无人作战平台已成为美国海军（jun1）装备体系（xì）的重要组成部分，并在（zài）历次局部战争和军事冲突中发挥了重要作用。为（wéi）指（zhǐ）导无人作战平台的发展，美（měi）国各军种（zhǒng）先（xiān）后（hòu）发（fā）布过无人机、无人艇、无人潜（qián）航器的（de）发展规（guī）划（huá）。为避免（miǎn）重复（fù）建设，美军从2007年起发布《无人作战平台发展路（lù）线图》，确定了重点突破的关（guān）键技术，为（wéi）各军种发展无人作战平台（tái）提供了基本指导，此后（hòu）各军种不再发布无人作战（zhàn）平台的路线图。该路线图每2年修（xiū）订一次，最新版是2014年3月发（fā）布（bù）的《2013～2038无人系统（tǒng）综合路线图》。本文分析了（le）该路线图确定（dìng）的关键技术及（jí）其（qí）发展（zhǎn）规划。
美军无人作战平台的任务领域
美军要求所有装备的发（fā）展必须首（shǒu）先符合特定的“联合（hé）能力领域”。为（wéi）此，美军定义（yì）了（le）9种（zhǒng）一（yī）级（jí）“联合能力领（lǐng）域（JCA）”，无人作战平台（tái）可在其中5种能力领域中发（fā）挥关键（jiàn）作用，分别是战场感知能（néng）力（lì）、部队运用能力、防护（hù）能（néng）力（lì）、后勤（qín）能力和伙伴（bàn）关系建设能力。无（wú）人作战平台也能为部队支（zhī）援和网络中（zhōng）心能力提供重要支持。显（xiǎn）示了美军（jun1）能够（gòu）支持各“联合能力领域”中（zhōng）的无人（rén）作战平台数（shù）量（liàng）。
在“战场感知”能力领（lǐng）域中，目前主（zhǔ）要由各种无（wú）人机和无人车执行空中侦察（chá）和城（chéng）市侦察等任务（wù），未来可由各种无人作战平（píng）台执行远征通道评估、核放射检测和特种部队海（hǎi）岸（àn）侦（zhēn）察等任务（wù）。而随着自持力的延长，无人作战平台可（kě）在各种战场（chǎng）不间断（duàn）地（dì）执行（háng）持续（xù）时间较（jiào）长的（de）侦察与（yǔ）监视任（rèn）务（wù）。
在“部队运用”能力领（lǐng）域中，目前的“捕食者”、“死神”和“灰鹰”无人（rén）机都配备有武器系统（tǒng），可（kě）用于（yú）执行进攻作战、不对称作战（zhàn）和（hé）打击高价（jià）值目标等任务；无人（rén）车的任务主要是致命性与（yǔ）非致命（mìng）性的群体控制、离（lí）车进攻（gōng）作（zuò）战（zhàn）、侦察与袭击等；无人潜航器和无人水面舰艇（tǐng）的预定任务主（zhǔ）要是布雷（léi）和扫（sǎo）雷。
在“防护”能力（lì）领域中，无人作战平台可用（yòng）于执行救火、污染清除、前沿作战基（jī）地防护、设施防（fáng）护（hù）、障碍物设置与清（qīng）除、车（chē）辆（liàng）与人（rén）员搜查、扫雷与（yǔ）破（pò）雷、伤员撤出和后送以及海上封锁等任务。
在“后勤”能力领域中，无人作（zuò）战（zhàn）平（píng）台特别（bié）适（shì）合（hé）在各（gè）种地形条件下执行补给（gěi）运（yùn）输、燃料补给（gěi）、装卸（xiè）弹药和（hé）物资、建筑（zhù）战斗工事（shì）、伤员（yuán）撤（chè）退与护理、城（chéng）市（shì）营救等任务。
在“伙（huǒ）伴关系建设”能（néng）力领（lǐng）域中（zhōng），几乎所有可用于执行战场感（gǎn）知、防护和后勤任务的无人作战（zhàn）平台（tái）都（dōu）可用于（yú）支援（yuán）伙伴国的灾难救援，可用（yòng）于帮助（zhù）伙伴国（guó）运送紧急物资、清理弹药、禁（jìn）毒和（hé）平叛。
美军无人（rén）作战平台的（de）性（xìng）能发展规划
为指导各军种无人（rén）作战平台的开（kāi）发，确定无人作战平台的技术路线，美军对（duì）现有各种无人作战平台进行了全面梳理和归纳，提出（chū）了适用于此类（lèi）平台的性能发（fā）展规划。
在（zài）人机接口方面，当前无人作战平台主要是操纵杆和触摸屏等物理接口，未来的人机（jī）交互可通过手势来完（wán）成，无人（rén）作（zuò）战平台最终应能理解人类的自然语言，接受指（zhǐ）挥员以自（zì）然语言下达的任务。
