《無(wú)人機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論》課件5.3陸地?zé)o人機(jī)應(yīng)用

5.3陸地?zé)o人機(jī)應(yīng)用陸軍在海、陸、空三軍中通常具有重要的作用，而陸軍任務(wù)相對(duì)來(lái)說(shuō)更復(fù)雜、更多樣、更不可預(yù)測(cè)。陸軍無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的要求也會(huì)更加全面一些，而陸軍無(wú)人機(jī)的發(fā)展也較其他軍種更早一些。陸軍的作戰(zhàn)任務(wù)遇到極端環(huán)境的可能性會(huì)更大一些，比如極地冰雪、熱帶叢林、高山，甚至還有天氣的影響，沙塵暴、霧霾等。而且陸軍由于戰(zhàn)區(qū)轉(zhuǎn)移的特點(diǎn)，要求其無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)。5.3.1隱蔽偵察監(jiān)視陸軍的偵察監(jiān)視任務(wù)主要是發(fā)現(xiàn)當(dāng)下和短期內(nèi)存在的威脅，一般范圍限于中、短距離內(nèi)。通常陸軍的偵察監(jiān)視活動(dòng)是隱蔽的，以免驚擾到敵軍而被發(fā)現(xiàn)。完成這一項(xiàng)任務(wù)的無(wú)人機(jī)通常采用彈射的發(fā)射方式，或是垂直起降的無(wú)人機(jī)，深入或靠近敵軍部隊(duì)進(jìn)行偵察監(jiān)視。隱蔽偵察的一個(gè)主要任務(wù)是確定敵人的分布位置和運(yùn)動(dòng)范圍，另外還包括偵察反對(duì)派向友好區(qū)域滲透的情況。之前，此項(xiàng)任務(wù)主要是由先遣分隊(duì)來(lái)完成，他們通過(guò)靠近敵方戰(zhàn)區(qū)進(jìn)行偵察，并把相關(guān)情況報(bào)告給總部，但是他們由于活動(dòng)范圍有限，其機(jī)動(dòng)性較差，且偵察視野也有限，對(duì)于較大區(qū)域的偵察，不能及時(shí)很好的完成任務(wù)?，F(xiàn)在，已經(jīng)陸續(xù)有國(guó)家陸軍部隊(duì)采用無(wú)人機(jī)來(lái)完成此項(xiàng)任務(wù)。5.3.1隱蔽偵察監(jiān)視各國(guó)相繼采用了不同的無(wú)人機(jī)來(lái)進(jìn)行隱蔽偵察監(jiān)視任務(wù)，美國(guó)及一些國(guó)家陸軍部隊(duì)采用的是手拋型微型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，型號(hào)為“隕石”B，如圖5.3.1所示，以及“沙漠鷹”無(wú)人機(jī)，如圖5.3.2所示。圖5.3.1“隕石”B無(wú)人機(jī)圖5.3.2“沙漠鷹”無(wú)人機(jī)5.3.2彈著點(diǎn)定位陸軍炮兵在作戰(zhàn)時(shí)，通常是采用預(yù)測(cè)的方法對(duì)遠(yuǎn)處的目標(biāo)實(shí)施射擊，但是由于風(fēng)速的變化、各門火炮不一致的校準(zhǔn)方法等因素的影響導(dǎo)致射擊的準(zhǔn)確度不高。無(wú)人機(jī)在執(zhí)行彈著點(diǎn)定位的任務(wù)時(shí)，飛行高度會(huì)比執(zhí)行照相的任務(wù)時(shí)低很多，這時(shí)，對(duì)無(wú)人機(jī)的懸停能力要求并不高，它只需要通過(guò)帶有十字線的圖像穩(wěn)像裝置，使圖像任務(wù)載荷對(duì)準(zhǔn)攻擊目標(biāo)，地面控制站上的計(jì)算機(jī)便可根據(jù)無(wú)人機(jī)圖像載荷的下視角、飛行高度等信息進(jìn)行簡(jiǎn)單的三角計(jì)算，從而得出目標(biāo)方位和俯仰的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。最后地面控制站會(huì)立即將所計(jì)算出的數(shù)據(jù)反饋給火炮的火力控制單位。