克导弹,可完成对地面目标的侦察、监视和攻击。小型无人机的主要型号有:法国的“K-100”、德国的“台风”(Taifun)、美国的“洛卡斯”(LO-CAAS)等。法国的“K-100”是为前线步兵作战分队执行侦察和攻击任务而设计的,目前尚在研制中。0　引言在近年的历次战争中,无人机通过网络数据链发挥了越来越重要的作用,使得无人机在现代信息化战争条件下的重要性越来越突出了,未来它必然成为网络中心战的重要武器节点。无人机承担了攻为武器投放型和自杀攻击型。武器投放型以大型无人机为主,机上携带击、侦查、搜救、特种作战、反坦克、导弹、炸弹、鱼雷或其他武器,无人机空中无线电中继或诱导、预警、垂直作为侦察与运载平台;自杀攻击型多登陆作战和后勤保障等多种用途。为中、小型无人机,战斗部与无人机尤其在障碍物众多,地形复杂以及融为一体,采用自杀方式攻击目标,恶劣环境中执行任务时,更迫切需如攻击未果,可回收重复使用,特别要高性能的无人机,因此提高无人需要也可用于战场前沿侦察。机性能成为现代战争的迫切需要。这类无人机主要型号有“捕食图1　美国“全球鹰”无人机Fig.1　GlobalEagleofUSA2　电　光　与　控　制第18卷图2　美国“捕食者”B型无人机Fig.2　Predator-BofUSA1　无人机侦察打击一体化系统的研究　　现代战争中,由于作战环境和作战模式的变化,打击一些稍纵即逝的机动目标和即时发现的时间敏感性目标已成为作战的关键,而以往的作战信息流程已不能满足要求。打击“时间敏感性目标”,需要在侦察到目标后,在其重新隐蔽起来或丧失即时打击时机之前,立即做出判断和决策,对其进行识别、跟踪和打击。无人机实现侦察/打击的一体化,就可以及时地向其所探测到的目标发动攻击,无须等待其他武器平台的支援,这样就大大提高了侦察信息的时效性和攻击的准确性。侦察打击一体化无人机的产生使无人机的作战使用发生了本质的变化。在可以预见的未来,发展侦察打击一体化无人机的军事意义将引起各国军方极大的关注。随着相须使侦察打击一体化无人机具有如下能力:1)高速机动飞行条件下的作战能力;图3　无人机侦察打击一体化系统结构框图Fig.3　Structurediagramofthereconnaissance/attackintegratedsystemofUAV该系统从目标侦察、搜索、识别、定位、跟踪到威胁评估、攻击决策、机动攻击、武器发射,构成了一个统一的整体,这个整体系统实现的关键是如何从整体优化的角度设计各个子系统之间的耦合器,使侦察打击一体化系统快速、准确攻击并毁伤目标。该系统又分为多个模块,每个模块可以单独工作使无人机完成侦察打击一体化任务中的一个部分,也可以协同工作按结构流程使无人机完成整个侦察打击的任务。每一个模块也都涉及相应的关键技术,有些关键技术将在后文提到。主要表现为三大特点:技术融合,系统集成,一体化。武器装备是形成战斗力的基础,武器装备的数字化和网络化,是实现一体化作战和联合作战的物质基础。机械化装备主要是强调个性化和独立性,是纵向力量的放大和增强。信息化武器装备强调技术融合、系统集成,横向一体化,强调综合多功能,在不增加装备数量的情况下,通过综合集成使力量倍增。武器装备信息化,必须要具备互联、互通、互操作能力,纵向成系统,横向成体系,纵横双向成网络,只有这样,才能成建制、成系统、成体系形成一体战能力。武器2　无人机指挥与控制的重要装备实现信息化之后,体系对抗就成为战争对抗的主要因素,陆、海、——无线数据链的研究关技术的不断进步,未来的发展必工具—空、天、电等多维战斗空间将融为一　　现代战争的指挥、控制已经越来越离不开智能化、信息化和自动4化,也就是通常所说的CISR系统(如图4所示),即指挥、控制、通信、2)目标快速侦察、准确识别、精计算机与情报、监视、侦察等的组确跟踪和自身隐身的能力;合。侦察打击一体化无人机是否可3)对目标的远距离攻击和攻防以准确地发现目标并实施精确打击4一体化的能力;很大程度依仗于整个CISR无线数4)武器毁伤的评估和中继通信据链指挥系统。的能力。