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摘 要:论文对任务规划的概念、无人机任务规划系统进行介绍,对无人机任务规划的特点、美军无人机任务规划的发展历程进行综述,发掘任务规划体系有待提高的性能,通过对任务规划及其发展所带来的启示进行综述,为提高无人机任务规划系统的实用性、便捷性打下理论基础。
关键词:无人机;任务规划;作战使用
纵观历史,科技的成果往往最先运用于军事,随着人类在科技方面取得的进步,科学和战争催生出的是日新月异的军事技术,这些技术加快了军事行动的节奏,使其在加快速度、减少任务时间的同时要求精确化、隐蔽化、高效能化,无疑给战争中的人工操作增加了压力,失误造成的后果和风险性将会被放大,加之近年来人工智能产业逐渐兴起,无人化作战技术正逐步成为军事行动中的“新宠”。而美军近期利用MQ-9“死神”无人机发射AGM-114地狱火导弹击杀伊朗圣城旅前指挥官苏莱曼尼的军事行动,让无人机作战成为了近期军事领域的热点。
一、无人机的概念
无人机是无人驾驶航空器的简称,英文缩写为UAV(Unmanned Aerial Vehicle)。美国联合出版社出版的《国防部词典》中解释为:不搭载操作人员的一种动力空中飞行器,采用空气动力为飞行器提供所需的动力,能够自动飞行或进行远程引导;既能一次性使用也能进行回收;能够携带致命性或非致命性有效载荷。
二、任务规划的概念
任务规划,根据字面意思可以理解为对任务进行规划,即对工作实施过程、方法的组织和计划,通俗来讲,是我们对一件事进行谋划、运作的过程,就是研究怎么去做、该怎么做的问题。在军事领域,任务规划已逐渐变为一个专有名词,尤其是无人化装备的出现,使得任务规划越来越重要,而且其含义也越来越明确。
三、无人机任务规划的概念
具体到无人机而言,与任务规划的广义不同,无人机的任务规划是指利用先进的计算机技术,根据任务需求,制定作战机群协同作战计划和时间控制节点,确定各类载荷的使用时机和方式、武器发射或投掷的时间节点和地点,评估作战效能,以实现作战行动的最佳效果。
四、美军无人机任务规划的发展历程
(一)任务规划的起源
20世纪70年代,美军在进行F-16战机的任务规划时,首先采用了电子计算机对地图进行标绘及部分飞行数据计算,和以往利用进行作战计划想定制作相比,这种以电子地图为媒介的谋划方式精简了大量的工作量,减少了人工作图、计算的误差,有效的提高了作战计划制订的精度和速度。
(二)美军典型任务规划系统的发展
美国空军的任务规划系统主要分为上层(战役级)任务规划系统和战术级任务规划系统。上层任务规划系统装备于美军战术空军的战斗规划部,属于联合军级使用的任务规划系统,战术级任务规划系统有计算机辅助任务规划系统CAMPS、任务支援系统MSS、便携式任务规划系统PMPS等。
(1)战术级任务规划系统CAMPS
CAMPS是美国空军的计算机辅助任务规划系统,最初启动于1980年。1983年启动基于UNIX硬件平台的F-16任务规划系统,项目名称为任务支持系统MSS-I。1986年扩展到对F-15飞机任务规划支持,项目名称为MSS-II。1988年系统应用于F-111飞机的任务规划。1991年投入海湾战争使用。1992年空军将项目名称更换为空军任务支持系统AFMSS。1996年,经过对AFMSS系统改进、精简,发布便携式任务规划系统PMPS。
(2)FPlanerPFPS
1980年,一群爱好计算機的美军飞行员,极其厌烦操作繁琐、复杂的基于UNIX的大型计算机系统,在一个车库里开发了一种基于普通PC机DOS操作系统平台的任务规划系统,命名为飞行规划者(FPlaner)。1984年,默特尔海滩空军基地在此基础上开发出一套完整的A-1O攻击机任务规划系统,并开始在部队试用。1989年美国空军同意增加对FPlaner的投资。1992年,美国空军将原PC版本的FPlaner更名为PFPS便携式飞行规划软件,并独立发展。1996年升级到Windows平台。到目前为止,PFPS能够支持包含F-22在内的117型飞机,包含核弹在内的40多种机载武器的任务规划。
(3)美军战术任务规划系统的统型JMPS