在通信（xìn）方面，由（yóu）于无人作战平台经常需要与操（cāo）作人（rén）员进行通信（xìn），因此其通信频段将从高频（pín）段扩展到多种（zhǒng）频段，并能在多种（zhǒng）频段间跳变，以确保可靠（kào）且保密地通信。
在隐蔽性方面，目前无人作战平台作战的保密需求未（wèi）受到足够重视，大多数平台（tái）的声、热（rè）、光和通信（xìn）信号等目（mù）标特征都十分明（míng）显（xiǎn），容易被探测（cè）到，未来无（wú）人作（zuò）战平台必须能隐蔽地执行任务（wù），因此需要（yào）降低目标信号（hào）特（tè）征（zhēng），从而降低可探测性。
在持续作战能力方面，现（xiàn）有平台（tái）的持续作战能力通常不超过十数小时，未来最（zuì）长可延长（zhǎng）到数天、数周或数月（yuè），甚至数年。
在武器通（tōng）用性方面，用于不同战场的各种无人作战（zhàn）平（píng）台配（pèi）备的武器应（yīng）实（shí）现（xiàn）通用化，提高指挥官执行任务的灵活性。
在（zài）控制方面，目前单（dān）个无人作战平台（tái）需要1名甚至多名操作员协作才能控制，未来应由1个操作（zuò）员监控在不同（tóng）战场协同作战（zhàn）的多种此类平（píng）台。 美军无人（rén）作战平台（tái）关键技术美军通过分析各种无人作战（zhàn）平台的共（gòng）同性（xìng）能发展（zhǎn）规划（huá），确定了无人作战平台的关键技术，将（jiāng）互操作性（xìng）、自主性、通信技术、推进（jìn）与动（dòng）力技（jì）术列（liè）为核心技术和瓶颈技（jì）术，作为未（wèi）来研究（jiū）的（de）突破重点（diǎn）。
互操作性（xìng）
互操作（zuò）性对于简化后勤保障，降低总（zǒng）拥有（yǒu）费（fèi）用具有重要意义。美国防部要（yào）求军方的武器装备均应具备互操作性。美国国防部副部（bù）长办公室的无人作战平台互操作性倡（chàng）议（UI2）小组正在制定旨在提高无人（rén）作（zuò）战（zhàn）平台互操作性（xìng）的总体战略，以转变能力发（fā）展（zhǎn）模式，创造更好（hǎo）的协同作（zuò）战（zhàn）环境。
为了实现互（hù）操作性，在系统开发中必须采用（yòng）开放式体系结构。开放式（shì）体系（xì）结构利（lì）用（yòng）一套通用（yòng）接口与（yǔ）服务、相关数据模型、标准数据总线，以及（jí）信息（xī）共享方法。只要可行，开放式（shì）体系结（jié）构在（zài）各个层次的系统（tǒng）设计上都应使用采（cǎi）用公开标准接（jiē）口的现有民用组件。
这种方法可避免烟囱式（shì）发（fā）展模式的（de）不足，有利于创新成果（guǒ）在（zài）系统设（shè）计中（zhōng）得到更好的（de）应用（yòng），简（jiǎn）化系（xì）统测试与集成过程，提高系统在整个项（xiàng）目寿（shòu）命（mìng）周期内的重复使用能力（lì）。
自主性
美军认（rèn）为，现（xiàn）有无人作战平台的（de）人工交互需（xū）求较高，提高无人作战平（píng）台（tái）自主（zhǔ）性是减少对操作人（rén）员和分析人（rén）员（yuán）依赖的主要手段。提（tí）高自主性（xìng）不仅（jǐn）要提高其（qí）自（zì）主功（gōng）能，还要使其（qí）更易于（yú）为操作人员所掌控，更加安全而可靠。提高（gāo）自（zì）主（zhǔ）性的目的是让操作人员“执行任务”，而（ér）仅（jǐn）仅（jǐn）是（shì）“操纵系统”。美国（guó）空（kōng）军于2010年发（fā）布（bù）的“技术视（shì）野”研（yán）究报告指出（chū），如何提高系统的自主性将成为“唯一的最重要（yào）的（de）课题”。
提高自主（zhǔ）性应重点研究多传感器数据融合、信息处（chù）理与（yǔ）分发、自主协（xié）作（zuò）3个方面的关键技术（shù）。美军自主性（xìng）发展（zhǎn）的近期目标是使无人作战（zhàn）平台（tái）在复杂（zá）军（jun1）事环境（jìng）中能安全运行，减轻（qīng）操作人员的（de）工作负荷，替操（cāo）作人员承担那些繁琐而非关键性的（de）工（gōng）作，而最终目标是提升（shēng）无人作战（zhàn）平台的作战（zhàn）能力、提高作战人（rén）员（yuán）的作战（zhàn）效能。
