無人作戰平臺已成為美國海軍裝備體系的重要組成部分，并在歷次局部戰爭和軍事沖突中發揮了重要作用。

為指導無人作戰平臺的發展，美國各軍種先后發布過無人機、無人艇、無人潛航器的發展規劃。為避免重復建設，美軍從 2007 年起發布《無人作戰平臺發展路線圖》，確定了重點突破的關鍵技術，為各軍種發展無人作戰平臺提供了基本指導，此后各軍種不再發布無人作戰平臺的路線圖。該路線圖每 2 年修訂一次，最新版是 2014 年 3月發布的《2013～2038 無人系統綜合路線圖》。

本文分析了該路線圖確定的關鍵技術及其發展規劃。

美軍無人作戰平臺的任務領域

美軍要求所有裝備的發展必須首先符合特定的“聯合能力領域”。為此，美軍定義了9 種一級“聯合能力領域（JCA）”，無人作戰平臺可在其中 5種能力領域中發揮關鍵作用，分別是戰場感知能力、部隊運用能力、防護能力、后勤能力和伙伴關系建設能力。無人作戰平臺也能為部隊支援和網絡中心能力提供重要支持。表 1顯示了美軍能夠支持各“聯合能力領域”中的無人作戰平臺數量。

在“戰場感知”力領域中，目前主要由各種無人機和無人車執行空中偵察和城市偵察等任務，未來可由各種無人作戰平臺執行遠征通道評估、核放射檢測和特種部隊海岸偵察等任務。而隨著自持力的延長，無人作戰平臺可在各種戰場不間斷地執行持續時間較長的偵察與監視任務。

在“部隊運用”能力領域中，目前的“捕食者”、“死神”和“灰鷹”無人機都配備有武器系統，可用于執行進攻作戰、不對稱作戰和攻擊高價值目標等任務 ；無人車的任務主要是致命性與非致命性的群體控制、離車進攻作戰、武裝偵察與武裝襲擊等 ；無人潛航器和無人水面艦艇的預定任務主要是布雷和掃雷。

在“防護”能力領域中，無人作戰平臺可用于執行救火、污染清除、前沿作戰基地防護、設施防護、障礙物設置與清除、車輛與人員搜查、掃雷與破雷、復雜爆炸物處理、傷員撤出和后送以及海上封鎖等任務。在“后勤”能力領域中，無人作戰平臺特別適合在各種地形條件下執行補給運輸、燃料補給、裝卸彈藥和物資、建筑戰斗工事、傷員撤退與護理、城市營救等任務。在“伙伴關系建設”能力領域中，幾乎所有可用于執行戰場感知、防護和后勤任務的無人作戰平臺都可用于支援伙伴國的災難救援行動，可用于幫助伙伴國運送緊急物資、清理未爆炸彈藥、禁毒行動和平叛行動。

美軍無人作戰平臺的性能發展規劃

為指導各軍種無人作戰平臺的開發，確定無人作戰平臺的技術路線，美軍對現有各種無人作戰平臺進行了全面梳理和歸納，提出了適用于此類平臺的性能發展規劃。在人機接口方面，當前無人作戰平臺主要是操縱桿和觸摸屏等物理接口，未來的人機交互可通過手勢來完成，無人作戰平臺最終應能理解人類的自然語言，接受指揮員以自然語言下達的任務。在通信方面，由于無人作戰平臺經常需要與操作人員進行通信，因此其通信頻段將從高頻段擴展到多種頻段，并能在多種頻段間跳變，以確?？煽壳冶Ｃ艿赝ㄐ?。

在行動隱蔽性方面，目前無人作戰平臺作戰行動的保密需求未受到足夠重視，大多數平臺的聲、熱、光和通信信號等目標特征都十分明顯，容易被探測到，未來無人作戰平臺必須能隱蔽地執行任務，因此需要降低目標信號特征，從而降低可探測性。