随着计算机技术、网络技术、通信技术等相关新技术的不断发展,在多军兵种联合作战的需求推动下,任务规划系统向开放化、互联化、集成化和组件化方向发展。美军在前期各军种任务规划系统独立发展的基础上,联合开发新一代航空兵战术任务规划系统通用体系架构,并取名为JMPS,目标是建立陆海空三军战术层面上的联合任务规划平台。
JMPS由基本运行架构、通用软件组件、一个基本的任务规划器,以及与之配对的被称为专用规划组件UPC的软件模型组成。UPCS用于向特别的飞行平台及武器系统提供独特的功能。
JMPS的版本发展如下:
(1)1999年诺斯罗普·格鲁曼信息技术公司被授权开发JMPS的1.0版本,其框架和通用软件组件具备适用于基本的飞行规划能力。NGIT还提供了一个通用软件组件和一个软件开发工具箱,以便一些独立的开发者可以开发针对于特殊飞行器的UPC。
(2)2001年7月,海军授权NGIT开发JMPS l.l版本。l.l版是第一个投入使用的JMPS版本,该版本增强了JMPS1.0的加密密钥的支持,全球定位系统星历支持等功能。该版本也增加了精确制导弹药的任务规划能力,允许其任务规划在网络服务器环境中实现,支持离线任务规划。
(3)2003年3月,美国空军要求为JMPS增加功能,随之产生了JMPS版本1.2。1.2版使美国空军具有精确制导弹药的规划能力,并使精确制导弹药的航路与飞航路规划相连接。并且使JMPS任务规划系统适用于更多的机型。 (4)2010年到2011年间,JMPS完成完成了包括CH-54直升机在内的八种不同机型的测试。美国空军计划将JMPS代替PFPS成为主流的战术任务规划系统。
五、从美军任务规划系统发展历程得到的启示
通过上述美军主要任务规划系统的发展历程,不难发现任务规划系统的发展是随着其软、硬件技术的革新而发展的,科技水平和用户需求都是动态的,从上述发展历程中,可以得到启示如下:
(1)软件开发应当注重人机交互性。任务规划系统的用户是人,是飞行员、任务规划员、战场指挥员,软件在注重强大规划、作战使用功能的同时也需要注重使用人员为此投入的成本,应当适当降低使用门槛,增加用户亲和力,在我方进行任务规划系统的发展中,一定要坚持以人为本的原则,简化用户使用界面,增强人机交互性。
(2)注重军地联合,激发使用人员自主创新力。用户是使用者,也是需求的制造者,对作战使用中现有规划系统软件的不足、需求最为了解,要善于抓住此特点,联系用户需求,甚至可以将开发方式提供给用户,让软件更符合用户需求。如美军在JMPS最初的版本中,NGIT公司提供了通用的软件组件和软件开发工具箱供用户开发特殊飞行器的专用规划组件,这无疑给了使用者自我满足需求的条件,也为该公司提供了产品完善的灵感和意见,在我方进行规划系统相关设计时,相关厂家可邀请具备专业能力素质的用户进行共同开发,也可以将开发权交给用户,而厂家进行技术支持保障,加强联系,下派厂家研究开发人员实地与用户进行交流、沟通,指导用户进行开发使用,以更好的满足用户需求。
(3)感知戰场态势,加强应变和实时规划能力。战场环境瞬息万变,一旦延误了时机,就会耽误战机,规划,是预先对任务进行谋略筹划,具有一定的局限性和时效性,并不能完全代表任务的实施,一旦任务进行过程中出现特殊情况,导致脱离规划范围,倘若没有合理的应对方式,将会出现不可控的后果和损失,应变能力的强弱与否直接决定着规划系统能否适应实时变化的战场环境。要发展贴合实际作战使用的规划系统必须使其适应现如今高对抗的战场环境,需要其系统能够根据情况变化,自主地进行作战方案的调稳或重规划。
(4)增强软、硬件通用性,提高规划系统联合协同能力。现代战争,注重体系联合作战,多军兵种联合、协同作战的应用广泛,在设计新型任务规划系统时,应当充分考虑如何在为所有参与任务的军种提供通用化的平台,如美军的JMPS,正在取代其他规划系统成为主流使用的规划系统,正是因为其优秀的通用性,更加符合联合作战的趋势。要发展符合现代体系作战的规划系统,就要将多军种的特点纳入系统的服务范围。
参考文献
[1]毛红保,田松,晁爱农.无人机任务规划[M].国防工业出版社,2015.
[2]曾建勤,王敬志.美陆军战术无人机任务规划过程[J].外军炮兵防空兵研究,2010,2(2):28-30.
