美军无人机先进机载侦察感知系统

李鹏勇 王 海

随着高新技术在无人机系统的应用，美军无人机从最初的靶机起步，发展为参与“侦—控—打—评”作战全程的战场明星武器。美军“全球鹰”“捕食者”“先锋”“影子”等系列无人机在历次作战行动中出尽风头，其先进的机载侦察感知设备可以进行光学、红外、雷达等多种方式探测，兼具侦察预警、通信中继、防空压制、对地攻击乃至空中格斗等多种功能，从而使无人机可全天候遂行多样化作战任务。

机载合成孔径雷达

机载合成孔径雷达具有全天候、高分辨率、多视角等优点，可在多种天气条件下24小时为作战部队发送图像情报信息。譬如“全球鹰”无人侦察机合成孔径雷达，重290千克，工作于X波段，装有1.2米直径天线，侦察距离范围为20～200千米，图像分辨率为0.3米，能够区分小汽车和卡车等地面目标，并判断其运动状态。该型雷达可探测到伪装的车辆、坦克、飞机等目标，也能穿透云雨等障碍，全天候侦察监视作战区域，一天之内侦察面积约13.8万平方千米。

未来美军计划为“全球鹰”Block 40无人机安装新型“空—空/空—地”雷达系统，即“多平台雷达技术插入项目”，该模块化有源电子扫描阵列雷达可以跟踪地面移动目标和低空飞行目标。海上“全球鹰”机载合成孔径雷达，在低分辨率模式下可探测到舰船目标，并获取其坐标、运动速度和方向等信息，在高分辨率模式下可进一步识别舰船目标特征。

光电/红外传感器

绝大多数无人机配备光电/红外传感器，用于搜索辨识目标、获取高质量图像和视频信息。如美军“先锋”无人机，作战半径185千米，机载45千克的红外或电子光学图像设备。其机载的彩色日光电视，在局部战争当中可向战术级指挥官提供经过处理的前视红外图像，更容易辨识目标情况。“先锋”常与E-8C侦察指挥机配合使用：E-8C远程探测到目标后，“先锋”无人机抵近实施侦察。“先锋”无人机还可以向地面或者空中火力单元传送拍摄的图像情报，提高侦察打击的时效性。美空军B1ock-40型“全球鹰”无人机，光电传感器重量为100千克，工作波段为0.4～0.8微米，内装一台柯达数字摄像机进行拍照，可以在不利的气候条件下，提供高质量的目标侦察图像。其装备的红外传感器，工作波段为3.6～5.0微米，可探测到伪装目标，并区分出活动和静止状态。

MQ-9“死神”无人机机载广域监视传感器，又名“石化术”，重499千克，能够昼夜连续工作，可从12个角度拍摄机体下方半径4公里的区域，各级用户可选择感兴趣的任意画面，从不同角度观察搜索。“石化术”传感器届时将补充“死神”全动视频多频谱瞄准吊舱，对每个方向实施专门跟踪，未来可实现同时监视60个目标的强大功能。

舰载无人机通常采用组合稳定式光电/红外成像系统，包括1部CCD昼/夜摄像机、1部锑化锢前视红外传感器和1个光电/红外接收机单元，可不分昼夜地获取海上舰船的清晰图像。

新型导航系统

美军无人机传统导航系统为GPS卫星导航，美国菲力尔系统公司为美军研发了一种新型导航系统，被称为无人机的“复眼”。该系统是由多个摄像传感器组成的“任务设备包”，其中包含2部彩色摄像机、1部红外摄像机、1部激光测距仪和1部激光制导仪，支持可见光、红外感应、电传照相和宽角度观察4种视野模式，用户可根据作战需要灵活切换工作模式。该系统能实时感受作战区域多个方向的敏感目标活动信息，其激光制导设备可使地面操作人员在复杂的战场环境下，锁定某一大面积区域，同时将窄视野摄像机对准另外一个可疑区域，实现多区域探测感知，便于更好地规划和调整无人机任务路径。