在持續作戰能力方面，現有平臺的持續作戰能力通常不超過十數小時，未來最長可延長到數天、數周或數月，甚至數年。在武器通用性方面，用于不同戰場的各種無人作戰平臺配備的武器應實現通用化，提高指揮官執行任務的靈活性。在控制方面，目前單個無人作戰平臺需要 1名甚至多名操作員協作才能控制，未來應由 1 個操作員監控在不同戰場協同作戰的多種此類平臺。美軍無人作戰平臺關鍵技術美軍通過分析各種無人作戰平臺的共同性能發展規劃，確定了無人作戰平臺的關鍵技術，將互操作性、自主性、通信技術、推進與動力技術列為核心技術和瓶頸技術，作為未來研究的突破重點。

互操作性

互操作性對于簡化后勤保障，降低總擁有費用具有重要意義。美國防部要求軍方的武器裝備均應具備互操作性。美國國防部副部長辦公室的無人作戰平臺互操作性倡議（UI2）小組正在制定旨在提高無人作戰平臺互操作性的總體戰略，以轉變能力發展模式，創造更好的協同作戰環境。

為了實現互操作性，在系統開發中必須采用開放式體系結構。開放式體系結構利用一套通用接口與服務、相關數據模型、標準數據總線，以及信息共享方法。只要可行，開放式體系結構在各個層次的系統設計上都應使用采用公開標準接口的現有民用組件。這種方法可避免煙囪式發展模式的不足，有利于創新成果在系統設計中得到更好的應用，簡化系統測試與集成過程，提高系統在整個項目壽命周期內的重復使用能力。

【1】

自主性

美軍認為，現有無人作戰平臺的人工交互需求較高，提高無人作戰平臺自主性是減少對操作人員和分析人員依賴的主要手段。提高自主性不僅要提高其自主功能，還要使其更易于為操作人員所掌控，更加安全而可靠。提高自主性的目的是讓操作人員“執行任務”，而僅僅是“操縱系統”。美國空軍于 2010 年發布的“技術視野”研究報告指出，如何提高系統的自主性將成為“唯一的最重要的課題”。

提高自主性應重點研究多傳感器數據融合、信息處理與分發、自主協作3 個方面的關鍵技術。美軍自主性發展的近期目標是使無人作戰平臺在復雜軍事行動環境中能安全運行，減輕操作人員的工作負荷，替操作人員承擔那些繁瑣而非關鍵性的工作，而最終目標是提升無人作戰平臺的作戰能力、提高作戰人員的作戰效能。

在多傳感器數據融合方面，無人作戰平臺在復雜不確定的環境中執行任務，必須能夠進行多傳感器數據融合，并將這些數據轉換成支持各種決策過程的有用信息，從而對周邊環境進行仿真。這種基于異類傳感器網絡的多傳感器數據融合技術主要包括傳感器權重可重置技術、故障傳感器數據和模糊數據適應技術、智能和自適應異類數據關聯、自重構融合聚類的可擴展性和資源最優化技術等。

在信息處理與分發方面，無人作戰平臺執行情報、監視與偵察任務時生成的大量全運動視頻和靜態圖像對任務規劃、信息處理、信息利用和信息分發的要求越來越高。應改進目標檢測和自動識別軟件，實現自動指示，識別并提醒注意潛在的威脅，可應用面部識別軟件，利用高保真的全運動視頻識別受關注的人；使通信情報傳感器具備識別關鍵詞、甚至特定聲音的能力，迅速提醒操作人員注意相關目標。

在自主協作方面，各種無人作戰平臺應具備自主協作能力，并能夠擴展至多種系統和更加復雜的任務與環境，能夠適應空中、地面和海上交通環境以及團隊成員、操作人員和作戰環境的變化。自助協作能力是降低兵力需求的關鍵之一，在這種情況下，操作人員負責的將是一組無人作戰平臺的戰略性決策，不再負責直接控制單個無人作戰平臺的行為。

通信技術

美軍列裝的各種無人作戰平臺裝備了大量的傳感器和通信系統，收集到的數據量極大，對于通信的要求越來越高。為提高無人通信系統的效能，美軍重點從天線、收發系統、頻譜、信號處理、網絡系統以及激光通信等方面來提高通信技術。在天線方面，采用相控陣天線和“靈巧”天線（綜合多個天線的信號）替代傳統的拋物面天線，但需解決尺寸、重量，能耗與散熱等問題，同時積極開發多聚焦和超冷天線等先進技術。

