浅析无人机在高原多云起伏地形条件下的侦察方法

肖能博 黄源 齐萌 汪关信

当今国际环境复杂，以美国为首的西方国家对我国采取遏制战略，境外敌对势力对我国边境的骚扰日趋频繁，特别是在西南边境地区。在这些地区加强对敌方的侦察监视，能够有效保证国土安全。

西南边境属高原地形，海拔较高，山脉崎岖，沟壑纵横，且气候特殊。无人机相较有人机，滞空时间相对更长，能更好适应高原恶劣环境，因此无人机遂行高原环境下的侦察任务更具优势。

但无人机在遂行高原条件下的侦察任务时，会受到山体遮挡、气象等因素影响，导致目标侦照窗口期短，进行有效搜索、跟踪监视目标困难，云层干扰对侦察行为的影响具有显著性。

无人作战飞机高原地区执行侦察任务影响因素

近年来，随着无人机技术的高速发展，无人机搭载多载荷遂行作战任务已成为常态。在高原地区的侦察任务中，无人机可搭载可见光、红外、合成孔径雷达等多个载荷来适应不同的侦察条件。无论是哪种侦察载荷，在硬件条件不变的前提下，通过降低平台高度的方式能够显著提高地面分辨率。然而，由于高原地区复杂的地形地貌和独特的气候特点影响，无人作战飞机在高原执行侦察任务时，平台高度将受到一定限制，进而影响平台侦照效果。无人作战飞机在高原环境遂行侦察任务，受高空云层和山地起伏地形两方面因素影响较大。本文从高原地区云层和云量、高原地区低高度飞行和气流紊乱三个方面分析了无人作战飞机在高原地区执行侦察任务的影响因素。

云层与云量

无人机高空对地侦察，其搭载的任务载荷性能受气象因素影响最大。无人作战飞机穿云飞行易导致结冰、遭受雷击等危险情况发生，严重影响飞行安全。高原地区云量常年在40%以上，夏季甚至可达70%，无人机执行任务前需谨慎考虑气象因素影响，如符合出航及执行任务条件，在航行期间也须实时通过任务载荷密切关注周边云层情况，遇有情况及时修改任务航线或改变飞行高度，进以规避云层。

高原地区云层和云量特征总体上可以用“低云层，高云量”这六个字概括。云层较低，云量较大，将会对无人机侦照效果和飞行安全造成较大影响。高原环境复杂，低云、厚云对无人机飞行安全和航空侦察会造成负面影响。高原地区低云大多在距离地面1-2km，中云大多在3-5km。我国西南方向邊境地形以高原高山为主，海拔高、地形突变明显复杂，使用无人作战飞机执行侦照任务时，需要综合考虑全年季节的云量特点，尽量避免云层浓厚的季节和时段，尤其是避开受印度洋暖湿气流影响较大的1-5月时段。如果需要在云层浓厚的时段执行任务，需根据飞行器承载压力，有针对性的制定侦察策略。

海拔较高，能降低的高度有限

高原地区山脉连绵，山体海拔高，地形地貌复杂，为了保证飞行安全，能够降低高度是有限的。但是由于山体的遮挡作用，使得过高的平台高度无法达到理想的成像条件，这对后续的判读、分析和研判造成了较大的困难。因此，如何精准把握平台高度，对于飞行安全和侦察效果来说是至关重要的。

无人机对目标精确侦察时需要尽量靠近地面飞行。高原地区地形突变大，为确保飞行安全，无人机需要有广阔的飞行视野，以提高通视能力，提前发现和规避地形障碍。研究表明，高原地区和浓厚云雾都会造成无人机通视性显著下降。同时，山体遮断和云层散射都会影响信号传递，在Ku波段、C波段等频道上都有一定影响。在高原地区放飞无人机必须要注意安全，提高飞行高度，避免穿越云层和山体。

气流紊乱，难以控制

在高原地区，飞机低高度（相较平原环境，高原地区相对海拔高度已属中高空）飞行，会受到较强的上升气流和下沉气流的影响，甚至会遭遇风切变或者湍流等剧烈的气流变化。虽然无人作战飞机的飞控系统拥有一定的处理能力，但是如果飞行高度过低，飞机就没有充足的时间进行处理，飞行安全隐患大。

