無人機集群作戰應用解決方案

2022-09-27 16:44:30

來源:零一智能

一、系統簡介

隨著無人機自主化和組網化通信技術的發展,無人機的作戰運用模式也在不斷發展,單架無人機由于受到探測能力、載荷視場角等因素限制,難以完成復雜的作戰任務。無人化集群作戰的產生,很大程度上彌補了無人機作戰存在的“先天不足”。無人集群作戰又有著一個更加生動貼切的名字“蜂群戰術”。正如自然界中的蜂群,集群中的個體單位小巧輕便、具有一定的攻擊力,因為其數量龐大,使得整個集群擁有了強大的火力;是一種強有力的新型作戰力量。

零一智能無人機集群作戰應用系統采用多架無人機協同的方式,通過機間通訊,進行信息共享,擴大對環境態勢的感知,實現協同任務分配、協同搜索、偵察與攻擊,能有效提高無人機的生存能力和整體作戰效能。

 

二、方案特點

(一)編隊飛行  

集群無人機在空中根據集群編隊規則形成編隊,并共同執行飛行任務,實現集群編隊大范圍協同作業。

(二)多路視頻轉播  

根據組網電臺組網傳輸能力,實現多機視頻的單路輪播、多路輪播或遍歷展播的偵察能力。

(三)蜂群作戰  

無人機集群具有數量上的優勢,數量本身就是影響效率與質量的基礎指標,彌補單個無人機機能有限的短板。

(四)機間協同通信  

集群機間可以通過有限的通信和機組成員的簡單控制,使整個集群的智能大增,達到自主決策、自主執行的能力。

(五)一站多機  

一站一人實現多機多路的遙測、視頻信息的監察控制。

 

三、無人機集群組網構成

微波數據鏈路主要用于無人機的測控數據和任務數據傳輸需求,完成飛行控制指令、任務載荷控制指令和鏈路控制指令等上行指令的實時傳輸,以及無人機飛行狀態信息、飛行參數、任務載荷工作狀態參數、高清光電圖像數據和紅外圖像數據等任務數據及鏈路工作狀態等下行信息的實時傳輸。

在網狀網絡拓撲結構中,無線電不僅可以彼此直接通信,還可以通過另一個網狀節點進行通信。通過Mesh網絡,數據可以直接在設備之間(機間)發送。無人機的飛行數據通過自組網電臺實時傳輸給地面站及其他無人機,同時該無人機也可通過自組網電臺接收其他無人機的飛行數據,并通過集群算法實現集群編隊協同作業。

(一)多種網絡拓撲結構圖  

(二)無人機集群組網編隊  

多旋翼集群系統工作流程(地面站規劃預定航線、地面站上傳航線給各無人機、地面站控制集群一鍵起飛、集群空中組建編隊、集群編隊到達預定區域、地面站分配不同任務給集群、集群任務動態分配給各無人機、無人機自主航跡規劃執行任務),地面站規劃預定航線,并以廣播形式發送給各無人機,航線上傳完畢后,地面站發送一鍵起飛命令,各無人機自主起飛,在空中根據集群編隊規則形成編隊,以編隊形式飛向目標區域,地面站可實時監控集群飛行數據。

到達目標區域后,地面站根據任務情況安排不同數量無人機執行不同任務,無人機根據任務安排進行自主航跡規劃和協同作業。

(三)機載組網傳輸設備  

 

四、應用模式

(一)小型多旋翼無人機集群偵察  

小型多旋翼無人機集群偵察系統由多架小型無人機組網而成。無人機內安裝飛行控制系統、自組網電臺、機載計算機、機載RTK模塊等各類傳感器,底部載荷艙內掛載光電偵察吊艙,實現多機全覆蓋式視頻偵察任務。

(二)集群無人機陸地目標搜索  

1.集群平原地區搜索

利用無人機集群技術,由空對地大范圍的進行重要目標的陸地搜索。用戶通過地面站軟件規劃大區域的巡檢范圍,軟件將自動分割為若干任務區域(分割出的任務范圍是以用戶所選擇的無人機產品的安全航程決定的),地面站將任務航線上傳給集群中對應的無人機,無人機一鍵起飛,各自執行接收到的任務區域的航線任務,開展集群搜索。

2.集群山區搜索

無人機山區搜索作業相對于平原的搜索作業主要具有以下難題:

1、山地高差大,即需要保證無人機的對地面的監測質量又需要保證無人機安全的飛行高度;

2、由于山地的地形起伏,將對無人機微波鏈路的通信有較為嚴重的遮擋。

(三)目標偵察與人臉識別  

集群無人機偵察搜索中自動發現可疑目標,地面站發出語音報警,中心無人機通過自主決策或人工干預,安排編隊中任意撩機前往目標點,自動前往目標上方的指定范圍。當指派的無人機抵達目標上空時,無人機進行選定目標的盤旋凝視偵察,過程中通過變焦來進行人臉捕捉,同時進行自動人臉識別確認目標,地面站確認處置目標后,無人機自動執行抵近攻擊或跟隨。

(四)多旋翼實驗性靶機  

目前,針對無人機在戰爭中廣泛運用,世界各國都紛紛研制反無人機、無人機群的武器和戰術技術手段,故運用無人機技術研制行之有效的靶機也十分必要。使能夠為配合國家推動反無人機技術發展,形成管用、實用、好用的反無人機能力貢獻一份力量。

多旋翼無人機靶標飛行系統主要由空中端的多旋翼靶標飛行平臺及地面端的地面控制站組成,空中端的多旋翼靶標飛行平臺由多旋翼機架、動力系統、航電系統及自組網通信鏈路組成,可集群協同飛行,具有自主航線規劃能力,地面站可實時監控集群飛行狀態,并具有在必要時控制集群的功能。

 

五、適用機型

(一)小型四旋翼無人機  

載荷能力:500g;

續航時間:≥25min;

平飛速度:12m/s;

功能應用:集群偵察、目標人臉識別目標跟飛處置等。

(二)M4四旋翼無人機載  

荷能力:3kg;

續航時間:80min;

平飛速度: 12m/s;

功能應用:集群偵察、目標人臉識別目標跟飛處置等。

(三)M6六旋翼無人機  

載荷能力:10kg;

續航時間:90min;

平飛速度:10m/s;

功能應用:驗證靶機、應急物資批量運輸、察打一體等。

(四)豎折巡飛彈  

載荷能力:xxxg;

續航時間:xxmin;

平飛速度: xxm/s;

功能應用:戰場偵察、俯沖自爆式打擊。

 
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