在收發系統方面，正在研制氮化鎵發射機固態功率放大器，采用自適應工作點控制技術，使放大器在不工作時能夠關閉，同時還能進行調整來保持適當的狀態，確保最大限度降低瞬時功率較高時的信號失真度，從而顯著降低放大器所需的平均功率。氮化鎵技術目前可用于選定的頻帶，2014年應用于無人作戰平臺。

在頻譜方面，美國國防高級研究計劃局的“聯合戰術無線通信系統（JTRS）”項目正在研究在系統中應用動態頻譜選?。―SA）技術的可行性。項目證明，動態頻譜選取能夠根據其他相鄰頻譜依賴型系統是否實際使用特定頻段來改變該頻段的用途。目前的關鍵技術包括：如何克服易受對抗措施干擾問題，如何降低與現有系統集成的成本，如何制定合理的標準（包括管制標準），以及如何克服同一地點的干擾。

信號處理方面，美軍已完成開發微型通用數據鏈系統，可在更小的平臺上發揮通用數據鏈的作用。在波形技術方面，美軍正在開發的通用數據鏈波形新技術，包括：增加“撥號選定速率”功能，提高前向糾錯編碼效率 ；在信息預處理方面，美軍已在列為秘密的“任務規劃、信息處理、信息利用和信息分發”項目中進行研究，并應用到無人作戰平臺的機載預處理系統中；在數據加密方面，美軍在開發新的加密方法，采用便于遠程管理的開放標準、動態組密鑰技術（支持機與機之間的信息交換）、通用無線密碼接口及系統模糊密碼接口、使用基于軟件的方法保護加密數據，采用多功能單片機加密在傳數據和其他數據，以及采用單片機全封閉加密模塊等 ；在保密通信方面，開發低截獲率、低探測率和抗干擾等技術，包括低功率、擴展頻譜、脈沖傳送和定向天線、協議層結合隨機化技術和跳頻技術等。

在網絡通信方面，國防高級研究計劃局的“局域網機器人”項目通過部署體積小、造價低的智能機器人無線網絡中繼點，利用其機動性來實現移動自主協調，驗證無人作戰平臺的自我配置、自我優化、自我修復、系留和電源管理能力。在激光通信方面，美軍的理論估算表明，空對地鏈接的數據傳輸速率在鏈路斜距為 100 千米時可以達到 100兆比特 / 秒。但由于激光波束非常窄，目前重點研究解決無人作戰平臺通信的定向精度問題。

推進與動力技術美軍目前的無人作戰平臺使用各種不同的推進系統，包括重油或汽油驅動的燃燒發動機、噴氣發動機、電動機、燃料電池、太陽能和混合動力系統。為了提高渦輪發動機水平，美軍專門設立了“經濟型多用途先進渦輪發動機計劃”，其子項目包括高效嵌入式渦輪發動機和高效小型推進裝置項目。

高效嵌入式渦輪發動機將驗證節油技術和亞聲速推進發動機技術，采用小型、高功率核心機，使嵌入式發動機在直徑受限的情況下獲得較高的涵道比，具有比當前最先進技術還高 2.3 倍的壓縮比，可提高輔助動力系統在高海拔、長航時飛行中的耐受性。

高效小型推進裝置技術將覆蓋重量在 40~1200 千克之間的各種飛行器的推進系統。為降低燃油消耗率，提高功率密度，還可考慮使用重油，高效小型推進裝置項目正在研制新型函道式風扇、盤式發動機、重油發動機轉換器、回熱器，以及高壓縮比壓縮機、耐高溫渦輪機。

為提高電源性能，美軍重點發展能量獲?。ɡ绻怆娹D化）技術、電能存儲裝置技術、燃料電池技術和發電機技術。美軍研究機構在提高電源功率密度方面做了大量工作，目前重點改進的指標包括使用壽命、可靠性、工作效率、發動機變速性能，需要改進的功能包括多樣化輸出、控制策略，以及非冗余系統參數捕獲功能。此外，美軍還在探索采用電力共享體系結構來調節電源，最大程度地降低燃料消耗。

實現電力共享體系結構所需的關鍵技術包括電力管理控制邏輯、大功率高速固態功率調節器、調制發電機控制單元和大容量蓄電池。