高原地区平均风速高，空气与地面温差大，气动强劲。距离地表越近，湍流的影响与地表裸露情况的关系越密切，无人机在高原地区飞行必须估计复杂湍流、切变、气流团对飞行安全的影响。必要时，无人机需要尽可能远离地面，防止裸露地表造成的湍流对无人机飞行安全造成威胁。

高原地区无人作战飞机执行作战任务时无法显著降低高度，再加上高原地区云量较大，也就导致了目标侦照窗口期短，有效搜索、跟踪监视目标困难。

无人作战飞机高原环境高空侦察方法

大视场找窗口，小视场找目标

在高原地区云量较大、低空云较多的情况下，想要对任务区域进行高精度侦察是十分困难的，侦察时云层的遮挡也会使侦察效果大打折扣，所获取的图像的质量也会大幅度降低。如何规避云层的影响是实现侦察任务目标的重中之重。

首先根据既定任务目标，导引观察当前时刻大视场情况下是否存在云层空隙，找到云层空隙后，则可飞行至云层空隙进行侦察，从而减小云层对侦察的影响。若低高度无法发现云层空隙，可适当采取升高飞行高度、盘旋机动飞行的方式，在通视条件更好的大视场模式下进行观察寻找。

在观察云层空隙的过程中，还要综合考虑云层的流动方向、当前时刻的云层空隙，可能一段时间后随着云层的流动就不适宜侦察；而有些云层当前时刻没有空隙，一段时间过后，可能会出现适合侦察的云层空隙。找到云层空隙之后，即可根据既定的任务目标，在小视场内进行更加精细的侦察。在此过程中也要时刻注意云层的变化，避免穿云飞行。

地形匹配判读法

高原地区的既定目标所在的区域，地形通常较为复杂，可采用地形匹配判读法辅助进行侦察。山体之间相互遮挡，回暖会对无人机和侦测目标的通视性造成影响。既定目标有些位于山脉之间的沟壑中，有些隐藏在山脉背面，山体掩挡、雾霾、高空云层等不利因素，使得难以直接对目标进行有效侦察。因此，可通过实时规划航线来规避山体和云雾的遮挡，绕开遮挡点位，寻找有效侦察窗口位置。并结合目标的隐藏特点，对沟壑、山体背面等特殊地形进行重点侦察、研判。结合这些标志性地物，能够更加有效进行侦察。

灵活切换使用任务载荷

在高原地区，一年中不同季节、一天中不同时段的气象条件都有不同。根据这些气象条件，灵活切换使用任务载荷。气象条件较好时，使用地面分辨率较高、较易判读的可见光成像侦察载荷，采取“大视场找窗口，小视场找目标”的方法，寻找合适的窗口进行侦察；在气象条件不好时，可灵活切换为红外载荷或者合成孔径雷达进行侦察。何时需要切换任务载荷、切换哪种任务载荷，就需要载荷操控员根据具体情况进行判断。

当前，各国运用无人机执行侦察、监视和情报任务，仍以采用可见光CCD摄像机成像为主。实际运用中，可见光成像平台以其成像图片直观可见性、情报判读以及情报处理难度较低等优势，见长于红外行扫仪和合成孔径雷达。尤以高原环境高空侦察任务为典型代表，很多种类红外行扫仪和合成孔径雷达受技术发展限制，针对高空多云环境和地形起伏较大、山峦叠嶂以及侦察目标同地表温度温差较小等成像条件，成像质量不佳，对情报人员执行后续情报判读和情报处理工作造成较大挑战。因此，对于大多数任务，灵活运用光电平台遂行侦察任务，进而有效完成任务目标，是以现阶段快速有效形成战斗力的关键途径和战法研究的重要课题。

结语

无人作战飞机在高原地区执行侦察任务时，由于高原地区的气候、地形情况特殊，常规的侦察方式难以对高原地区的侦察目标进行有效的侦察。本文分析了高原地区的云变化情况，根据高原地区云变化特点，以及高原地区地形、高空风的特点，有针对性地进行分析，提出了“大视场找窗口，小视场找目标”的方法，用以规避高原地区云层的影响；提出“地形匹配判读法”，用以进行高原地区既定目标的搜索；针对高原地区气象条件变化快 的特点，提出使用灵活切换任务载荷的方式，进行多个维度的侦察，可大大改善侦察的效果。这对高原地区无人作战飞机执行侦察任务具有重要意义，可供从事本专业的人员参考使用。