对目标的侦察、监视和定位,主4以上能力的实现,关键在于如要是依靠空天一体的CISR系统。何构成一个侦察打击一体化系统,电子信息装备在作战中的运用效使无人机从发现目标到毁伤目标的能,主要是看信息化和一体化程度各个子系统综合成一个统一的大系的强弱。所谓信息化和一体化,核4统,目前通过初步研究提出如图3心是CISR系统,目的是发挥粘合所示的侦察打击一体化系统结构。剂和力量倍增器的作用。这些作用体,不同国家、不同军兵种、不同部队的不同装备能够在技术上融为一体。而这种融为一体的粘合剂就是数据通信手段———战术数据链。图4　天、空、地、海四位一体4CISR平台系统4Fig.4　PlatformsystemofCISRintegratiedwithaerospace,airspace,groundandsea目前,就战术数据链所涉及的关　专家论坛姜长生:　无人机侦察/打击一体化的关键技术　　　　　　　　　　　　　3键技术有:1)数据链的连接方式、传输方式、传输距离和信道容量;2)数据链的编码、解码、显示与使用;3)数据链的保密、抗干扰和纠错能力;4)数据链传输过程中目标信息的坐标变换和传输延时带来的目标信息误系列。它能够通过数据转发单元与配备其他战术数据链的单元交换战术数据,它对所有传输报文进行加密,对所有接收到的报文进行解密,并提供数据完整性验证,有很强的纠错和检错功能。Link22是一种抗电子对抗的超视距战术通信系统,差补偿。这些关键技术涉及不同的或多种此类数据链。F频段或UHF频段,采用学术领域,需要各方合作研究。Link16是美国防部用于指挥、工作在H我们就上述关键技术4),考虑控制和情报的主要战术数据链。目定频或跳频技术。结构上,采用时目标信息传输时,数据链在编码、解前由美国、一些北约国家和日本使分多址或动态时分多址,可提供更码、显示与使用,和数据链的加密、用,并且被美国和北约选定作为战高的灵活性并减少网管附加操作。解密造成的时延,以及目标信息在区导弹防御(TMD)的主要战术数据Link22可以使4个网同时工作,组不同坐标系下的转换造成的误差进链。许多平台(机载监视和情报系成超级网络,使任一参与者在任何行了研究,利用卡尔曼滤波技术进统、指挥控制系统、战斗机和轰炸网络都能与任何其他参与者通信。ink22的设计中,简化了网络及行补偿。在目标作匀加速机动的条机、SAM系统、舰船等)已经或将要在L件下,目标初始状态为距离R=装备Link16。Link16数据链采用J超级网络管理,因而它具有很好的50358m、方位角ψ=73°、俯仰角序列报文和自由文本来传递信息,发展前景。美国在海湾战争中尝到了数据θ=6°时的坐标变换和传输延时误差并没有显著改变Link11和Link4A补偿的仿真曲线,如图5所示。多年来支持的战术数据链信息交换链应用的威力和甜头,极大地关注的基本概念,相反数据链的开发和应用,它的发展处它显著地改进了数据链路系统的抗干扰能力,增强了保密性,提高了于世界领先水平。美军已经开发并投入使用的有“国防部通用数据链路”、“国防部战术数据链路”和“北约战术数据链路”系列。J,ATDL-1(陆军战术数据链路1)及I-JMS(过渡性JTIDS报文规范)。除此以外,美军还使用北约Link1、Link22、可变报文格式(又称作TADILK)等数据链。美军的各级指挥中心以及各作战平台均备有一种数据率,具有相对3　无人机对目标的快速侦察导航、精确定位和与识别研究识别功能。此外　　在现代化的高技术战争中,和为了利用Link16提供超视距通信,雷达相比,利用可见光或红外图像英国和美国在此进行目标侦察与识别跟踪,因为不易暴露自己和不易于受电磁干扰而基础上研究开发受到重视。这其中的关键技术是提了卫星Link16,美高图像处理的硬件和软件(主要指空军已生产出100图像处理算法)技术水平,才能实现多套样机,且已经目标的快速、准确识别与跟踪。把该系统列入为了研究和分析图像,需要对2006～2011年预图像处理器件和图像处理技术进行算计划当中。必要的研究。