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浅谈大型无人机平台应用建设新模式

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闫东齐宇航王诚

摘? 要：无人机凭借其机动性强、续航时间长、载重能力大、安全性高及成本低等特点，已在军用、警用及民用领域发挥了越来越重要的作用，成为军事应用、警用应用及民用应用的重要手段。但大型无人机平台应用也面临了一些现实问题，由于军事应用多为突发事件，时效性要求高，民用应用领域广泛，任务种类繁多，警用应用兼具军事及民用应用二者的特点，加之军民警任务分工有交叉但各自装备独立运营，故而导致各自装备系统出勤率及利用率低，无法实现系统的高效协调统一。因此，本文提出了基于军民警三用、平战结合的大型无人机平台应用建设新模式，既能够优化军用、警用、民用无人机之间任务分工，提高设备的出勤率，又能够多载荷“协调+切换”、多数据“监控+落地”，实现各类需求覆盖、资源融合共享及统一调度指挥。因此，本文具有重要现实意义和参考价值，为现有大型无人机平台应用模式提供了强有力指引。

关键词：军民警三用;平战结合;无人机应用;多数据;多载荷

中图分类号： V279? ? 文献标识码： B? ? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.01.019

【Abstract】： The large-scale UAV systems have played a more and more important role in military， police and civilian fields because of their strong maneuverability， long endurance time， large load capacity， high safety and low cost. Undoubtedly， the large-scale UAV systems have become an important mean for military， police and civilian applications. However， there are also some practical problems faced with these applications above. As it known， most of the military applications are unexpected events with high timeliness requirements， the civilian applications have wide range and many tasks， the police applications have the characteristics of both military and civilian applications. Besides of that， the division of military， police and civilian tasks is overlapping but their equipment execute independently. Therefore， the attendance and utilization rate of each equipment system is low， which affect the efficient coordination and unification of the system. This paper presents a new mode of construction and application based on large-scale UAV system serving for military， police and civilian and applying in both peacetime and wartime， which can highly improve the attendance rate of equipment and easily realize multi-payload "coordination + switching" and multi-data "monitoring + landing" to achieve various needs coverage and resources integration and unified dispatching command. Therefore， this paper has important practical significance and reference value， and provides a strong guide for the construction and application based on large-scale UAV system.

【Key words】： Serving for military; Police and civilian; Combination of peacetime and wartime; Application based on UAV system; Multi-data; Multi-payload

0? 引言

無人机作为一种智能手段正在推动传统产业的智能升级，“无人机+传统产业”时代已经到来，机动性强、续航时间长、载重能力大、安全性高、建设及运维成本低，无人机将有效弥补传统有人机及其他手段的弊端，为各行各业应用带来新气息。但由于军用、警用、民用应用所属部门及职责有所不同，目前的无人机应用尚处于各自为营的状态，装备出勤率低、系统作业效率低成为了目前大型无人机平台应用面临的主要问题，如何在保证各领域及各行业应用的基础下，积极探索无人机应用的新模式及新手段，提高系统设备利用率并实现资源统一指挥调度，具有重要的现实和历史意义[1，2]。

1? 大型无人机平台应用建设新模式

本文提出的军警民三用、平战结合的大型无人机平台应用建设新模式能够有效解决上述问题，能够在军事管理化、警用应急化、民用常态化的背景下构建一个平战一体、常态运行的应用平台和团队[3]。

1.1? 军民警三用

目前，根据无人机的应用领域和所属行业可以将其分为军用、警用、民用三类。其中，军用无人机引领警用无人机和民用无人机的技术研制及发展，警用无人机在功能定位上介于军用无人机和民用无人机之间，民用无人机为军用无人机和警用无人机的使用模式和应用方向提供了参考[4]。

1.1.1? 军用

主要进行军事情报获取、军事目标摧毁（包括指挥部、装甲、运动皮卡车、武器库和集群目标等）、协同军种作战、执行打击封锁、开展实战杀伤等任务。从战场的实际情况出发，充分利用无人机的能力和特点，不断探索定点清除、要道伏击、正面攻坚和阵地防御、空中护航或要地防御及战场支援等战法，从而在在实战应用中进行探索和创新[5-7]。

1.1.2? 警用

主要进行特警、巡警、刑事、防爆、禁毒、治安、交通、消防等各个警种领域，通过重点布防、快速反应及区域覆盖，能够预防、制止和侦查违法犯罪活动、防范和打击恐怖活动、维护社会治安秩序，并且能够为突发性事件的快速管控和指挥调度提供决策依据[8-12]。

1.1.3? 民用

主要用于农业植保、影视航拍、灾情检测、灾后救援、航空测绘、森林防火、安保设防、管道巡检、地质勘探、海洋海事、交通管制等领域，民用无人机作为一种智能化的工具正在助力“无人机+ 传统产业”，降低生产成本、降低作业危险、提高生产效率，从而推动传统产业的智能升级[13-16]。

