《無人機系統(tǒng)導(dǎo)論》課件5.3陸地?zé)o人機應(yīng)用

5.3陸地?zé)o人機應(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)相對來說更復(fù)雜、更多樣、更不可預(yù)測。陸軍無人機系統(tǒng)的要求也會更加全面一些，而陸軍無人機的發(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，要求其無人機系統(tǒng)的機動性更強。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)視活動是隱蔽的，以免驚擾到敵軍而被發(fā)現(xiàn)。完成這一項任務(wù)的無人機通常采用彈射的發(fā)射方式，或是垂直起降的無人機，深入或靠近敵軍部隊進行偵察監(jiān)視。隱蔽偵察的一個主要任務(wù)是確定敵人的分布位置和運動范圍，另外還包括偵察反對派向友好區(qū)域滲透的情況。之前，此項任務(wù)主要是由先遣分隊來完成，他們通過靠近敵方戰(zhàn)區(qū)進行偵察，并把相關(guān)情況報告給總部，但是他們由于活動范圍有限，其機動性較差，且偵察視野也有限，對于較大區(qū)域的偵察，不能及時很好的完成任務(wù)?，F(xiàn)在，已經(jīng)陸續(xù)有國家陸軍部隊采用無人機來完成此項任務(wù)。5.3.1隱蔽偵察監(jiān)視各國相繼采用了不同的無人機來進行隱蔽偵察監(jiān)視任務(wù)，美國及一些國家陸軍部隊采用的是手拋型微型無人機系統(tǒng)，型號為“隕石”B，如圖5.3.1所示，以及“沙漠鷹”無人機，如圖5.3.2所示。圖5.3.1“隕石”B無人機圖5.3.2“沙漠鷹”無人機5.3.2彈著點定位陸軍炮兵在作戰(zhàn)時，通常是采用預(yù)測的方法對遠處的目標(biāo)實施射擊，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。無人機在執(zhí)行彈著點定位的任務(wù)時，飛行高度會比執(zhí)行照相的任務(wù)時低很多，這時，對無人機的懸停能力要求并不高，它只需要通過帶有十字線的圖像穩(wěn)像裝置，使圖像任務(wù)載荷對準(zhǔn)攻擊目標(biāo)，地面控制站上的計算機便可根據(jù)無人機圖像載荷的下視角、飛行高度等信息進行簡單的三角計算，從而得出目標(biāo)方位和俯仰的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。最后地面控制站會立即將所計算出的數(shù)據(jù)反饋給火炮的火力控制單位。圖5.3.1“隕石”B無人機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)，激光束到達目標(biāo)后再被反射回來，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，可通過靠近目標(biāo)的地面部隊的指示來從目標(biāo)側(cè)面或附近發(fā)射炮彈或?qū)梺砉裟繕?biāo)，地面部隊通常使用激光指示系統(tǒng)的方法去照射目標(biāo)。但是這種方法在遠距離情況下使用就不有效了，只適合近距離的攻擊方式。遠距離攻擊時，影響因素就會較多一些，指示人員需要靠近攻擊目標(biāo)進行指示，這樣一來會使指示人員處于危險的環(huán)境，二來指示人員要保持激光束在最佳的角度照射在目標(biāo)上足夠長的時間也是很有難度的。再者，指示人員與攻擊目標(biāo)之間因為障礙物或是地形的影響，也會對指示距離產(chǎn)生限制。5.3.3激光目標(biāo)指示目前，已經(jīng)由固定翼有人飛機可以完成此項任務(wù)，但是如果要求飛機保持激光照射方向在最佳角度，則需要飛機與攻擊目標(biāo)保持一定的距離，而且激光照射還會受云霧的影響，并且需要大功率的激光器，這樣，飛機會很容易遭受攻擊。