数字信号处理芯片以Link22,是北数字器件特有的稳定性、可重复性、约正在研发的可图5　误差补偿前后的效果对比曲线可大规模集成,特别是可编程性高经中继系统进行Fig.5　Effectoferrorcompensation和易于实现自适应处理等特点,给由仿真曲线可见,补偿后的效超视距通信的保密、抗干扰的数据数字信号处理的发展带来了巨大机果是相当明显的。战术数据链的其链,系统由北约各成员国使用。北遇。随着半导体制造工艺的发展和他关键技术也是必须研究的重要问约的美、英、法、德、意、荷、加等7国计算机体系结构等方面的改进,芯题,此处不再论述。自1996年开始研制Link22,依各国片的功能越来越强大,使信号处理目前美国防部已经投入使用的发展时程在2002～2009年间进入服系统的研究重点放在了软件算法战术数据链TADIL有6种,分别是役。Link22混合了Link11和Link16上。如今,亿次数字信号处理器的TADILA,TADILB,TADILC,TADIL的功能和特点,属于广义的Link16出现,使动态图像的处理已经成为4　可能,绝大部分应用也由最初的非实时应用转向高速实时应用。利用数字处理芯片对动态图像进行实时处理,检测出运动的目标并对其实施跟踪也就成为可能。再加上各种可编程器件特别是现场可编程器件技术的日益完善,极大地改善了硬件电路集成度,提高了检测跟踪系统的整体性能,正是具有运算速度快、支持大容量高速存储器功能、多通道串口、中断控制、定时器等这些特点,使得基于芯片的视频图像检测和处理系统具有很高的性价比,必将在图像处理,尤其是视频图像处理系统中居于主导地位。尽管近几年来图像处理技术越来越成熟,应用范围也越来越广泛,但在军事方面,利用数字处理器件对弱小目标的检测及跟踪技术还不成熟,特别是复杂背景下对弱小目标检测和跟踪的具体实现。弱小目标的检测和跟踪技术是目标自动检测系统中的核心技术。在现代化的高科技战争中,要求武器系统具备短的反应时间、远的发现距离。当距离较远时,这些目标在焦平面上成像的面积很小,一般不超过探测器像元的大小。目标在图像中呈现为点状,且信噪比极低,目标被噪声所淹没,给目标检测带来了极大的困难。利用图像处理算法对处于杂乱背景和强噪声环境中的目标进行自动检测和跟踪,算法的性能对目标自动检测系统的作用距离和智能化程度十分关键。在图像处理算法方面,其中比较好的方法如下文所述。3.1　基于先检测后跟踪的方法(DBT算法)　　1)背景抑制算法。小波相关系数法抑制背景为小波相关滤波算法利用小波系数的分布特性,从背景边缘等奇异值在小波系数域内具有在相近位置上存在较大相关性这一点出发,用相关滤波算法,保留边缘信号的基础上消除噪声。小波形态学方法抑制背景为多电　光　与　控　制第18卷层小波分解,利用多分辨率特性和区域相关性来抑制背景,效果好,但实时性差;而形态学方法实时性好,但信息泄漏。将两者结合提出小波形态学抑制背景算法。2)流水线法关联多帧图像提取小目标算法。考虑目标图像帧与帧之间的连续性,利用流水线法提取小目标。3.2　基于先跟踪后检测的方法(TBD)　　这一算法主要用于背景简单强噪声图像中的小目标检测识别。1)序列图像中运动目标点目标能量累积算法。在序列图像中寻找目标运动的路径,使目标能量沿其路径进行累积,以提高目标的信噪比提出一种新的基于状态稳定性的动态规划能量累积算法。2)基于目标运动轨迹预测-匹配的轨迹关联检测算法。运动目标点目标能量累积会导致图像斑点,出现噪声。目标运动轨迹预测-匹配的轨迹关联检测算法消除能量扩散和噪声点,得到目标点轨迹。和任务的规划,且能在线感知形势,按确定的使命、原则,在飞行中进行决策、控制,从而自主地执行并完成任务。简单地说,就是让无人机的飞行控制系统完成有人飞机上飞行员的工作,使飞行控制系统担当控制和决策的双重角色。只有在自主飞行的基础上,无人机才能完成对大规模杀伤武器的定位及破坏、战区导弹防御和巡航导弹防御、对敌军防空火力压制、与敌机空中格斗等复杂任务。根据当前的发展状况,军事专家预测:在未来空战中,具有自主能力的无人机将会在战场上与有人战斗机并肩作战,甚至在某些条件下还有可能替代有人战斗机执行作战任务,成为未来空中作战的主力航空武器装备。