陆军战术无人侦察机（下）——苏联／俄罗斯战术无人侦察机

在当今世界，无人机以其独特的优势日益受到各国军方的青睐。无人机的研制，运用和发展也可谓方兴未艾。但对世人来讲，世界航空大国俄罗斯的无人机长期以来却一直是个谜……早在20世纪50年代初，随着喷气式发动机的诞生，苏联开始研制中远程巡航导弹和洲际弹道导弹以及军用无人机。军用无人机拥有有人驾驶飞机不可替代的许多优点：结构设汁简单、起降简便等，从而在军用航空武器中占据了特殊的地位。其无人机的发展大致可分为三个阶段。[编者按]     

陆军战术无人机（中）欧洲陆军战术无人机

英国Frost ＆ Sallivan咨询公司日前公布了其对未来十年全球军用无人机市场的预测报告，该报告的制定者们认为，在今后十年中，欧洲有可能成为继美国和亚太地区之后的全球第三大无人机销售市场，今后军用无人机市场将成为各飞机制造商争夺的又一重要领域，在2005年巴黎航展上，美国的波音，洛克希德&;#183;马丁和诺斯罗普&;#183;格鲁曼，以色列的JAJ以及欧洲的EADS，达索、泰雷斯等航空业巨头便纷纷展示了各自开发的新型无人机，在预测报告中指出，从2005年到2014年，欧洲军用无人机市场的增长率将保持在11%的水平上，这期间的销售总额将达到49亿欧元（约合59.3亿美元）。     

用面向对象方法设计无人直升机信息处理系统

面向对象的设计方法在系统设计中得到了越来越广泛的应用.地面信息处理系统是无人机的重要组成部分,在无人机执行任务过程中,地面信息处理系统提供的无人机的飞行参数和设备参数是飞行员实施监控的依据.分析了共轴式无人驾驶直升机地面信息处理系统的特点和需求,应用面向对象的设计方法,设计了无人机测控地面站信息处理系统,该系统具有易重复使用、易改进、易测试、易维护和易扩充等特点.经过多次试飞证明,该系统满足飞行要求.     

无人集群系统时变编队H∞控制

针对有向通信拓扑网络下具有通信时滞与外部干扰的无人集群系统（AUSS）时变编队H_∞控制问题进行了研究。首先,基于AUSS期望编队构型信息、无人机（UAV）实时状态信息以及通信UAV之间带通信时滞的状态误差信息提出了AUSS的编队控制方法,通过变量替换将AUSS的编队控制问题转换成低维闭环系统的渐近稳定问题,并以线性矩阵不等式（LMI）形式给出了系统稳定的充分条件与最大允许通信时滞的计算公式。其次,通过构造Lyapunov-Krasovskii（L-K）泛函,证明了存在通信时滞与外部干扰条件下AUSS能够实现时变编队。最后,通过数值仿真验证所设计方法的准确性与有效性。      

基于深度学习的无人机数据链信噪比估计算法

无人机数据链通信受到各种自然与人为的干扰,信噪比（SNR）是信道状态和通信质量的有效评估指标。为解决传统估计算法信噪比估计精度不足的问题,提出了一种卷积神经网络（CNN）与长短时记忆（LSTM）网络结合的估计模型。利用仿真与实测相结合的方式,构建了一个包含不同信噪比、调制方式、衰落信道等信息的无人机通信信号数据集;在网络训练阶段,将样本序列进行分割,对分割后的每一部分序列使用CNN-LSTM网络提取深度特征,多次训练并保存模型参数;在测试阶段,利用构建好的测试集完成对算法的验证与测试,得到信噪比估计值。实验表明,相比于传统信噪比估计算法与单一网络结构的深度学习算法,所提算法的均方误差最低,实现了对信噪比的高精度估计。      

电力场景下基于无人机视觉的运动目标追踪方法

随着人工智能技术的发展,面向电力系统的运动目标追踪技术逐渐得到关注,现有方法虽有一定成效,但是大多基于固定摄像头的监控视频录制,不能灵活追踪运动目标,当运动目标离开摄像头视野时,存在运动目标丢失问题。为此,利用无人机设备,并基于深度学习和核相关滤波技术,提出了一个电力场景下基于无人机视觉的运动目标追踪方法（MTTS_UAV）。所提方法采用改进的目标追踪方法与目标检测方法相结合的方式来追踪运动目标隐患,并引入2种无人机飞行控制模块:启发式和数据驱动式,使得无人机的飞行速度和方向可以根据目标移动情况自适应地调节。在真实变电站的安全帽人员数据集上进行了大量实验,对所提方法的追踪效果进行评估,结果表明:所提方法在真实数据集上的平均像素误差（APE）和平均重叠率（AOR）分别可达到2.37和0.67,验证了方法的有效性。      

