CN116560393A - 隐秘突防无人机群运作方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隐秘突防无人机群运作方法及系统，当无人机群进入攻击目标的侦查距离，一个无人机作为主无人机进入高空侦查模式获取并更新攻击目标的实时数据，将攻击目标的实时数据通过数据链传输至无人机群；无人机群根据攻击目标的实时数据修正航线，当主无人机被击落时会有新的无人机代替成为新的主无人机，源源不断的为无人机群提供攻击目标的实时数据。本发明利用数据链资源共享的原理，以最小的代价获取攻击成功的最大效果，充分利用无人机群智能化、机动灵活、数量庞大和攻击隐蔽的优点，能够使绝大部分的无人机隐蔽的穿越敌方的防空系统，即使没有卫星或预警机的配合也能够实现有效的超低空隐秘突防和精确打击。

Description

隐秘突防无人机群运作方法及系统

技术领域

本发明涉及无人机作战领域，特别涉及一种隐秘突防无人机群运作方法及系统。

背景技术

现代军事理论和战争模式的发展方向使无人机在战争中扮演越来越重要的角色。无人机以其特有的作战方式和作战效能在战争中发挥了重要作用。在现代战场中，无人机成为一种重要的空中威胁，给防空作战带来严峻的挑战。

在一些局部地区的现代战争中，无人机参战有着突出的表现，但由于无人机的飞行速度较有人飞机略低，在正常的飞行高度容易被敌方雷达捕获，从而导致被防空武器击落，为了实现突袭作战，只能采用超超低空隐秘突防的方式来避开敌方雷达的侦测。但由于无人机群一直低空飞行，在针对活动目标或情况变化的目标进行作战时，无人机群无法实时掌握战场的变化和攻击目标的位置变化，难以做到对目标的精确攻击。

部分场合下无人机群可以借助于卫星或预警机等提供的信息进行航路规划与制导，但这将带来无人机群使用成本的大幅上升。因此，如何凭借无人机集群自身体系，对具有防空能力的活动目标进行有效的超低空隐秘突防和精确打击，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种隐秘突防无人机群运作方法及系统，能够通过无人机群实现有效的超低空隐秘突防和精确打击。

根据本发明第一方面实施例的隐秘突防无人机群运作方法，包括以下步骤：

建立无人机群，所述无人机群包括多个无人机，所述无人机上皆配置有数据链通信单元、雷达探测单元和武器单元，多个无人机之间通过数据链通信单元建立数据链实现信息共享；

无人机群接收预设任务信息，所述预设任务信息包括预设航线、侦查距离和攻击距离；

无人机群按照预设航线朝攻击目标飞行，进入侦查距离之前无人机群的所有无人机均进入超低空突袭模式，所述超低空突袭模式中所有无人机均保持超低空飞行高度；

当无人机群进入攻击目标的侦查距离，无人机群中的一个无人机作为主无人机进入高空侦查模式，所述高空侦查模式包括爬升至高空飞行高度并通过雷达探测单元获取攻击目标的实时数据，将攻击目标的实时数据通过数据链传输至无人机群中处于超低空飞行高度的无人机；