自主飞行控制需要研究和解决的关键问题有:对任务进行规划的能力、在线态势和自身状态感知的能力、在线进行态势分析的能力、实时威胁回避和攻击决策的能力、航迹的规划和重规划的能力、航迹和姿态的控制能力,以及系统故障的自修复和重组的能力等八大能力。所以,自主飞行控制已成为当前无人机技术的研究热点,而且也是实现高度智能[5-6]化过程中必须解决的关键问题。无人机着陆飞行是自主飞行过程中难度较大的复杂的飞行过程,它要求在低空低速的情况下,精确控制无人机的姿态和轨迹,尤其是在终端着陆时,无人机所有状态都必须高精度保持,直到准确地在一个规定点上接地。因此,具有自主着陆能力的无人机比普通无人机更能适用作战环境的要求。尤其在作战环境下,机场设施易遭受毁坏和干扰,更能体现出自主着陆具有的重要战略意义。基于视觉伺服的无人机自主着3.3　其他算法对目标的识别,特别是小目标的识别,小目标由于其特性,决定了它所含的信息很少,一般只有灰度、速度和轨迹信息,而缺乏传统目标识别中很常用的边缘信息。信息的缺乏导致小目标识别很困难,识别框架也较小。为此,首先进行图像信息的空间、时间的对准,然后,基于小目标速度、灰度和轨迹信息,非平等D-S证据融合理论,进行目标识别。在现有视频图像对目标的检测和处理原理的基础上,研究基于DSP的对弱小目标的检测和跟踪具有巨大的军事价值和市场价值。4　无人机自主起飞、着陆和陆控制技术近来得到了大量的研自主飞行控制的研究究,其主要通过安装在无人机上的　　无人机自主飞行控制的研究属于飞行控制技术的前沿课题,它是指无人机自主完成起飞、着陆、航路摄像机,获得着陆点附近的图像,使用计算机视觉方法,估计出无人机的飞行状态和相对位置,结合其他　专家论坛姜长生:　无人机侦察/打击一体化的关键技术　　　　　　　　　　　　　5机载传感器,实现无人机自主着陆控制。随着计算机视觉算法性能和可靠性的提高,非线性估计和识别技术的进步,计算机硬件技术的发展,以及完善的实时算法的应用,视觉导航所面临的一些难以克服的问题都迎刃而解了,视觉导航技术在此情况下已成为一个研究热点。视觉导航技术是指通过对视觉传感器获得图像进行处理获取无人机导航定位参数的技术,视觉传感器具有设备简单、轻便、低功耗、体积小、获得信息量大、完全自主和无源性等优点。目前视觉导航技术已有许多应用场合,如智能机器人、汽车安全行驶和无人机自主着陆等。目前,美国的“全球鹰”,“捕食者”,英国的“Herti21A”,意大利的“猫头鹰”,以色列的“侦察兵”等无人机都实现了具有一定程度的自主飞行控制能力,特别是美国的“全球鹰”,其自主飞行控制能力更胜一筹。天、电一体化作战模式在多机空战中的具体反映。多目标攻击,是指一架飞机同时攻击空中多个目标或两架以上飞机协同同时攻击空中多个目标,攻击的同时还必须考虑防止敌方的威胁。多目标攻击需要对样才能为无人机的快速、准确打击目标提供基础。目前困难的问题是,不确定条件下的多因数决策难以快速、准确。但是随着多传感器信息融合技术的进步,目标信息不确定性的降低,超大规模硬件芯片空中多个目标同时进行跟踪、识别、处理信息能力的提升,无人机基于火控计算和对多枚导弹同时进行制数据链的攻防一体化决策能力会大导。在多机协同进行多目标攻击幅度提高,也就是无人机攻防一体时,还要对攻击空域和目标进行合理分配,分配的结果应当是使整体杀伤概率最大并尽可能避免重复攻击。虽然航空火力控制系统从第三代开始,已把研究重点从传统的单武器平台转向多武器平台,将火力与指挥控制融为一体,形成超视距多机协同、多目标攻击能力,并进一4化的作战能力得到大幅度提高。关于协同攻防一体化决策的主体,可以是机群的指挥机,也可以是机群中的每一架无人机。如果由指挥机担任协同攻防一体化决策的主体,那么可以由指挥机将决策结果发送给机群的各个无人机执行。如果由机群的各个无人机都担任协同攻防一体化决策的主体,那么首先应当步与CI系统相连,形成空、天、地一避免决策的冲突,其次将决策结果体化作战体系,但是直到20世纪90分发给自己的友机,共同执行没有年代后期,第四代火控系统的出现冲突的决策。