基于可达集的无人机低空飞行冲突解脱算法

针对无人空中交通管理（UTM）中的冲突解脱问题，提出了以可达集分析为基础的实时避撞算法。该算法可用于城市低空环境中的密集交通流空域，保证无人机（UAV）飞行过程的安全性。基于相对运动的概念，通过分析平面空域中的飞行博弈问题对避撞系统进行建模，同时利用水平集方法和最优控制理论对无人机的可达集进行分析和计算，使用机载传感器获取无人机与周围物体的信息，为每架无人机提供新的避撞策略。通过3种不同空域环境的飞行案例进行仿真实验，验证了该策略不仅可以得到平滑的飞行路径，实时安全地解决冲突解脱问题，而且针对合作/非合作目标均有效。     

基于多约束因子图优化的无人车定位与建图方法

针对目前在特定场景下应用的低速无人车定位系统极度依赖全球导航卫星系统（GNSS）,存在定位精度不高、漂移误差大、受环境影响严重等问题,提出一种低成本、高精度的无人车定位与建图方法。该方法基于三维激光定位与建图（SLAM）技术。首先,使用点云主成分分析（PCA）实现基于特征匹配的激光里程计;其次,将GNSS位置信息、点云分割聚类得到的地平面和点云聚类特征作为位姿约束分别加入图优化框架,消除激光里程计的累积误差;最后,得到最优位姿和大规模场景的点云地图,以实现无人车的自主定位导航。利用包含大型户外城市街道环境的KITTI数据集对所提出的SLAM算法进行了评估,结果表明:系统在3km运动距离情况下定位偏差可控制在1.5 m以下,在局部精度和全局一致性方面均优于其他里程计系统,为无人车的定位提供了新思路。      

基于角色切换策略的多无人机协同区域搜索

针对存在随机分布目标的区域快速搜索问题开展研究,考虑无人机有限通信能力和探测信息的实时回传需求,提出了一种基于角色切换策略的多无人机协同区域搜索方法。首先,考虑各无人机平台的历史搜索信息和协同搜索收益,基于概率传感器模型构建了多无人机协同区域搜索求解框架;其次,基于4项无人机节点重要性的评价指标,采用改进逼近理想解排序法（TOPSIS）完成无人机节点重要性评估,通过无人机角色动态切换实现了区域搜索过程中协同搜索收益与网络连通性的平衡;最后,考虑机间防撞、通信保持、无人机运动学等约束条件,利用分布式滚动时域优化方法完成各无人机在线运动规划,实现多无人机协同区域搜索。仿真结果表明了所提方法的可行性和有效性。      

无人侦察机航迹点重规划的优化算法

提出了一种针对发现新目标后,机上在线进行航迹点重规划的方法.建立了重规划数学模型,用图像质量方程预估侦察目标的图像质量,以所有目标图像质量的加权之和最大、路径长度最小为目标函数.在传感器侦察范围、飞机机动和目标图像质量要求以及威胁等多约束条件下运用改进后的多目标进化算法NSGA-II寻优,得到侦察航迹点的Pareto最优解集.以目标图像质量、路径长度和路径威胁为评价因素,专家系统给出当前评价因素加权权值,用模糊选优方法在Pareto最优解集中选择该加权意义下的唯一最优路径.仿真结果证明了该方法的可行性和智能性.     

燃料电池无人机动力系统半实物仿真

针对燃料电池无人机（UAV）动力系统飞行测试困难的问题,为了提升动力系统设计与开发水平,以燃料电池、锂电池、DC/DC功率转换器、电子调速器和直流无刷电机组成的动力系统作为实物介入,无人机动力学、自动驾驶仪、螺旋桨、飞行环境等数学模型为软件部分,无人机的油门信号控制及飞行过程中电机的载荷等为模拟仿真部分,以信号发生器、测功机及扭矩加载装置为软硬件接口,设计并搭建了燃料电池无人机动力系统半实物（HIL）仿真平台。面向典型任务剖面,基于状态机管理策略,对燃料电池/锂电池电动无人机的动力系统进行了半实物仿真研究,分析了半实物仿真平台和管理策略的有效性和实用性。      

贴近美军航母伊朗无人机的战术运用

1架伊朗无人机徘徊在波斯湾的上空，悄悄的接近在波斯湾水域游弋、号称美军现役最先进的航空母舰“里根”号。在航母上空，这架无人机从容的进行着侦察，在盘旋了25分钟后，平安的返回基地。这是发生在不久前，英军向波斯湾大兵压境的当口。虽然美军在发现该机后，立即派出4架舰载战斗机和2架直升机进行拦戳，但这已经是亡羊补牢，此时伊朗飞机早己返回境内。一位伊朗官员说：“我们的无人机在英军‘里根’号航母上盘旋了25分钟后才被对方雷达发现。”[编者按]     

系留无人机平台搭载的蜂窝通信基站吞吐量优化

考虑多架系留无人机（UAV）空中基站为多小区提供空地双向通信服务时，针对地面用户数目分布不均匀和多机协同服务同频干扰严重的问题，提出了一种联合优化空中基站高度和链路传输方向的吞吐量优化算法。该方法通过使用最大同频链路准则和就近服务准则确定了同频链路配对和无人机/用户配对，通过优化空中基站高度和链路传输方向提升了系统平均吞吐量，并减少了用户间的同频干扰。多种场景下验证结果均显示，所提方法显著优于其他非联合优化的对比方法，当拥塞小区用户数目是非拥塞小区用户数目的1~36倍时，相比于不联合优化链路传输方向和空中基站高度的对比方法，所提方法可提升系统平均吞吐量8倍左右。      

