任务规划技术对无人飞行器装备发展的作用和影响_田义宏.pdf
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1、情报交流本文 2012-10-12 收到,檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼殥殥殥殥作者系南京航空航天大学硕士生任务规划技术对无人飞行器装备发展的作用和影响田义宏摘要简要描述了任务规划技术的发展情况,介绍了任务规划技术所取得的主要成果,分析了任务规划技术成果对先进武器装备及现代军事技术发展的促进作用和重要影响。关键词无人飞行器任务规划技术作用影响引言伊拉克战争以来,以武器装备信息化为核心的新军事变革极大地改变了各国武器装备体系的建设与发展,引
2、起了现代战争形态的根本性变化,现代战争形态已经演变为以信息化武器装备体系对抗为特征的信息化战争。在信息化战争武器装备的体系对抗中,作战各方的主战装备系统、电子信息装备系统(含传感器系统、指控系统和信息对抗系统)及其配套的综合保障装备系统等武器装备体系要素在战略、战役或战术层次全面对抗。任务规划技术是伴随着战术飞机、远程精确制导武器发展起来的新兴技术,是融合作战指挥、战场资源、武器装备等多学科综合应用的新兴先进信息处理与应用技术,具有贯彻指挥作战意图,为指挥控制、战场信息处理和武器平台建立桥梁、实现战术和技术融合统一、提升武器作战效能等重要作用。自 20 世纪 90 年代以来,任务规划系统已成为
3、无人飞行器研制的分系统之一和重要组成部分,是实现飞行器运筹帷幄,决胜千里的利器,被称为无人飞行器的“大脑”,不仅直接支撑无人飞行器的作战使用,而且决定着其战技性能发挥。1任务规划技术的发展概况任 务 规 划(MissionPlan-ning):Mission 是解决某一问题或完成某一任务所进行的求解过程或行动进程;Planning 是计划方案的编制、拟定计划。任务规划技术是一门多学科交叉综合应用新兴技术,一般采用计算机、规划算法和人工智能等先进技术,依据任务要求进行分解细化,并依据应用对象的使用约束、工作环境、信息资源等进行综合处理及资源优化配置,以获取应用对象的最佳受益或最佳使用效能。无人飞
4、行器任务规划技术是依据战术或战略任务要求及无人飞行器的使用约束,进行任务分析、攻击计划拟制以及规划无人飞行器的规避、转弯、爬升等机动航迹,以确保飞行器的飞行性能、生存能力、突防概率和整体作战效能。任务规划技术典型应用有支撑远程精确打击武器的无人飞行器任务规划系统、支撑体系对抗的联合任务规划系统等。在国外,美国、法国、英国等都投入大量人力、财力开展任务规划技术研究和工程研制,有着近三十年的研究时间。美国在66飞航导弹2012 年第 12 期情报交流任务规划技术方面处于世界领先水平,美国海军研究生院、PRB公司、波 音 公 司、洛 马 公 司、Hopkins 大学等几十家科研单位和公司从事任务规划
5、各方面技术研究,已经研究出成熟的战术飞机任务规划系统、先进海军力量规划系统、特殊海军力量作战任务规划系统以及巡航导弹战场任务规划中心和海上任务规划系统。1)美国任务规划技术军方应用美国空军从 20 世纪 80 年代末以来重点发展了上层任务规划系统和战术级任务规划系统。上层任务规划系统是空军早先使用的战术专家任务规划系统、军级任务规划系统和后来装备部队的先进任务规划系统。这类系统为联合军兵种级的任务规划系统,装备于战术及战略空军司令部的任务规划部,并已应用于 2000年新组建的远征航空航天部队的任务规划部。美国海军装备的用于航空兵作战的任务规划系统有战术飞机任务规划系统和战术任务规划系统,在 1
6、991 年海湾战争中投入使用。战术飞机任务规划系统设置于航母编队指挥中心或陆上基地,可支援各种固定翼飞机、各种旋翼机以及防区外发射导弹。海军陆战队的任务规划系统称为“地图、操作、维修站系统”,该系统主要用于支援 AV-28B 攻击机。美军为战斧通用巡航导弹提供了海上规划系统(APS),又称战区任务规划中心(Theater Mis-sion Planning Center,TMPC),专用于战斧巡航导弹的作战规划。APS 主 要 包 括 战 术 规 划 系 统(TPS)、数字图像工作站(DI-WC)、任务分配系统(MDS)和武器控制系统(A TWCS)四个部分。波音公司对用于战斧巡航导弹的任务规