才真正实现了系统的综合。第四代火控系统不仅能为飞行员在空中搜索、占位、协同攻击和退出攻击的各在装备信息化的今天,协同攻击需要依赖于实时或近实时获取、处理、传输和显示来自有关情报源、作战单元和武器平台的信息,使指挥控制系统、各作战平台能够随时掌握战场态势,迅速做出决策或行动,掌握战争的主动权。这种实时、大量的信息交换仅仅依靠人工的语音通信已经很难满足要求,必须要借助数据通信手段———战术数据链,将指挥控制系统、计算机及各种数据终端组成综合的无缝网络,迅速、安全地自动传输和交换作战信息,实现信息资源共享。数据链指挥下的多机协同空战能够进一步扩大空战的空间范围,缩短决策时间,做到先敌发现、先敌瞄准、先敌攻击和先歼灭敌人,并能够将预警机、攻“全球鹰”翼展达35m,机身长13.5m,机高4.62m。从起飞到降个作战阶段提供必要的帮助和指落,可自主飞行41h,飞行速度644示,而且能够充分发挥其超视距空km/h,航程26000km,日常活动半战、多目标攻击和多机协同攻击、精径为5500km,可在18288m目标上空,对40000km的目标进行连续24h侦察。它的自主飞行控制能力可能包括任务规划能力、态势感2确打击地面目标以及全方位、全天候、全高度攻击的作战能力,为多机协同空战中对目标实施有效攻击提供必要的保障。对于协同空战火控系统而知和决策能力、飞行轨迹规划能力、[3-4]飞行姿态和轨迹的控制能力。它可言,无论是实现多机之间的通信以从美国本土起飞,前往全球任何及信息资源共享,或是协同目标识地区进行战略和战役侦察,是目前别,抑或是协同战术决策,其必要前世界同类无人机中最大航程记录的提都是各作战单元之间能够连续不保持者,它可为战斗人员提供近地实时情报、监视和侦察信息。断、高度密集、快速地进行大量的信息交换。而这种近乎实时的信息交换仅仅依靠人工的话音通信已很难5　基于数据链的无人机群协满足要求,只有高速的数据分发系击机、掩护机、电子干扰机等有效地同攻击一体化的研究统才能完成此任务。网络化的数据加以协调以充分发挥各自的效能,　　随着先进战斗机、先进机载武4器和空战CI系统的发展,在现代高技术空战中出现了全新的空战模式链路在数据分发系统中起着决定性的作用。基于数据链获取的作战态势信获得最好的攻击效果。同时如上所述,随着无人机及导弹等航空技术的发展,未来空战仍将是超视距攻和技术———多机协同空战以及多目息,就是为了进行态势分析、威胁评击与近距格斗这两种形式共存并融[7-8]标攻防一体化技术。它是一种估和攻击决策,决策是其中的关键。为一体的局面,发展趋向是“超视距全新的空战样式,是现代陆、海、空、决策的要求是快速性和准确性,这优先兼顾格斗”。近距格斗中,为达6　到保存自己和击毁敌机的空战最终目的,当我机处于敌方的攻击范围内不具备位置优势时,要能成功地进行规避或通过超机动对敌机形成有利的攻击条件,这样无人机一般都保持大迎角飞行姿态以保持其优良的机动性、操纵性和加速性能,它可避免飞机进入失速和尾旋,并可灵活地击毁敌方目标。电　光　与　控　制第18卷在全天候、全高度、全方位以及各种干扰(人为施放或战场形成的)环境下进行,空战环境和空战特点的变而且还能够根据新的火力威胁自动调整航迹。三是寻找更合适的融合算法,提高识别打击目标的抗干扰化对未来空空导弹制导和控制技术能力。这一时期反舰导弹的典型代的发展提出了更高更严格的要求。表是俄罗斯的SS-N-22“日炙”导弹,目前,国外空战模拟研究结果显示,其飞行马赫数可以达到3以上,是未来空战将首先实施超视距和中距前半球攻击,最后进入近距大机动格斗。在中、远距拦射导弹方面,大力发展复合制导技术、冲压发动机美国航空母舰非常担心的武器。先进的导弹控制技术主要有以下4种。1)先进的导弹飞行控制技术。6　导弹对地、对空精确攻击技术以及各种抗干扰技术等,提高新一代空空导弹采用的先进控制技的关键技术研究制导精度,增大导弹射程,在近距格术主要有直接力控制技术和倾斜转　　目前,导弹(包括巡航导弹,反舰导弹,空空导弹)是摧毁目标的有力武器,无人机包括无人直升机都用挂载导弹,实现对目标的精确攻击。