本文旨在满足军用、民用、警用的需求和响应下，创建一套能够适应军民警三用的大型无人机平台应用系统，适应国家各行各业的应用需求，满足各个领域的作业任务，为构建高效协调统一、反应迅速、覆盖面广的联合应用体系提供有力保障。

1.2? 平战结合

大型无人机平台建设应用新模式旨在通过平战结合设计，提高无人机出勤率及有效作业率。平时可以承担航测航拍、通信中继、航空物探、环境监测等任务。战时逐行侦察监视、对地攻击、火力引导、通讯侦察等任务。

1.2.1? 平时任务

1.2.1.1? 航空测绘

配置：无人机+高清光电+高清相机+SAR+卫通

无人机搭载高清光电、高清相机、SAR在测绘区域内，按照提前规划好的航迹开展测绘任务作业，通过相机地面监控监测软件可对相机成像参数进行设置并通过航测控制器完成成像数据机上实时处理，图片下传至地面后完成图像快拼，并通过三维地理信息指挥系统实时显示所关注点经纬度、飞行高度及飞行航迹等信息，同时可进行高清光电视频与高清相机的图像进行联动，针对感兴趣的目标区

域进行贴图。并且在气候条件复杂的情况下，可以使用SAR进行测绘成像，弥补传统光学测绘设备对气候条件适应性的不足。

1.2.1.2? 航空物探

配置：无人机+航磁设备+航放设备+航重设备+卫通

无人机同时或单独搭载航磁、航放、航重设备开展全天时全天候的航空物探任务。其中搭载航磁及航放设备时，执行超低空沿地形起伏跟随飞行任务;搭载航重设备时，以固定巡航高度开展重力场探测任务。航空物探可用于探测陆地和海洋中铁磁性矿物、石油、天然气等，也可利用航空重力测量数据确定大地水准面，对于资源勘探和大地测量具有非常重要的作用和意义。

1.2.1.3? 环境监测

配置：无人机+高清光电+高清相机+SAR+卫通

无人机搭载高清光电、高清相机、SAR开展全天候、全天时的对地观测任务。针对不同环境，可开展不同的环境监测任务，如自然灾害如泥石流、地震、森林失火、山体滑坡、海洋赤潮绿潮、电力巡线等，基于无人机的航空遥感观测手段是传统航天遥感手段的有效补充，能够有效解决数据传输距离、天气因素、安全因素等制约。对环境变化进行及时的监视监测，可实现高效快速的响应及处置;同时所获取的数据也可以作为历史数据存储于数据库中，为异常检测和历史比对提供参考依据。

1.2.1.4? 通信中继

配置：无人机+语音电台+通信基站+卫通

利用无人机搭载卫星通信分设备及基站通信设备，卫星通信设备依托宽带通信卫星资源完成移动通信业务数据的卫星通信中继功能。基站设备通过卫星链路与移动交换中心连接，并且指挥中心可通过语音电台传输指令，指挥无人机和人员行动，根据任务需求快速部署至目标区域进行任务飞行，解决由于信息通联不畅而无法满足指挥命令和现场情况及时的下达上传的问题，保证目标区域的通信畅通。

1.2.2? 战时任务

1.2.2.1? 偵察监视

配置：无人机+高清光电+高清相机+卫通

无人机起飞后在目标区域上空周围进行盘旋。指挥中心通过高清光电的可见光及红外传感器对重要设施重要公共场合轮流监测，并通过语音电台与地面巡逻人员沟通，调集人员进入指定街区，收集并监视重点区域的车流和人流动态。通过无人机对目标区域上空开展的持续监视任务，能够有效弥补因为凌晨时刻人流和警力都较少情况下，恐怖分子的袭击活动，能够及时获取区域态势，并将侦察信息、态势信息实时传输至指挥中心，对目标进行持续监视或指挥前线警员前往目标区域实行抓捕行动，有效保护目标区域的稳定。

1.2.2.2? 对地攻击

配置：无人机+高清光电+机载武器+卫通

无人机人机可通过搭载高清光电、激光制导武器对可疑目标实现精确打击。高清光电可在白天、夜晚分别通过可见光、红外视频对重点区域进行侦察，当预先获取精确的目标位置情况下，可针对目标的具体情况利用GPS制导或激光制导炸弹进行定点轰炸，同时也可利用激光制导导弹实施精确打击;当预先获取的目标情报具有模糊性时，可利用无人机远距离持续昼夜侦察的优势，对情报进行核实后，对目标进行定位、锁定、攻击和毁伤评估，指导指挥决策处置方案[17]。