无人机群中处于超低空飞行高度的无人机根据主无人机传输的攻击目标的实时数据修正航线；

当超低空飞行高度的无人机群在指定时间内没有收到主无人机发送的攻击目标的实时数据，则超低空飞行高度中的无人机群中的任意一个无人机接替为主无人机并进入高空侦查模式；

当无人机群进入攻击目标的攻击距离时通过武器单元对攻击目标发起攻击。

根据本发明第一方面实施例的隐秘突防无人机群运作方法，至少具有如下有益效果：

本发明首先使无人机群通过超低空突袭模式接近攻击目标，超低空突袭模式中无人机群借助于地球曲率的超低空飞行高度来避开敌方雷达的侦测，当进入侦查距离后，无人机群中的一个无人机作为主无人机进入高空侦查模式，主无人机通过爬升至高空飞行高度并通过雷达探测单元获取攻击目标的实时数据，将攻击目标的实时数据通过数据链传输至无人机群中处于超低空飞行高度的无人机，从而引导无人机群朝攻击目标的实际位置移动并攻击，即使主无人机被敌方防空武器击落，无人机群中也会有新的无人机代替成为主无人机继续进入高空侦查模式为下方超低空突袭模式的无人机群提供攻击目标的实时数据，敌方只能逐个发现进入高空侦查模式的无人机，而始终无法探测到超低空突袭模式中的无人机群，在无人机群的突防过程中，能够确保始终有一个主无人机持续不断地为无人机群提供最新的攻击目标数据，当无人机群进入攻击目标的攻击距离时，所有无人机通过武器单元对攻击目标发起饱和攻击。

本申请充分利用无人机群智能化、机动灵活、数量庞大和攻击隐蔽的优点，能够使绝大部分的无人机隐蔽的穿越敌方的防空系统，即使没有卫星或预警机的配合也能够实现有效的超低空隐秘突防和精确打击。主无人机通过“李代桃僵”的方式来帮助其他无人机获取攻击目标的实时数据，个别无人机为了大局而牺牲小我，来实现整体无人机群的隐秘突防。本发明以微小战损率的代价获得了攻击目标的实时数据，在整个隐秘突防过程中只有主无人机存在被发现和击落的风险，下方处于超低空突袭模式的无人机群不仅不会受到损失，而且还获取了攻击目标的最新信息，为突防做好了准备，突防过程中战损率低，作战成功率高。

根据本发明的一些实施例，所述建立无人机群步骤中，将无人机群按顺序编号；

所述无人机群中的一个无人机作为主无人机进入高空侦查模式，包括：

将无人机群中编号最靠前的无人机作为主无人机；

所述超低空飞行高度中的无人机群中的任意一个无人机作为新的主无人机进入高空侦查模式，包括：

超低空飞行高度中的无人机群中编号最靠前的无人机作为新的主无人机进入高空侦查模式。

根据本发明的一些实施例，所述将无人机群按顺序编号步骤中，编号前N的无人机配置的雷达探测单元的探测能力高于其他无人机配置的雷达探测单元。

根据本发明的一些实施例，所述超低空飞行高度为5-10米。

根据本发明的一些实施例，所述高空飞行高度为5000米。

根据本发明的一些实施例，所述侦查距离的值为150公里。

根据本发明的一些实施例，所述攻击距离的取值范围为20-30公里。

根据本发明的一些实施例，所述高空侦查模式还包括：主无人机接收指挥控制系统发送的控制指令，并通过数据链将控制指令传输至无人机群中处于超低空飞行高度的无人机，所述无人机群根据控制指令更新任务信息。

根据本发明的一些实施例，所述当无人机群进入攻击目标的攻击距离时通过武器单元对攻击目标进行打击步骤中，无人机群通过武器单元从不同方向和不同高度向攻击目标发起攻击。

根据本发明第二方面实施例的无人机群作战系统，包括：指挥系统和无人机群，所述无人机群通过上述的方法进行作战。

根据本发明第二方面实施例的无人机群作战系统，至少具有如下有益效果：

本发明首先使无人机群通过超低空突袭模式接近攻击目标，超低空突袭模式中无人机群借助于地球曲率的超低空飞行高度来避开敌方雷达的侦测，当进入侦查距离后，无人机群中的一个无人机作为主无人机进入高空侦查模式，主无人机通过爬升至高空飞行高度并通过雷达探测单元获取攻击目标的实时数据，将攻击目标的实时数据通过数据链传输至无人机群中处于超低空飞行高度的无人机，从而引导无人机群朝攻击目标的实际位置移动并攻击，即使主无人机被敌方防空武器击落，无人机群中也会有新的无人机代替成为主无人机继续进入高空侦查模式为下方超低空突袭模式的无人机群提供攻击目标的实时数据，敌方只能逐个发现进入高空侦查模式的无人机，而始终无法探测到超低空突袭模式中的无人机群，在无人机群的突防过程中，能够确保始终有一个主无人机持续不断地为无人机群提供最新的攻击目标数据，当无人机群进入攻击目标的攻击距离时，所有无人机通过武器单元对攻击目标发起饱和攻击。