[3]刘兵泉,王猛.浅谈无人机在现代战争中的优势及作[J]. 空军航空大学学报,2012,5(2):21-24.
关键词:无人机;任务规划;作战使用
纵观历史,科技的成果往往最先运用于军事,随着人类在科技方面取得的进步,科学和战争催生出的是日新月异的军事技术,这些技术加快了军事行动的节奏,使其在加快速度、减少任务时间的同时要求精确化、隐蔽化、高效能化,无疑给战争中的人工操作增加了压力,失误造成的后果和风险性将会被放大,加之近年来人工智能产业逐渐兴起,无人化作战技术正逐步成为军事行动中的“新宠”。而美军近期利用MQ-9“死神”无人机发射AGM-114地狱火导弹击杀伊朗圣城旅前指挥官苏莱曼尼的军事行动,让无人机作战成为了近期军事领域的热点。
一、无人机的概念
无人机是无人驾驶航空器的简称,英文缩写为UAV(Unmanned Aerial Vehicle)。美国联合出版社出版的《国防部词典》中解释为:不搭载操作人员的一种动力空中飞行器,采用空气动力为飞行器提供所需的动力,能够自动飞行或进行远程引导;既能一次性使用也能进行回收;能够携带致命性或非致命性有效载荷。
二、任务规划的概念
任务规划,根据字面意思可以理解为对任务进行规划,即对工作实施过程、方法的组织和计划,通俗来讲,是我们对一件事进行谋划、运作的过程,就是研究怎么去做、该怎么做的问题。在军事领域,任务规划已逐渐变为一个专有名词,尤其是无人化装备的出现,使得任务规划越来越重要,而且其含义也越来越明确。
三、无人机任务规划的概念
具体到无人机而言,与任务规划的广义不同,无人机的任务规划是指利用先进的计算机技术,根据任务需求,制定作战机群协同作战计划和时间控制节点,确定各类载荷的使用时机和方式、武器发射或投掷的时间节点和地点,评估作战效能,以实现作战行动的最佳效果。
四、美军无人机任务规划的发展历程
(一)任务规划的起源
20世纪70年代,美军在进行F-16战机的任务规划时,首先采用了电子计算机对地图进行标绘及部分飞行数据计算,和以往利用进行作战计划想定制作相比,这种以电子地图为媒介的谋划方式精简了大量的工作量,减少了人工作图、计算的误差,有效的提高了作战计划制订的精度和速度。
(二)美军典型任务规划系统的发展
美国空军的任务规划系统主要分为上层(战役级)任务规划系统和战术级任务规划系统。上层任务规划系统装备于美军战术空军的战斗规划部,属于联合军级使用的任务规划系统,战术级任务规划系统有计算机辅助任务规划系统CAMPS、任务支援系统MSS、便携式任务规划系统PMPS等。
(1)战术级任务规划系统CAMPS
CAMPS是美国空军的计算机辅助任务规划系统,最初启动于1980年。1983年启动基于UNIX硬件平台的F-16任务规划系统,项目名称为任务支持系统MSS-I。1986年扩展到对F-15飞机任务规划支持,项目名称为MSS-II。1988年系统应用于F-111飞机的任务规划。1991年投入海湾战争使用。1992年空军将项目名称更换为空军任务支持系统AFMSS。1996年,经过对AFMSS系统改进、精简,发布便携式任务规划系统PMPS。
(2)FPlanerPFPS
1980年,一群爱好计算機的美军飞行员,极其厌烦操作繁琐、复杂的基于UNIX的大型计算机系统,在一个车库里开发了一种基于普通PC机DOS操作系统平台的任务规划系统,命名为飞行规划者(FPlaner)。1984年,默特尔海滩空军基地在此基础上开发出一套完整的A-1O攻击机任务规划系统,并开始在部队试用。1989年美国空军同意增加对FPlaner的投资。1992年,美国空军将原PC版本的FPlaner更名为PFPS便携式飞行规划软件,并独立发展。1996年升级到Windows平台。到目前为止,PFPS能够支持包含F-22在内的117型飞机,包含核弹在内的40多种机载武器的任务规划。
(3)美军战术任务规划系统的统型JMPS
随着计算机技术、网络技术、通信技术等相关新技术的不断发展,在多军兵种联合作战的需求推动下,任务规划系统向开放化、互联化、集成化和组件化方向发展。美军在前期各军种任务规划系统独立发展的基础上,联合开发新一代航空兵战术任务规划系统通用体系架构,并取名为JMPS,目标是建立陆海空三军战术层面上的联合任务规划平台。