1.2.2.3? 火力引导

配置：无人机+高清光电+机载武器+卫通

充分利用无人机长航时、全天时执行任务特点，利用无人机与地面部队和其它兵种协同作战，由战区联合作战指挥部进行统一指挥，通过高清光电实时掌握战场态势，必要时对指挥部、重要火力点、进攻集群等发动主动攻击，成功引导火力或者发现地方火力点、雷达、通信设备后，可以利用战斗机、坦克等其他战斗装备进行打击，为整个作战指挥的正面攻坚和阵地防御提供支撑。

1.2.2.4? 通信侦察

配置：无人机+高清光电+通侦设备+卫通

通过无人机搭载通侦设备，在指定区域内进行长时间、大范围的搜索侦察。采用通信侦察系统对覆盖范围内的信号进行侦察，能够对重点目标信号进行远距离测向、定位，获取区域内电磁态势情报，实施了解战场动态，根据粗测结果可以引导无人机飞往指定区域，为光电侦察和武器系统精确打击提供情报支援。

2? 大型无人机平台应用建设架构

大型无人机平台应用系统由飞行平台分系统、测控通信分系统、任务载荷分系统及综合保障分系统四部分组成。旨在通过任务载荷分系统构建多载荷“协同+切换”，测控通信分系统构建多数据“监控+落地”，从而满足军民警各类应用需求、提升数据获取能力，完善实时监控能力，实现军民警三用、平战结合联合应用体系。

2.1? 多载荷“协同+切换”

高清光电、高清相机、SAR、机载武器、航磁设备、航放设备、航重设备、通侦设备、语音电台及通信基站均可作为任务载荷分系统的一部分，同时也可根据具体任务需求对载荷配置进行扩展和调整。当执行不同任务时，各个载荷可以独立工作，也可以联合工作，多载荷的“协同+切换”保证了不同任务的应用效果和执行效率。例如，在天气条件良好时使用高清相机，在雾、阴雨、小雪及黑夜等复杂条件下使用SAR执行航空测绘任务，高清相机和SAR的协同切换可保证全天时全天候作业，大大提高作业效率和效果。

2.2? 多数据“监控+落地”

测控通信分系统为无人机起降及任务飞行过程中提供微波视距测控和超视距卫星通信的业务功能，在起降时，使用微波视距链路进行对无人机平台的操作控制，而在超出视距范围后，微波视距链路将操控权交由卫星通信链路进行执行，需多点落地的用户业务级数据均全程使用卫星通信链路进行传输。如图3所示，以新疆为例，在全疆分别布置三个起降机场作为任务基地，乌鲁木齐作为全疆指挥中心，为“基地+中心”配置卫通地面站，从而实现全疆全系统的多数据“监控+落地”，为平时任务数据接入及战时指挥控制提供有力保障。

3? 大型无人机平台应用建设新模式优势

（1）平战结合，多任务化的完善体系模式

平战结合的应用模式有效改善了传统无人机系统任务单一化的弊端，可以极大提高无人机的出勤率，使得无人机的使用趋于日常化、常态化、多任务化，完善了现有大型无人机平台应用的体系模式。

（2）军警民三用，多位一体的联合应用体系

军民警三用使得共同创建一套适应国家各类应用需求、联合多方资源开展应用成为可能，同时军用、警用、民用无人机的经验和模式的相互融合和联合，更进一步提高了整个体系的能力。

（3）高效统一，全天时全天候的应用作业能力

大型无人机平台具有续航时间长、载重能力大的特点，可以根据不同的应用需求搭载不同的任务载荷，实现全天时全天候的作业能力，从而保證监视监控任务全覆盖，平战结合军警民全响应的态势。

（4）机动灵活，快速响应的突发事件反应能力

恐怖事件多发生在边境地区，地形环境及气象条件复杂，传统的管控手段对突发事件难以及时响应和管控。大型无人机平台能快速抵达任务区域，为打早、打小和控制事态发展，提供时间、情报、物质和打击的技术保障。

（5）安全可靠，全面化立体化的应用手段

大型无人机平台具备超视距通信及多载荷挂载能力，能够实现数据及时分享、资源有效利用、技术互联互通、目标全程可控、保障精准到位，是目前最为全面化、立体化的应用手段。

4? 总结与展望

本文提出的基于军民警三用、平战结合的大型无人机平台应用建设新模式，可以实现各类需求覆盖、资源融合共享及统一调度指挥等功能，不仅提高了民用应用的作业效率，而且并且能够为应急事件的快速反应和指挥调度提供决策依据。

在后续的建设和应用中将进一步扩展平战应用方向，使得任务更加多样化、丰富化、全面化，同时进一步关注多源数据处理及融合，实现无人机大数据挖掘、多数据融合、多数据交叉比对，使得大型无人机平台应用系统逐步向智能化方向发展。

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