無人機(jī)控制站的“上艦”之路

據(jù)美國海軍航空新聞《NAVAIR》報道，今年2月，美國海軍完成了喬治·布什號航母無人空戰(zhàn)中心（UAWC）的集成測試。隨后，該航母在地中海地區(qū)參與聯(lián)合軍事行動，標(biāo)志著UAWC系統(tǒng)正式投入實戰(zhàn)使用。

UAWC本質(zhì)上是一座艦載無人機(jī)控制站。作為無人機(jī)系統(tǒng)的指揮控制中心，無人機(jī)控制站是無人機(jī)的“中樞神經(jīng)”，相當(dāng)于有人機(jī)的顯控座艙、智能設(shè)備的遙控終端，是決定無人機(jī)能否高效完成各項任務(wù)的核心系統(tǒng)。

從1917年無人機(jī)誕生至今，無人機(jī)控制站逐漸成為無人機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置。那么，無人機(jī)控制站怎樣進(jìn)行工作，當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r如何？艦載無人機(jī)控制站的出現(xiàn)意味著什么，又將為未來戰(zhàn)場帶來哪些改變？請看本期解讀。

無人機(jī)控制站的“上艦”之路

■李翀倫  陳俊鋒

喬治·布什號航母無人空戰(zhàn)中心（UAWC）操控臺。供圖：陽  明

無人機(jī)顯威戰(zhàn)場的“幕后英雄”

對于一個人來說，大腦就像人體的司令部，控制協(xié)調(diào)人體各項功能。

無人機(jī)控制站對無人機(jī)的重要作用，正如“大腦”之于“人體”、“中樞神經(jīng)”之于“肢體運動”。作為無人機(jī)系統(tǒng)中唯一的人機(jī)交互子系統(tǒng)，無人機(jī)控制站在不斷發(fā)展、升級換代中，逐步成為無人機(jī)系統(tǒng)的信息交互中樞、信息處理中心，是無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)揮作戰(zhàn)效能的關(guān)鍵。

早在無人機(jī)誕生之初，因為結(jié)構(gòu)簡單、功能單一，大多作為航模靶機(jī)使用，對測控要求較低。無人機(jī)一般采用“程序控制+自主調(diào)控”的方式飛行，并沒有獨立的控制站。直到1933年，英國空軍首次為無人機(jī)配備了真正意義上的無人機(jī)控制站，并使用無線遙控技術(shù)實現(xiàn)了對“費爾雷昆士”無人機(jī)的控制。

作為無人機(jī)系統(tǒng)的“中樞神經(jīng)”，除了早期的類航模簡易控制，無人機(jī)控制站的發(fā)展先后經(jīng)歷了單平臺控制、組網(wǎng)控制和體系化控制等3個階段。

第一代無人機(jī)控制站——一站控一機(jī)。

20世紀(jì)50至70年代，美軍開始嘗試用無人機(jī)執(zhí)行電子竊聽、電臺干擾、超低空拍攝等任務(wù)。當(dāng)時，簡單程序控制和簡易遙控已經(jīng)無法滿足前線部隊對無人機(jī)的控制需要。為了適應(yīng)越來越復(fù)雜的任務(wù)，通過發(fā)送復(fù)雜控制指令的方式對無人機(jī)進(jìn)行更精確的控制，催生了第一代無人機(jī)控制站。

第一代無人機(jī)控制站大多采用便攜式結(jié)構(gòu)，具有顯示屏幕以及鼠標(biāo)、鍵盤等設(shè)備，采用遙控器進(jìn)行操控，主要應(yīng)用于靶機(jī)、小型低成本無人機(jī)。飛行過程中，操作員根據(jù)屏幕上顯示的飛行參數(shù)判斷無人機(jī)的飛行狀態(tài)，操縱其執(zhí)行各種任務(wù)。

這一時期的無人機(jī)控制站開始實現(xiàn)對無人機(jī)的精細(xì)化控制，使無人機(jī)能夠執(zhí)行豐富的作戰(zhàn)任務(wù)，但這種控制站與無人機(jī)平臺深度綁定，不同無人機(jī)系統(tǒng)間只能通過人工方式傳遞信息。

第二代無人機(jī)控制站——一站控一型。

20世紀(jì)90年代，得益于衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展和無人機(jī)裝備技術(shù)的進(jìn)步，無人機(jī)開始大量在超視距范圍使用，大型多用途無人機(jī)系統(tǒng)涌現(xiàn)戰(zhàn)場，多架無人機(jī)共同完成一些復(fù)雜任務(wù)。這使得第一代無人機(jī)控制站在信息交換能力上的劣勢逐步凸顯。