在（zài）多传（chuán）感器数（shù）据融合（hé）方面，无人作战平台在复杂不确（què）定的环境中（zhōng）执（zhí）行任务，必（bì）须（xū）能够（gòu）进（jìn）行多传感器（qì）数（shù）据融合，并将这些数据转（zhuǎn）换成（chéng）支持各种决（jué）策过程的有用（yòng）信息（xī），从而对周（zhōu）边（biān）环境进行仿真。这种基于异类传感器网络的多传感器数（shù）据融合技（jì）术主要包括传感器权（quán）重可（kě）重置（zhì）技术、故（gù）障传感器数据和（hé）模糊（hú）数据适应技术（shù）、智（zhì）能和自适应异类数据关联、自重构融合聚类的（de）可扩展性和资源最优化（huà）技术（shù）等（děng）。
在信息处理与分发方面，无人作战平（píng）台执行情报、监视与侦（zhēn）察（chá）任务时生成的大（dà）量全运动视（shì）频和静态图像对（duì）任（rèn）务规划、信息处理、信（xìn）息利用和信（xìn）息分（fèn）发的要求越来越高。应改进（jìn）目标检测和自动识（shí）别软件，实现自动指示，识（shí）别（bié）并提醒（xǐng）注意（yì）潜（qián）在的威胁，可应用面部识别（bié）软件，利用高保真（zhēn）的全（quán）运动（dòng）视频识别受关注的人；使通信情报传感（gǎn）器具备（bèi）识别关键词、甚至特（tè）定声音（yīn）的能力（lì），迅速提醒操作人员注意相关目标。
在自（zì）主协作方面，各种无人作战平台（tái）应具备自主协作能力，并能（néng）够扩展至多种系统和（hé）更（gèng）加复（fù）杂（zá）的任（rèn）务与环境，能够适（shì）应（yīng）空中、地面和（hé）海（hǎi）上交通环境（jìng）以及（jí）团队成员、操作人员和作战环境的变化。自助（zhù）协作能力是降低（dī）兵力需求的（de）关键之一，在这种情（qíng）况下，操作人（rén）员负（fù）责的（de）将（jiāng）是一组无（wú）人作战平（píng）台的战略（luè）性决（jué）策，不（bú）再负责（zé）直接控（kòng）制单个无人作战平台的行为。
通信技术美军列装（zhuāng）的各（gè）种无（wú）人作战平（píng）台（tái）装备了大（dà）量的传（chuán）感器和通信系统，收集到的数据量极大（dà），对（duì）于（yú）通信（xìn）的要求越来越高。为提高（gāo）无人通信系统的效能（néng），美军重点从天线、收发系统、频谱、信号处理（lǐ）、网络（luò）系（xì）统以及（jí）激（jī）光通信等方面来提高通（tōng）信技术。
在天线（xiàn）方（fāng）面，采用相控阵天线和“灵巧”天线（xiàn）（综（zōng）合（hé）多个（gè）天线的信（xìn）号）替（tì）代传（chuán）统（tǒng）的抛物面（miàn）天线，但需解决（jué）尺寸、重（chóng）量，能耗与散热等问题，同时积极开（kāi）发多聚焦和超冷（lěng）天线等先进技术。
在（zài）收发系统方（fāng）面，正在研制氮化镓发（fā）射（shè）机固态功率放（fàng）大器，采用自适应工作（zuò）点控制（zhì）技术，使放大器在不工作（zuò）时能够关闭，同时还能进行调整来保持（chí）适当（dāng）的状（zhuàng）态，确保最大限度降低瞬（shùn）时功率较高时（shí）的信号失真度，从而显著降低放大器所需的（de）平（píng）均功率。氮化镓技术目前可用于（yú）选定的频带，2014年（nián）应用于（yú）无人作战平台。
在（zài）频谱方面，美国国防高级研究（jiū）计（jì）划局的“联合战术（shù）无线通信系统JTRS”项目正在研（yán）究在系统中应用动（dòng）态频谱选取DSA技术的可（kě）行性。项目证明，动态频谱（pǔ）选取能（néng）够根（gēn）据其他相邻频谱依赖型系统是否实（shí）际使用（yòng）特定频段来改变该频（pín）段的用途。
目前的关键技术包括：如何克服易受对（duì）抗措施（shī）干扰问（wèn）题，如何降低（dī）与现（xiàn）有系统集（jí）成的（de）成本，如何制（zhì）定（dìng）合理的标准（包括管（guǎn）制标准），以及如何克（kè）服同一地点的（de）干扰。