圖5.3.1“隕石”B無(wú)人機(jī)5.3.3激光目標(biāo)指示激光目標(biāo)指示的任務(wù)是幫助制導(dǎo)炮彈、導(dǎo)彈等高技術(shù)武器追蹤攻擊目標(biāo)。通常情況下，工作過(guò)程是制導(dǎo)炮彈、導(dǎo)彈等高技術(shù)武器發(fā)射激光束照射目標(biāo)，激光束到達(dá)目標(biāo)后再被反射回來(lái)，然后炮彈、導(dǎo)彈等便可以沿著反射激光束追蹤目標(biāo)。起初，可通過(guò)靠近目標(biāo)的地面部隊(duì)的指示來(lái)從目標(biāo)側(cè)面或附近發(fā)射炮彈或?qū)梺?lái)攻擊目標(biāo)，地面部隊(duì)通常使用激光指示系統(tǒng)的方法去照射目標(biāo)。但是這種方法在遠(yuǎn)距離情況下使用就不有效了，只適合近距離的攻擊方式。遠(yuǎn)距離攻擊時(shí)，影響因素就會(huì)較多一些，指示人員需要靠近攻擊目標(biāo)進(jìn)行指示，這樣一來(lái)會(huì)使指示人員處于危險(xiǎn)的環(huán)境，二來(lái)指示人員要保持激光束在最佳的角度照射在目標(biāo)上足夠長(zhǎng)的時(shí)間也是很有難度的。再者，指示人員與攻擊目標(biāo)之間因?yàn)檎系K物或是地形的影響，也會(huì)對(duì)指示距離產(chǎn)生限制。5.3.3激光目標(biāo)指示目前，已經(jīng)由固定翼有人飛機(jī)可以完成此項(xiàng)任務(wù)，但是如果要求飛機(jī)保持激光照射方向在最佳角度，則需要飛機(jī)與攻擊目標(biāo)保持一定的距離，而且激光照射還會(huì)受云霧的影響，并且需要大功率的激光器，這樣，飛機(jī)會(huì)很容易遭受攻擊。圖5.3.4“小精靈”與“阿帕奇”的對(duì)比5.3.3激光目標(biāo)指示除了上述之外，還可以采用無(wú)人機(jī)與有人機(jī)編隊(duì)執(zhí)行這一任務(wù)，如圖5.3.5所示，使用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)為隱蔽在數(shù)公里外懸停的易被攻擊直升機(jī)發(fā)射導(dǎo)彈提供目標(biāo)指示。圖5.3.5無(wú)人機(jī)與有人機(jī)編隊(duì)完成任務(wù)5.3.3激光目標(biāo)指示美國(guó)陸軍的“銅斑蛇”炮兵武器包含一組發(fā)射制導(dǎo)炮彈的火炮，炮彈通過(guò)照射到目標(biāo)上的反射激光鎖定目標(biāo)。通常在不進(jìn)行攻擊時(shí)，無(wú)人機(jī)只需要保持激光瞄準(zhǔn)器鎖定目標(biāo)既可，而當(dāng)炮彈接近目標(biāo)后，無(wú)人機(jī)則開啟激光器照射目標(biāo)。圖5.3.6美國(guó)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)與“銅斑蛇”5.3.4核生化污染檢測(cè)陸軍部隊(duì)在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中，很有可能受到前方目標(biāo)地段核輻射塵埃、生物和化學(xué)氣體或物質(zhì)的危害。如果利用無(wú)人機(jī)完成則會(huì)事半功倍?？衫脽o(wú)人機(jī)攜帶不帶顯示設(shè)備的核生化污染探測(cè)任務(wù)載荷，飛行在大部隊(duì)的前方，可通過(guò)在一定地點(diǎn)降落收集和分析周圍大氣中的成分，并將測(cè)試數(shù)據(jù)傳回控制指揮單位。