為了滿足作戰(zhàn)需要，以無人機(jī)集群化使用為核心需求的第二代復(fù)合控制多用途無人機(jī)控制站慢慢發(fā)展起來。

第二代無人機(jī)控制站以集群化為主要發(fā)展方向，主要應(yīng)用于大中型無人機(jī)。控制站具備了簡單的信息融合、故障診斷能力，能夠在同型無人機(jī)系統(tǒng)間建立物理連接、實現(xiàn)信息交換。但是不同型號無人機(jī)系統(tǒng)之間，仍然存在信息壁壘。

第三代無人機(jī)控制站——一站控多型。

20世紀(jì)90年代末，隨著任務(wù)環(huán)境的變化，無人機(jī)與有人機(jī)、無人機(jī)與無人機(jī)之間的協(xié)同任務(wù)形式逐漸豐富，任務(wù)類型日益多樣，第二代無人機(jī)控制站對單一型號無人機(jī)的集群控制能力已經(jīng)跟不上戰(zhàn)爭形態(tài)的改變。為解決這一問題，面向多型無人機(jī)通用化控制的第三代無人機(jī)控制站應(yīng)運而生。

第三代無人機(jī)控制站以通用化、智能化控制為主要發(fā)展方向，最早源于“使用一種控制站操作多種不同型號無人機(jī)”的需求，希望控制站能夠接收多型無人機(jī)回傳的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理。1997年，美國海軍牽頭開展無人機(jī)“戰(zhàn)術(shù)控制系統(tǒng)”項目，結(jié)束了無人機(jī)地面控制站體系繁雜的局面，實現(xiàn)無人機(jī)在各軍種地面站間的無縫連接。

第三代無人機(jī)控制站具備多型無人機(jī)通用控制的能力，極大拓展了無人機(jī)裝備協(xié)同作戰(zhàn)場景，降低了多種無人機(jī)系統(tǒng)整體保障難度。近年來，美軍研發(fā)的The Block 50 GCS地面控制站、UGCS通用地面控制站和MD-5系列無人機(jī)控制站，都是第三代無人機(jī)控制站的典型代表。

無人機(jī)控制站從陸地走向海洋

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著無人機(jī)的廣泛運用，無人化作戰(zhàn)系統(tǒng)已經(jīng)滲透到戰(zhàn)爭的諸多環(huán)節(jié)，在軍事行動中的顛覆性作用逐步凸顯。

其中一個較為熟知的例子發(fā)生在2020年。當(dāng)時的納卡沖突中，阿塞拜疆大量使用無人機(jī)當(dāng)作誘餌，消耗亞美尼亞的防空武器，而后使用“哈洛普”反輻射無人機(jī)和“TB-2”察打一體無人機(jī)發(fā)起突襲，成功摧毀亞軍的防空系統(tǒng)、坦克裝甲目標(biāo)和炮兵陣地等，為后續(xù)作戰(zhàn)創(chuàng)造了有利條件。此次沖突，無人機(jī)首次成為主戰(zhàn)裝備，快速打破了攻防平衡，改變了作戰(zhàn)進(jìn)程。

同一時刻，無人機(jī)的作戰(zhàn)范圍也逐漸從陸地延伸到海洋。不論數(shù)量還是種類，越來越多的無人機(jī)正在隨艦部署，遠(yuǎn)離所屬國家的本土遂行任務(wù)。以航母為中心的海上編隊，在戰(zhàn)場前沿對無人機(jī)進(jìn)行指揮控制的需求越來越迫切，傳統(tǒng)“前沿起降—后方控制”的集中式控制站，已經(jīng)很難根據(jù)戰(zhàn)況快速完成對兵力的統(tǒng)籌指揮。

在這一背景下，建立與艦艇深度融合的艦載無人機(jī)控制站，成為未來海上作戰(zhàn)的必然要求。

與陸地上的無人機(jī)控制站相比，艦載無人機(jī)控制站更難實現(xiàn)，其相關(guān)探索歷時數(shù)十年，最早可以追溯至20世紀(jì)60年代。當(dāng)時，在越南戰(zhàn)爭期間，美國研制并使用QH-50艦載無人直升機(jī)，同時也將目光投入到艦載無人機(jī)控制站的研制工作。

一路走來，從“開始研制”到“真正上艦”，無人機(jī)控制站“上艦”坎坎坷坷歷時數(shù)十年，主要經(jīng)歷了臨時便攜部署、艦上固定部署和艦機(jī)深度融合3個主要發(fā)展階段。

——臨時便攜部署。以美國海軍“掃描鷹”、RQ-21等小型無人機(jī)為例，這些無人機(jī)的控制站形態(tài)，主要以手持設(shè)備和筆記本電腦等便攜式設(shè)備為主。操控人員可以隨身攜帶無人機(jī)控制站并按需使用，但這一階段的無人機(jī)控制站設(shè)備相對獨立，與艦艇幾乎沒有信息交互。

——艦上固定部署。這一階段，通過在艦艇上設(shè)置固定的無人機(jī)控制臺位，無人機(jī)控制站能與艦艇進(jìn)行信息交互，不過，實現(xiàn)信息交互的前提條件必須是同型號的小型艦載無人直升機(jī)。