信号处理方面，美军已完成开发（fā）微型通（tōng）用数据链系统，可在更（gèng）小的平（píng）台上发挥通用数据链的作（zuò）用。在波（bō）形（xíng）技术方面，美军正在开（kāi）发的通（tōng）用数（shù）据链（liàn）波形（xíng）新技术，包括：增加“拨号选定速率”功能，提高前向纠错编码（mǎ）效率；在信息预处理方面（miàn），美军已（yǐ）在（zài）列为秘密的（de）“任务规划、信（xìn）息处理、信息利用和信息分（fèn）发”项（xiàng）目中进行研（yán）究（jiū），并（bìng）应用到无人作战平台的机载预处理（lǐ）系统中；在数据加密（mì）方（fāng）面，美军（jun1）在开发（fā）新的加密方法，采（cǎi）用便于远程管理的开放标（biāo）准、动态组密钥技（jì）术（支持机与机之间的信息交换（huàn））、通（tōng）用（yòng）无线（xiàn）密码接口（kǒu）及系统（tǒng）模糊密码接口、使（shǐ）用基于软件的方法保（bǎo）护加密数据，采用多功能单（dān）片机加（jiā）密在传数据和其他数据（jù），以及采用单片机全封（fēng）闭加（jiā）密模块等；在保密通信方面（miàn），开发低截获率、低探测（cè）率和（hé）抗（kàng）干（gàn）扰等技术，包括（kuò）低功率、扩展频谱、脉冲传送和定向天线（xiàn）、协议层结合随机化技术和跳频技（jì）术等。
在网络通信方面，国防高级研究计划局的“局域网机器人”项目通过部署体（tǐ）积小（xiǎo）、造价低的智能（néng）机器人无线网（wǎng）络中继（jì）点，利用（yòng）其（qí）机动性来（lái）实现移动自主协调，验证（zhèng）无人作战平（píng）台的自我配置、自我优化、自（zì）我修复、系留（liú）和电源（yuán）管（guǎn）理能力。
在激光通信方面，美军的理论估（gū）算表（biǎo）明，空对地链接的数据传输速率在链路斜距为100千米（mǐ）时可以达到100兆比（bǐ）特/秒。但由于激光（guāng）波束非常窄，目前重点研究解决无人作战平台通信（xìn）的定向精度问（wèn）题。
推进与动力技术
美军目（mù）前的无人作战平台使（shǐ）用各种不同的推进系统，包（bāo）括重油或汽油驱（qū）动（dòng）的燃烧（shāo）发动（dòng）机、喷气发动机、电（diàn）动（dòng）机（jī）、燃料电池、太阳能（néng）和混（hún）合动力系统。
为了提高涡轮（lún）发动（dòng）机水平，美军专门设（shè）立了“经济型（xíng）多用途先进涡（wō）轮发动机（jī）计（jì）划（huá）”，其子项目包括高效嵌入式涡轮发动（dòng）机和高（gāo）效小型推（tuī）进装（zhuāng）置项目（mù）。高效嵌入式涡（wō）轮发动机将（jiāng）验证节油技术（shù）和亚声（shēng）速推进发动机技术（shù），采用小型（xíng）、高功率核（hé）心机，使嵌入（rù）式（shì）发动机在直径（jìng）受限的情况下获得较高的涵道比（bǐ），具有比当前最先进技术还高2.3倍的压缩比，可提高辅（fǔ）助动力系统在高海拔、长航时飞行中的（de）耐受性。
高效小型推进装置（zhì）技术将覆盖重量在（zài）40~1200千克之间的各种（zhǒng）飞行器的推（tuī）进（jìn）系（xì）统。为降低燃油（yóu）消耗率，提高功率密度（dù），还可考虑（lǜ）使用重油，高效小型推进装置项目正在研制新型函道式风扇、盘式（shì）发动机、重油（yóu）发动机转换器、回（huí）热器，以及（jí）高压缩比压缩机、耐高温涡轮机。
为提高电源性能，美（měi）军重点（diǎn）发（fā）展（zhǎn）能量获取（例如光电（diàn）转化）技术、电能存（cún）储装置技术、燃料电池技（jì）术和发电机技术。美军研究机构在提高电源功率密度方面做了大（dà）量工作（zuò），目前重点改（gǎi）进的（de）指标包括使（shǐ）用寿命、可靠性、工作效率（lǜ）、发动机（jī）变速性能（néng），需要改进的功能包（bāo）括（kuò）多样化（huà）输出（chū）、控制策略，以（yǐ）及非冗余（yú）系（xì）统参数捕获功能。此外，美（měi）军还在探索采用（yòng）电力（lì）共享体系结构来调节（jiē）电源（yuán），最大程度地降（jiàng）低燃料消耗。实现电力共享（xiǎng）体（tǐ）系结构（gòu）所需的关键技术包括电力（lì）管理控制逻辑、大功率高速固（gù）态功率（lǜ）调节器、调制发（fā）电机控制单（dān）元和（hé）大容（róng）量蓄电池。（非（fēi）原创，文章转自网（wǎng）络）
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