本申请利用数据链资源共享的原理，以最小的代价获取攻击成功的最大效果，充分利用无人机群智能化、机动灵活、数量庞大和攻击隐蔽的优点，能够使绝大部分的无人机隐蔽的穿越敌方的防空系统，即使没有卫星或预警机的配合也能够实现有效的超低空隐秘突防和精确打击。主无人机通过“李代桃僵”的方式来帮助其他无人机获取攻击目标的实时数据，个别无人机为了大局而牺牲小我，来实现整体无人机群的隐秘突防。本发明以微小战损率的代价获得了攻击目标的实时数据，在整个隐秘突防过程中只有主无人机存在被发现和击落的风险，下方处于超低空突袭模式的无人机群不仅不会受到损失，而且还获取了攻击目标的最新信息，为突防做好了准备，突防过程中战损率低，作战成功率高。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例中无人机群的结构示意图；

图2为本发明实施例中无人机群作战系统的场景示意图。

无人机机体101、无人机动力舱102、数据链接收与飞行导航天线103、数据链发送天线104、机载相控阵雷达105、光电侦测设备106、攻击武器107。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图2所示为本发明的一种隐秘突防无人机群运作方法，包括以下步骤：

S100、建立无人机群，无人机群包括多个无人机，无人机上皆配置有数据链通信单元、雷达探测单元和武器单元，多个无人机之间通过数据链通信单元建立数据链实现信息共享。

具体的，参考图1所示为本发明实施例的一种无人机的结构示意图，无人机由无人机机体101和无人机动力舱102构成，无人机上搭载有数据链通信单元、雷达探测单元和武器单元，其中数据链通信单元包括数据链接收与飞行导航天线103、数据链发送天线104；雷达探测单元包括机载相控阵雷达105和光电侦测设备106，武器单元可以搭配任意的攻击武器107，例如榴弹、火箭弹、导弹、小口径机枪等。

S200、无人机群接收预设任务信息，预设任务信息包括预设航线、侦查距离和攻击距离；

具体的，预设任务信息指的是出发前预先传输至各个无人机存储模块中的初始信息，预设航线包括攻击目标的初始坐标与方位和无人机群前往该位置的具体航线；侦查距离指的是无人机群距离攻击目标的第一距离值，进入第一距离值内后无人机可以开始通过雷达探测单元获取攻击目标的实际位置等数据；攻击距离指的是无人机群距离攻击目标的第二距离值，进入第二距离值内后无人机群可以对攻击目标发动攻击。同时，无人机群中各无人机之间数据链联通，对标与校核。最后完成预设航线的规划，导航装置开启地形匹配、跟踪等一系列起飞前准备工作。预设任务信息还可以包括预设阵型信息等等，攻击目标的初始坐标等信息是通过预警机、信息支援系统、侦查员在战前通过侦测来获取的，然后经过指挥系统计算得出初始信息，装订在各个无人机的航线规划程序中，使出发的无人机无需远程指挥和支援即可按照预设任务信息进行飞行活动。

S300、无人机群按照预设航线朝攻击目标飞行，进入侦查距离之前无人机群的所有无人机均进入超低空突袭模式，超低空突袭模式中所有无人机均保持超低空飞行高度；

需要说明的是，无人机群首先按规划好的方式组成队形，然后按照预设航线朝攻击目标飞行，地球的平均半径大约为6371km，地面上的雷达设施的天线高度一般不会超过50米。这样，由于地球曲率的影响，超低空5米-10米飞行的飞行器被地面雷达发现的距离一般不会超过30公里，因此本实施例中超低空飞行高度的值为5-10米，也就是无人机在5-10米的高度飞行时，很难被敌方的雷达探测系统所发现，即便进入30公里内被发现时已经处于无人机的攻击距离范围内了。

S400、当无人机群进入攻击目标的侦查距离，无人机群中的一个无人机作为主无人机进入高空侦查模式，高空侦查模式包括爬升至高空飞行高度并通过雷达探测单元获取攻击目标的实时数据，将攻击目标的实时数据通过数据链传输至无人机群中处于超低空飞行高度的无人机；