美国战术抗干扰通信卫星体系最新发展研究

<正>2023年3月8日，美国天军（USSF）太空系统司令部（SSC）宣布成功通过在轨卫星演示了“防护战术企业服务”（PTES），验证了美国天军抗干扰卫星通信地面段能力。此次演示使用商业卫星进行空中测试，首次集成PTES项目所有端到端能力，标志着美军围绕战术抗干扰通信卫星体系建设又迈出了一大步。本文对美国近年来通信卫星战术抗干扰能力相关项目以及未来通信卫星体系架构发展情况进行阐述，并提出相关启示。     

无人机自主引导跟踪与避障的近端策略优化

针对无人机地面动态目标跟踪问题，建立了远距离自主引导与近距离伴飞避障2个阶段的马尔可夫决策过程模型。在此基础上，提出了一种改进的近端策略优化（PPO）算法。考虑到无人机接收到的数据具有时序性且环境状态存在上下文关联，所提算法采用长短期记忆（LSTM）网络，通过无人机与目标的实时位置关系等状态信息来计算奖励值，更新网络参数，并进行自适应优化迭代。通过基于ROS系统的仿真测试平台进行试验，结果表明：所提算法安全有效地实现了侦察任务全过程的自主机动，与传统的PPO算法相比，LSTM的引入缩短了模型训练时间，跟踪与避障的效率明显提高，进一步加强了算法的鲁棒性、准确性和实时性。     

美国完成Spike制导导弹演示验证试验

今年2月12日，美海军空战中心武器分部（NAWCWD）在中国湖成功进行第4次Spike制导导弹演示验证试验。本次试验模拟Spike导弹从无人机上发射，并首次使用了NAWCWD开发的无人机机载火控系统（AFCS）。     

战术卫星-1试验计划

2005年,美国国防部军力转型办公室（OFT）与海军研究实验室（NRL）创新研制的一种兼有战术侦察与信息分发双重功能的微小型战术卫星-1（TACSAT-1）,将采用新型商用猎鹰号（Falcon）火箭从范登堡空军基地发射。该卫星原定于2004年1月发射,后因运载火箭等种种原因几度推迟。这项微小卫星试验计划是美国国防部实施航天装备转型和创新的重要举措,     

基于CIDBN的战术活动识别模型及在线精确推理

战术活动识别是战场态势感知的重要研究内容。为提高战术活动识别的准确性与实时性，提出了一种基于上下文独立动态贝叶斯网络（CIDBN）的战术活动识别模型及在线精确推理。通过对战术活动机制的分析，采用动态贝叶斯网络（DBN）理论，建立了一个初始战术活动识别模型。该模型引入了威胁指数节点来影响战术活动的终止与选择，并采用模糊隶属度函数对连续变量进行离散化处理。依据上下文独立关系对该模型进行简化，获得了一个基于CIDBN的战术活动识别模型。将接口算法扩展于该模型上，提出了在线精确推理算法。仿真结果表明，所提出的战术活动识别方法，具有识别精度高、较低不确定性和实时性高的优点。      

基于故障树和快照技术的无人机特情训练方法

针对无人机操作手在执行任务时不能有效地识别与处置特情的难题,提出了一种基于故障树遍历分析和快照技术的无人机特情模拟训练方法,并以样例无人机为研究案例进行了关键技术解析、通用化特情训练系统设计实现和试验.利用故障树理论,建立完备的无人机故障树模型,分析了需重点模拟训练的特情.利用快照技术,实现了不同飞行阶段训练的解耦;结合RTW（Real-Time Workshop）技术、数据库技术和视景仿真技术,完成了通用化无人机特情训练系统的开发,并成功应用于某型无人机的特情训练.给出了样例无人机操作手在不同方法下的训练结果,通过统计数据对比,表明该方法与常规的方法相比,训练效率更高,训练的完备度更好.     

复杂威胁环境下无人机实时航线规划逻辑架构

面向高对抗、强拒止的战场环境,实时航线规划是确保无人机（UAV）完成作战任务并提高自身生存概率的重要保障。为使无人机在面临不同程度的复杂威胁环境时能够选择合适的实时航线规划模式,提出了一种基于模糊推理机制的无人机实时航线规划逻辑架构。首先,对实时航线规划模式进行分类,从自主性的角度,重新划分人机权限分配等级,建立了实时航线规划模式与人机权限之间的联系;其次,针对典型观察—判断—决策—行动（OODA）循环存在“信任危机”的风险,构建了一种基于可变自主的实时航线规划体系架构,并对其逻辑进行了说明;最后,利用模糊推理机制实现了无人机系统动态人机权限分配,通过评判人机权限分配等级,进而确定实时航线规划模式。仿真结果表明:验证了实时航线规划逻辑架构的合理性和可变自主方法的有效性;经过综合分析,实时航线规划模式决策结果也比较符合实际作战需求;与模糊综合评价法相比,所提方法降低了人的主观性、实用性更强,得出的结果更加令人信服。