7、划系统进行了改进,于 2003 年 11 月向美国海军提交了一种新的任务规划软件,利用该软件可以实施“时敏打击”策略,规划人员能够利用来自导弹的数据链信息,实时修改导弹的飞行航迹,改变预先设定的攻击目标以及进行战场态势及目标毁伤评估。2)美国基于数字地球任务的规划系统美国军方也在利用国家实施的重大基础项目来推动任务规划技术发展,典型的是他们正在考虑研制基于数字地球的任务规划系统。基于数字地球的任务规划系统优势在于:能够在已建立的C4KISR 作战体系下,利用强大的计算机网络,与分布在广大区域内的通信系统、指挥系统、探测装置和各种武器系统相连,实现战场态势共享,融合来自侦察卫星、侦察飞机、预警机
8、和其他飞机、水面舰艇、潜艇和地面侦察部队提供全球范围内的各种高精度目标信息,并实时提供给规划人员,在数字地球为基础的规划平台上,进行任务规划以及应急任务修改,从而满足美国的“全球投送,远程精确打击”的战略构想。3)其它国家任务规划系统英 国 空 军 装 备 Pathfinder2000 任务规划系统和先进任务装置(AMPA),能在夜间和恶劣天气条件下支持鹞式 Gr17、狂风战斗机及欧洲战斗机(EFA)等进行隐蔽攻击。法国空军装备有MIPSY、C INNA 和 C IRCE 2000三个系列的飞机任务规划系统,用于制作任务规划和攻击规划。在 1991 年海湾战争中用于为科威特作战飞机制作攻击任务
9、规划。意大利马可尼公司根据军方要求,开发具有任务规划能力的任务支持系统,既可用于地面对空指挥,也可在稍加改装后,加装在作战飞机平台上,成为战术飞行管理系统的组成部分。俄罗斯花岗岩、俱乐部等巡航导弹也装备有任务规划系统,用于导弹编队攻击和航迹规划。2任务规划技术的主要发展无人飞行器任务规划技术经过 30 多年的发展和应用,开创了集理论探索、技术研究、应用开发、系统研制为一体的全新技术领域,涌现了许多研究与应用成果,归结起来主要有:1)开创了一门全新的专业学科,逐步形成一套完备的专业技术体系任务规划技术是伴随着战术飞机、远程精确制导武器发展起来的新兴技术,是集系统使用与作战应用为一体,涉及飞行力学
10、、制导与控制、人工智能、图像处理、遥感测控、地理信息系统等多领域、多学科综合应用技术。随着信息化、智能化等技术的高速发展,以及飞行器、武器76飞航导弹2012 年第 12 期情报交流装备等应用需求牵引,在完成飞行器任务规划系统装备研制同时,已逐步建立起涵盖武器作战使用、作战攻击规划、目标特性分析、航迹规划、航迹评价、任务推演、性能验证等飞行器任务规划技术体系。2)推动图像处理、人工智能、运筹优化、测绘测量等相关学科新发展任务规划技术作为集武器装备与作战使用为一体的新技术,需要综合处理武器装备性能、战术运用模型、自然地理环境、战场对抗态势等众多约束,在技术需求和系统需求、技术方案、技术途径等方面
11、需要相关专业学科的突破和发展。特别是,航迹规划技术是一个多目标多约束的优化应用,由于规划搜索空间非常庞大,传统的优化建模技术在解算效率和存储空间都无法解决,需要从规划空间建模、优化算法理论及算法设计、算法验证等的突破,有力推动了 A*算法、蚁群算法、遗传算法等发展和应用。飞行器使用环境主要是大范围的空域、海域等地理环境,远程精确制导飞行对地理环境、人文、气象、情报等信息的需求、精度要求、高效处理和信息保障等有更高的要求,有力带动了测绘学科的发展。3)促进了军事指挥控制技术的发展,成为 C4ISR 系统的核心组成部分美国海军条令认为,指挥与控制是所有军事行动的核心,其能力是最高层次的能力。美国海
12、军的 C4ISR 系统将信息源、武器平台和指挥中心之间连接起来,通过高速信息传输、作战辅助决策和作战计划自动生成等能力,使精确信息优势转化为指挥决策优势,进而转化为作战优势。任务规划系统作为衔接飞行器等武器装备和作战指挥运用的桥梁和纽带,使作战指挥意图和武器装备战技术高度结合,实现飞行器作战效能的最大化。任务规划是飞行器装备运用的新需求和新挑战,促进现代军事指挥控制技术的发展,在指挥控制可量化、精细化、科学化、专业化等方面引起了新的变革,任务规划系统逐渐成为 C4ISR 系统的核心组成部分,发挥日益重要作用。4)保障先进武器装备作战效能的充分发挥以美国为代表的任务规划系统早已进入实用化阶段。美
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