圖5.3.4“小精靈”與“阿帕奇”的對比5.3.3激光目標(biāo)指示除了上述之外，還可以采用無人機與有人機編隊執(zhí)行這一任務(wù)，如圖5.3.5所示，使用無人機系統(tǒng)為隱蔽在數(shù)公里外懸停的易被攻擊直升機發(fā)射導(dǎo)彈提供目標(biāo)指示。圖5.3.5無人機與有人機編隊完成任務(wù)5.3.3激光目標(biāo)指示美國陸軍的“銅斑蛇”炮兵武器包含一組發(fā)射制導(dǎo)炮彈的火炮，炮彈通過照射到目標(biāo)上的反射激光鎖定目標(biāo)。通常在不進行攻擊時，無人機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，無人機則開啟激光器照射目標(biāo)。圖5.3.6美國無人機系統(tǒng)與“銅斑蛇”5.3.4核生化污染檢測陸軍部隊在執(zhí)行任務(wù)的過程中，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。如果利用無人機完成則會事半功倍。可利用無人機攜帶不帶顯示設(shè)備的核生化污染探測任務(wù)載荷，飛行在大部隊的前方，可通過在一定地點降落收集和分析周圍大氣中的成分，并將測試數(shù)據(jù)傳回控制指揮單位。圖5.3.7無人機與有人機編隊完成污染檢測任務(wù)5.3.4核生化污染檢測采用無人機完成這一任務(wù)的優(yōu)點主要在于：（1）人員安全；（2）測試所得的數(shù)據(jù)遠比人工測量所得的數(shù)據(jù)豐富、詳細，而且獲得的數(shù)據(jù)能夠在無人機地面控制站上以地圖的形式顯示出來；（3）無人機機動性較高，所檢測的區(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)對策或是撤退。5.3.5地雷探測與銷毀在作戰(zhàn)過程中，埋在部隊所經(jīng)之路上的地雷會對陸軍部隊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顆有可能會發(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，并銷毀這些可能爆炸的地雷，那將會是一項非常危險的任務(wù)，而且進程會非常緩慢。如果采用無人機來完成此項任務(wù)，這不失為一個很好的方法。經(jīng)過實驗研究，爆炸物可通過合適頻率的聲波來引爆，這種任務(wù)載荷通常可由熱像儀和聲波發(fā)生器構(gòu)成，由垂直起降無人機攜帶。無人機可以懸停在爆炸物上空的安全位置，再引爆爆炸物。該款無人機不僅可以應(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地雷探測與銷毀2016年，MineKafon兄弟團隊發(fā)明了MKD（MineKafonDrone）無人機，它可以拆地雷，而且拆的非?？?。MKD是一種專門為了追蹤以及安全引爆地雷的模塊化飛行無人機，如圖5.3.8所示。圖5.3.8MKD無人機5.3.6無人與有人系統(tǒng)編隊無人與有人系統(tǒng)編隊在前面的應(yīng)用中已經(jīng)多次提到，在陸軍作戰(zhàn)中也可以利用無人機為無人車輛實現(xiàn)偵察的功能，提高無人作戰(zhàn)車的前視視察能力。同時，它還可完成地面無人系統(tǒng)與控制站之間的中繼通信。圖5.3.9“神經(jīng)元”無人機與有人機編隊飛行5.3.7系統(tǒng)機動性系統(tǒng)的機動性對于陸軍作戰(zhàn)部隊是一個非常重要的指標(biāo)，尤其是陸軍近、短程無人機系統(tǒng)。因為不論戰(zhàn)場上的即刻轉(zhuǎn)移還是戰(zhàn)場之間的運輸，系統(tǒng)的機動性都是一個非常重要的影響因素。圖5.3.10“鳳凰”與“小精靈”無人機系統(tǒng)5.3.8城市持續(xù)監(jiān)視無人機進行城市持續(xù)監(jiān)視是一種很可取的方法，但目前尚無較好的解決方案，主要因為無人機在城市飛行并執(zhí)行監(jiān)視任務(wù)時需要克服相關(guān)難題，主要包含以下幾個方面：1、無人機必須體積很小，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