导弹研究的关键技术涉及的方面很多,但是在一定意义上,导弹精确攻击目标的关键是制导和飞行控制的一体化设计技术,不论是巡航导弹,反舰导弹,还是空空导弹都是如此。通过海湾战争、科索沃危机、伊拉克战争等最近几次现代化战争证明,以巡航导弹为代表的精确制导武器已成为未来信息化战争的主要打击手段。美国的“战斧”在战争中担负的任务量也是一路上升。比如在海湾战争中,空袭头几天,巡航导弹与飞机的使用量之比是1∶6;在科索沃战争件,两者之比为1∶2;在阿富汗战争中的第一天,这一比例为1∶0.8,表明巡航导弹的使用量已经超过了飞机的使用量。正因为巡航导弹具有精确打击能力、成本低、超低空和任意方向攻击的能力,使得防御成本和难度大大提高,攻防效费比十分突出,因而成为世界大国重点发展和装备的武器。空空导弹作为空战武器越来越显得重要,因为未来空战的大致轮廓将是以预警指挥机为核心,由多机编队的协调空战,战场自始至终充满强烈的光电干扰以及可能出现的生物、化学、核辐射污染。攻击的目标具有高速度、高机动能力、强干扰和隐身等一系列特点,作战双方斗导弹方面,优先采用红外多元探测器和成像技术,提高导弹探测能力和抗干扰能力,改进信息处理方法,并采用推力矢量与气动力相结合的复合控制方式,提高导弹的机动过载。反舰导弹是二次世界大战后发展起来的一种新型主战武器,主要担负着打击敌水面舰艇及编队,封锁海峡、截断航道等作战使命。由于其结构紧凑、运用灵活、打击效果好,各国海军在制海权的争夺中均给予了足够重视。1967年第三次中东战争中,埃及巡逻艇用4枚俄制SS-N-2“冥河”导弹成功击沉以色列艾拉特号驱逐舰,首次开创了反舰导弹的成功战例。1982年的英阿马岛海战,阿根廷利用6枚机载法制AM-39“飞鱼”成功击沉了英军“谢菲尔德”号驱逐舰、“考文垂”号驱逐舰和“大西洋运输者”号运输船,越发彰显了反舰导弹对水面舰艇的强大威慑力。为了加强自身的打击威力和生存概率,反舰导弹的发展趋势一是要根据自身的飞行特点,提高飞行的稳定性和机动性能。目前用发动机推力矢量来弥补导弹的空气动力不足,提高导弹的飞行机动转弯能力躲开防御系统的攻击。其次改进制导方式和提高航迹规划能力。在飞行中制导段采用变轨弹道提高导弹的突防能力,同时寻找一条既节约能源又能很好地利用地形避开敌方的雷达和火力威胁的最优航迹,弯控制技术。直接力控制技术是通过对侧向力的控制,使导弹产生大机动过载,实现快速转弯。倾斜转弯控制技术是在导弹拦截目标的过程中,滚动控制系统迅速地把导弹的最大升力面转到理想的机动方向。同时俯仰控制系统令导弹在最大升力面内产生所需的最大加速度。2)先进的导弹制导技术。成像制导技术(包括红外成像)是当代精确武器制导技术发展的一支主流,正在由简单的光机扫描线列成像向完善的凝视焦平面探测器成像技术方向发展。主动雷达制导技术,为使导弹具有更远的射程以及发射后不管的能力,世界各军事大国都在研究雷达主动制导技术。多模制导技术包括:多模探测、多模跟踪和多模控制(或复合制导)。导弹制导系统为提高其制导精度和抗干扰能力,同时采用的多种优化制导律进行加权系数的调节,以实现变增益的多模制导律控制。3)远程精确制导和飞行控制的一体化技术。远程精确制导的主要任务是控制导弹以足够高的精度达到预定位置使其以足够高的概率完成中—末制导段的交接。新一代远程导弹的精确制导和控制领域关键是其一体化设计技术。它要求将导弹的制导系统与飞行控制系统综合成一个统一的整体,使这个整体在毁伤目标这一点上达到最优。智能化方法是寻求这一最优的最好方法　专家论坛姜长生:　无人机侦察/打击一体化的关键技术　　　　　　　　　　　　　表1　同种情况下以不同制导律攻击情况仿真Table1　Simulationoftheeffectfordifferentguidancelaws导引方法PPNG智能组合导引模糊导引智能组合导引(受扰)模糊导引(受扰)脱靶量Rf/m1.29080.80340.88641.05741.1043击中目标需要的时间tf/s21.320020.250020.535021.070021.1550水平过载-2峰值/(m·s)138.956745.075449.444250.240252.4190垂直过载-2峰值/(m·s)34.19388.91629.887710.992911.00787之一。