圖5.3.7無(wú)人機(jī)與有人機(jī)編隊(duì)完成污染檢測(cè)任務(wù)5.3.4核生化污染檢測(cè)采用無(wú)人機(jī)完成這一任務(wù)的優(yōu)點(diǎn)主要在于：（1）人員安全；（2）測(cè)試所得的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)比人工測(cè)量所得的數(shù)據(jù)豐富、詳細(xì)，而且獲得的數(shù)據(jù)能夠在無(wú)人機(jī)地面控制站上以地圖的形式顯示出來(lái)；（3）無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)性較高，所檢測(cè)的區(qū)域大而且速度快，即使有突發(fā)狀況發(fā)生，也能夠迅速做出相應(yīng)對(duì)策或是撤退。5.3.5地雷探測(cè)與銷毀在作戰(zhàn)過(guò)程中，埋在部隊(duì)所經(jīng)之路上的地雷會(huì)對(duì)陸軍部隊(duì)造成巨大的損失和傷亡。而且當(dāng)前在世界各地仍然還存在著成千上萬(wàn)顆有可能會(huì)發(fā)生爆炸的的地雷或其他爆炸物如集束炸彈、步兵雷等，都有可能造成人員的死亡和傷殘。如果只是利用人工排雷及探測(cè)，并銷毀這些可能爆炸的地雷，那將會(huì)是一項(xiàng)非常危險(xiǎn)的任務(wù)，而且進(jìn)程會(huì)非常緩慢。如果采用無(wú)人機(jī)來(lái)完成此項(xiàng)任務(wù)，這不失為一個(gè)很好的方法。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，爆炸物可通過(guò)合適頻率的聲波來(lái)引爆，這種任務(wù)載荷通?？捎蔁嵯駜x和聲波發(fā)生器構(gòu)成，由垂直起降無(wú)人機(jī)攜帶。無(wú)人機(jī)可以懸停在爆炸物上空的安全位置，再引爆爆炸物。該款無(wú)人機(jī)不僅可以應(yīng)用在軍事上，還可以在民間組織中利用其拆去爆炸物。5.3.5地雷探測(cè)與銷毀2016年，MineKafon兄弟團(tuán)隊(duì)發(fā)明了MKD（MineKafonDrone）無(wú)人機(jī)，它可以拆地雷，而且拆的非?？臁KD是一種專門為了追蹤以及安全引爆地雷的模塊化飛行無(wú)人機(jī)，如圖5.3.8所示。圖5.3.8MKD無(wú)人機(jī)5.3.6無(wú)人與有人系統(tǒng)編隊(duì)無(wú)人與有人系統(tǒng)編隊(duì)在前面的應(yīng)用中已經(jīng)多次提到，在陸軍作戰(zhàn)中也可以利用無(wú)人機(jī)為無(wú)人車輛實(shí)現(xiàn)偵察的功能，提高無(wú)人作戰(zhàn)車的前視視察能力。同時(shí)，它還可完成地面無(wú)人系統(tǒng)與控制站之間的中繼通信。圖5.3.9“神經(jīng)元”無(wú)人機(jī)與有人機(jī)編隊(duì)飛行5.3.7系統(tǒng)機(jī)動(dòng)性系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性對(duì)于陸軍作戰(zhàn)部隊(duì)是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，尤其是陸軍近、短程無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。因?yàn)椴徽搼?zhàn)場(chǎng)上的即刻轉(zhuǎn)移還是戰(zhàn)場(chǎng)之間的運(yùn)輸，系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性都是一個(gè)非常重要的影響因素。圖5.3.10“鳳凰”與“小精靈”無(wú)人機(jī)系統(tǒng)5.3.8城市持續(xù)監(jiān)視無(wú)人機(jī)進(jìn)行城市持續(xù)監(jiān)視是一種很可取的方法，但目前尚無(wú)較好的解決方案，主要因?yàn)闊o(wú)人機(jī)在城市飛行并執(zhí)行監(jiān)視任務(wù)時(shí)需要克服相關(guān)難題，主要包含以下幾個(gè)方面：1、無(wú)人機(jī)必須體積很小，并且具有隱身功能，否則很容易被發(fā)現(xiàn)并摧毀；2、在城市飛行中能夠適應(yīng)各種氣象天氣條件，并且能夠精確的飛到監(jiān)視點(diǎn)