——艦機(jī)深度融合。2018年，美國海軍確定MQ-25A“黃貂魚”艦載無人加油機(jī)為首型航母艦載無人機(jī)。

這類大型艦載無人機(jī)使用流程復(fù)雜、對配套資源要求高、統(tǒng)籌難度大，致使傳統(tǒng)艦載無人機(jī)控制站與海軍艦艇設(shè)備的不同系統(tǒng)之間耦合矛盾突出。

為此，美國海軍提出了UAWC概念，計劃從底層深度整合無人機(jī)控制站與海軍艦艇，進(jìn)一步實現(xiàn)艦機(jī)信息共享，全面統(tǒng)籌空海兵力資源，實現(xiàn)空海一體化作戰(zhàn)。

根據(jù)美國戰(zhàn)略與預(yù)算評估中心研究報告中的估計，至2040年，美國航母除將搭載5到10架艦載無人加油機(jī)外，還可能搭載無人作戰(zhàn)飛機(jī)。

從臨時便攜部署到艦上固定部署，再到艦機(jī)深度融合，艦載無人機(jī)控制站的進(jìn)步提高了無人機(jī)在戰(zhàn)場前沿的響應(yīng)速度。不過，從目前來看，艦載無人機(jī)控制站如何與航母進(jìn)一步整合，并在艦上獨立操縱無人機(jī)完成各式各樣的飛行任務(wù)，仍有待實際運作測試和實戰(zhàn)能力檢驗。

未來海上作戰(zhàn)或?qū)⒂瓉硇伦兓?/strong>

近年來，隨著無人機(jī)逐漸從輔助裝備轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲬?zhàn)裝備，各國對無人機(jī)控制站的運用與投入不斷增大。

有消息稱，俄羅斯正在建設(shè)S-70“獵人”無人機(jī)的地面控制站。該控制站是一個用于中型和重型無人機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化地面控制站，未來將用于控制不同位置的無人機(jī)。

同一時刻，艦載無人機(jī)控制站的出現(xiàn)，也標(biāo)志著無人機(jī)系統(tǒng)能夠以艦載無人機(jī)控制站為媒介，與海軍艦艇形成一個有機(jī)整體，有助于在未來戰(zhàn)場上實現(xiàn)空海協(xié)同作戰(zhàn)。

未來，搭載艦載無人機(jī)控制站的艦艇可以按需申請無人機(jī)控制權(quán)和偵察信息，實現(xiàn)對無人機(jī)精準(zhǔn)靈活的指揮控制，最大程度縮短指揮鏈和情報鏈。

從人員效率角度看，艦載無人機(jī)控制站完成部署后，人員可以與艦艇其他崗位協(xié)同工作，在固定艙室內(nèi)完成艦載無人機(jī)起降、調(diào)運、任務(wù)控制等操作，顯著改善艦載無人機(jī)操控人員的工作環(huán)境，有效提高工作效率。

從兵力管理角度看，艦載無人機(jī)控制站可以集中管理和控制多型艦載無人機(jī)執(zhí)行多種不同類型的作戰(zhàn)任務(wù)，并能通過智能化管理和數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化對艦載無人機(jī)的調(diào)度，進(jìn)一步優(yōu)化和提高艦載無人機(jī)的使用效率，進(jìn)而提升艦艇編隊作戰(zhàn)效能。

從協(xié)同使用角度看，部署艦載無人機(jī)控制站的艦艇可同時操控和管理多型多架艦載無人機(jī)，這更有利于指揮不同無人機(jī)開展多種協(xié)同作戰(zhàn)任務(wù)，同時控制站可以快速整合和分析艦載無人機(jī)獲得的各類戰(zhàn)場信息，幫助艦艇編隊指揮官提高對戰(zhàn)場態(tài)勢的感知和決策速度，增強(qiáng)艦艇編隊在情報、監(jiān)視與偵察方面的作戰(zhàn)能力。

從體系作戰(zhàn)角度看，隨著多種艦型搭載艦載無人機(jī)控制站，無人機(jī)指揮控制將擺脫單節(jié)點中心指揮模式，向多節(jié)點、高冗余、分布式指揮方向發(fā)展，形成網(wǎng)絡(luò)隨遇接入、信息按需分發(fā)、授權(quán)指揮管理的新型作戰(zhàn)模式，將無人機(jī)裝備進(jìn)一步融入空海協(xié)同與分布式作戰(zhàn)概念中，提升海軍兵力作戰(zhàn)靈活性，完善海上聯(lián)合作戰(zhàn)體系。

無人機(jī)控制站的關(guān)鍵技術(shù)涵蓋了通信、飛行控制、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)交互等多個方面，未來隨著人工智能、飛行器等技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機(jī)控制站也將不斷完善和進(jìn)步，為無人機(jī)在未來戰(zhàn)場上更高效、更智能地執(zhí)行飛行任務(wù)提供有力支持。