JMPS由基本运行架构、通用软件组件、一个基本的任务规划器,以及与之配对的被称为专用规划组件UPC的软件模型组成。UPCS用于向特别的飞行平台及武器系统提供独特的功能。
JMPS的版本发展如下:
(1)1999年诺斯罗普·格鲁曼信息技术公司被授权开发JMPS的1.0版本,其框架和通用软件组件具备适用于基本的飞行规划能力。NGIT还提供了一个通用软件组件和一个软件开发工具箱,以便一些独立的开发者可以开发针对于特殊飞行器的UPC。
(2)2001年7月,海军授权NGIT开发JMPS l.l版本。l.l版是第一个投入使用的JMPS版本,该版本增强了JMPS1.0的加密密钥的支持,全球定位系统星历支持等功能。该版本也增加了精确制导弹药的任务规划能力,允许其任务规划在网络服务器环境中实现,支持离线任务规划。
(3)2003年3月,美国空军要求为JMPS增加功能,随之产生了JMPS版本1.2。1.2版使美国空军具有精确制导弹药的规划能力,并使精确制导弹药的航路与飞航路规划相连接。并且使JMPS任务规划系统适用于更多的机型。 (4)2010年到2011年间,JMPS完成完成了包括CH-54直升机在内的八种不同机型的测试。美国空军计划将JMPS代替PFPS成为主流的战术任务规划系统。
五、从美军任务规划系统发展历程得到的启示
通过上述美军主要任务规划系统的发展历程,不难发现任务规划系统的发展是随着其软、硬件技术的革新而发展的,科技水平和用户需求都是动态的,从上述发展历程中,可以得到启示如下:
(1)软件开发应当注重人机交互性。任务规划系统的用户是人,是飞行员、任务规划员、战场指挥员,软件在注重强大规划、作战使用功能的同时也需要注重使用人员为此投入的成本,应当适当降低使用门槛,增加用户亲和力,在我方进行任务规划系统的发展中,一定要坚持以人为本的原则,简化用户使用界面,增强人机交互性。
(2)注重军地联合,激发使用人员自主创新力。用户是使用者,也是需求的制造者,对作战使用中现有规划系统软件的不足、需求最为了解,要善于抓住此特点,联系用户需求,甚至可以将开发方式提供给用户,让软件更符合用户需求。如美军在JMPS最初的版本中,NGIT公司提供了通用的软件组件和软件开发工具箱供用户开发特殊飞行器的专用规划组件,这无疑给了使用者自我满足需求的条件,也为该公司提供了产品完善的灵感和意见,在我方进行规划系统相关设计时,相关厂家可邀请具备专业能力素质的用户进行共同开发,也可以将开发权交给用户,而厂家进行技术支持保障,加强联系,下派厂家研究开发人员实地与用户进行交流、沟通,指导用户进行开发使用,以更好的满足用户需求。
(3)感知戰场态势,加强应变和实时规划能力。战场环境瞬息万变,一旦延误了时机,就会耽误战机,规划,是预先对任务进行谋略筹划,具有一定的局限性和时效性,并不能完全代表任务的实施,一旦任务进行过程中出现特殊情况,导致脱离规划范围,倘若没有合理的应对方式,将会出现不可控的后果和损失,应变能力的强弱与否直接决定着规划系统能否适应实时变化的战场环境。要发展贴合实际作战使用的规划系统必须使其适应现如今高对抗的战场环境,需要其系统能够根据情况变化,自主地进行作战方案的调稳或重规划。
(4)增强软、硬件通用性,提高规划系统联合协同能力。现代战争,注重体系联合作战,多军兵种联合、协同作战的应用广泛,在设计新型任务规划系统时,应当充分考虑如何在为所有参与任务的军种提供通用化的平台,如美军的JMPS,正在取代其他规划系统成为主流使用的规划系统,正是因为其优秀的通用性,更加符合联合作战的趋势。要发展符合现代体系作战的规划系统,就要将多军种的特点纳入系统的服务范围。
参考文献
[1]毛红保,田松,晁爱农.无人机任务规划[M].国防工业出版社,2015.
[2]曾建勤,王敬志.美陆军战术无人机任务规划过程[J].外军炮兵防空兵研究,2010,2(2):28-30.
[3]刘兵泉,王猛.浅谈无人机在现代战争中的优势及作[J]. 空军航空大学学报,2012,5(2):21-24.