无源侦察设备

无人机可携带通信信号侦察、雷达信号侦察和测量信号情报侦察等无源电子侦察设备，执行全天候、大范围的信号侦察测向任务。无源电子侦察含信号侦收、测向、定位等设备，可在任务地域搜索、截获地面操作人员感兴趣的电磁信号，分析技术参数和辐射特征，并测定信号源的位置，进一步分析提供目标活动变化规律、武器平台作战能力等战术情报。如美军在利用“全球鹰”无人机无源电子侦察进行毁伤评估时，运用信息处理和目标识别技术，对截获信号的用频规律、通联情况等进行分析，对辐射源所在的武器平台进行判断，分析目标被毁伤时电子系统发出短促的、不规则的信号等异常情报，通过比较做出毁伤评估结论。美军“全球鹰”实施侦察时，一般与E-3预警机、RC-135电子侦察机等协同工作，通过融合各方目标辐射源特征参数信息，共同研判目标变化规律和相对位置，向指挥控制单元实时传输目标情报信息，引导武器进行攻击。

威胁告警设备

为提高自我防护功能，美军一方面通过降低雷达散射面积对无人机进行隐身设计，另一方面为无人机配备雷达威胁告警、自卫干扰和拖曳诱饵等防护设备，一旦发现来袭空空导弹或地空导弹，机载威胁告警防护系统可以迅速感知，及时采取发射红外诱饵弹、自卫电子干扰等措施进行防护，以提高战场生存能力。

一些具有电子攻击能力的无人机，还装备有宽波段雷达干扰一体化系统，如“先锋”“苍鹰”，可以侦察截获战场电磁辐射信号、分析出信号参数，对各种威胁快速做出反应。美军“全球鹰”无人机也采取侦防一体化自卫防护设计，具备较强的战场威胁应对能力。

感测/规避系统

无人机机载感测/规避系统一般由光电摄像机和电子装置构成，是一种综合探测设备，可在无人机飞行途中进行空中物体探测、距离计算和飞行规避，使无人机具备自动防撞功能，自由出入空域。如美军RQ-7“影子”无人机机载感测和规避系统，设备总重为3.4千克，安装在无人机前端，内装3台光电摄像机和相关电子设备，可实时探测跟踪空中飞行物和障碍物，及时判断发生碰撞的可能性并提出规避建议。

综合气象传感器

气象传感器的主要功能是进行气温、气压、湿度、风向风速等战场气象信息收集，加强战场环境感知能力。美军通过实施“联合无人机气象探测系统计划”，实现无人机搭载综合气象传感器，执行气象探测任务。如在“捕食者”无人机上安装综合气象传感器组件，现场探测任务空域气象信息，并可投放小型探空仪，实时感知气温、风向等信息，还可监测核生化威胁，为作战部队提供任务所需的战场环境情报信息，为精确制导武器提供打击时机建议。

通信数据链

数据链是无人机系统的神经，是连接无人机和控制站的重要通信链路。通常分为视距通信链路和卫星通信链路两种。无人机在起飞、回收段以及执行近距侦察打击支援任务时，采用视距空地通信链路；在执行远程ISR任务的空域，为了实现数据的远程传输，一般使用卫星通信链路。如美军“全球鹰”，一般执行远程侦察、监视、评估等任务，采用X/Ku波段卫星链路、UHF通信数据链和L波段卫星链路等多种通信链路。其中UHF频段链路，主用于在视距内把战场侦察图像以1.5274Mbps的速率发送给指挥官和操作人员；Ku频段链路，用于全球鹰在Ku频段上行链路的超视距通信传输，可以1.550Mbps速率经卫星传送到视距外地面站，经卫星下行链路接收到地面站的指令信息。

可以预测，随着人工智能、电子信息技术等高新技术的飞速发展，美军无人机机载侦察感知系统将进一步升级换代，融合光学、红外、雷达成像与电子侦察等多种侦察手段，战场综合感知能力将不断增强。一是具备对低可探测性信号的侦察、自动化处理、智能化目标识别能力。二是数据链性能的进一步升级，将使无人机具备瞬时数据传输能力，更好地满足执行超视距作战任务需求。三是多平台信息融合、情报共享、态势感知能力的发展，可满足无人机参与人机协同作战、执行编队作战等任务，大幅提升无人机作战使用效能。（国防科技大学电子对抗学院）