4)智能化信息处理技术。探测器和接收机为导弹提供了许多目标和环境的信息,而这些信息的利用率则取决于信息处理技术。目前,信息处理发展重点是智能化目标识别(ATR)技术,提高导弹在低信噪比和复杂背景下的目标捕获能力、抗干扰能力及自动寻的能力,提高导弹的命中精度。根据我们的研究用智能化的方法设计导弹的制导律,对导弹快速、精确打击目标具有积极作用,同时(3):1-8.23-27.还能降低对导弹的过载要求。表1[2]　王建刚.网络中心战系统及其发[6]　王英勋,蔡志浩.无人机自主飞行列出了在同一种情况下不同制导律展[J].电光与控制,2010,17(5):与控制[J].航空制造技术,2009攻击目标情况的仿真结果,其中智1-5.(8):26-31.能化制导方法的脱靶量、攻击目标[3]　丁全心.现代空战中的战术辅助[7]　张红,丁全心,刘启明.多目标攻需要的时间、垂直和水平过载的峰决策技术[J].电光与控制,2009,击的目标分配[J].电光与控制,值比纯比例制导(PPNG)都优。16(12):1-4.2001(S1):66-69.(飞行作战平台)武器火力指挥控制系统[J].电光与控制,2010,17[5]　淳于江民,张珩.无人机的发展与展望[J].飞航导弹,2005(2):参考文献[1]　孙隆和.网络信息环境中的飞机[4]　刘金星.空战指挥控制的自主决策思维属性[J].电光与控制,2010,17(6):1-4.[8]　张红,丁全心.多机空战的战术决策研究[J].火力与指挥控制学术交流年会集,1999:ct:UnmannedAerialVehicle(UAV)isaneffectiveweaponinpresentandfuturewarfare,andmanycountriesinthelizationofintegratedreconnaissanceandattackiscriticalfortheUAV?sperformanceandcombatcapability,whichincludesdesignandconstructionofintegratedreconnaissance/attacksystem;rapidandaccuratedetection,recognitionandtrackingoftargets,especiallysmallandtime-sensitivetargets;data-linktechnologyforcommandandcontrolofUAVs;autonomousflightcontroltechnologyofUAVs;threatavoidanceanddecision-makingtechnologyofcoordinatedandintegratedattackanddefensebasedondatalink;ds:UAV;integratedreconnaissanceandattack;keytechnology;targetrecognition;datalink下　期　要　目PMMW装甲目标小波包分析与辐射特性研究地域通信网链路威胁评估研究超视距空战领先能力研究基于遗传粒子群的多传感器目标分配算法基于目标跟踪的移动信标辅助节点定位算法轮转调度下实时流量到达时间间隔抖动的容忍分析有人/无人机协同空地作战关键技术综述分布式组网雷达抗多假目标欺骗干扰处理方法实时WDM网络的全光流量疏导算法3基于改进模糊综合评判法的CI系统效能评估车载GPS/北斗/DR组合导航系统研究激光陀螺随机漂移的渐消Kalman滤波对地攻击协同制导决策方法光纤陀螺零偏和标度因数补偿算法＊基于A算法的无人机攻击轨迹解算基于RFNN的复杂机动事件检测方法