需要说明的是，考虑到从无人机群的起飞点到攻击目标之间的距离可能有数百公里，无人机群的飞机时间较长，而在无人机群向攻击目标进行突防的这段时间里，攻击目标的位置可能会发生较大的变化，并且无人机群在超低空飞行高度飞行时，由于飞行高度较低，其雷达探测单元的探测范围较小，无法获取最新的攻击目标信息。因此需要一个无人机作为主无人机爬升至一定高度后再通过雷达探测单元来获取攻击目标的实时数据。

在本发明的实施例中，预先将无人机群按顺序编号，例如从01一直排到1XX号，无人机群进入侦查距离范围内后，按照编号的顺序来决定主无人机的次序。本实施例中侦查距离为150公里，高空飞行高度为5000米。

示例性的，当无人机群进入攻击目标的150公里范围内时，编号01的无人机上升至5000米的高度并打开雷达探测单元，在这个高度上搜索雷达，可覆盖周围大约半径为250公里的探测范围，编号01的无人机会迅速把探测到的攻击目标的最新实时数据通过数据链上传，分享给下方所有其它的无人机。

S500、无人机群中处于超低空飞行高度的无人机根据主无人机传输的攻击目标的实时数据修正航线；

需要说明的是，主无人机将探测到的攻击目标的最新实时数据通过数据链上传后，其他处于超低空飞行高度的无人机群也按照新的攻击目标的实时数据修正航路并飞向目标。

S600、当超低空飞行高度的无人机群在指定时间内没有收到主无人机发送的攻击目标的实时数据，则超低空飞行高度中的无人机群中的任意一个无人机接替为主无人机并进入高空侦查模式。

需要说明的是，当编号01的无人机爬升至高空飞行高度进行雷达探测后，攻击目标的敌方雷达会发现编号01的无人机，并会用防空导弹等武器进行拦截。但通常来说从导弹发射准备到击毁主无人机至少需要5分钟的时间，假设无人机飞行速度是600公里/小时，则5分钟后当编号01的无人机如果被击落时，整个无人机群已经距目标只有100公里了。当超低空飞行高度的无人机群在指定时间内没有收到编号01的无人机发出的数据链信号时，紧跟着编号02的无人机则立即代替成为新的主无人机并升至5000米高空进行雷达探测。以此类推，攻击目标的实时数据将源源不断地传递给其它无人机共享。

因此在整个无人机群的攻击飞行过程中，会有大约3-5架不等的无人机相继被击落或毁伤，而不断又有无人机跟着升高，接替上一架主无人机继续为整个无人机群提供所需的攻击目标的实时数据，相对于上百架的无人机群数量来说，成本损失很低。而对于被攻击目标的敌方来说，无法得知来袭的无人机群的准确数量，也无法得知来袭的准确方位，能够实现有效的超低空隐秘突防。

为了节约成本并且提高搜寻效果，理论上只有3-5架不等无人机会作为主无人机进行搜寻，因此本发明中给编号前N的无人机配置功能较好的雷达探测单元，即编号前N的无人机配置的雷达探测单元的探测能力高于其他无人机配置的雷达探测单元。例如给编号前5的无人机配置搜寻范围更大、精确度更高的雷达探测单元，其余无人机作为主无人机的概率虽然较小，但也不为零，因此配置功能较弱的雷达探测单元以节约成本。

S700、当无人机群进入攻击目标的攻击距离时通过武器单元对攻击目标发起攻击。

需要说明的是，本发明实施例中攻击距离为20-30公里，这是因为受地球曲率的影响，在靠近目标20-30公里时超低空飞行已经没有意义，很容易被敌方雷达发现，因此在靠近攻击目标20-30公里的距离范围内无人机群开始发动攻击，在距目标20-30公里的距离时，上百架无人机会同时在敌方的雷达屏幕上出现，无人机群从不同方向、不同高度、以多种方式向目标发起攻击。在这么短的时间内，以目前的防空武器水平来说，一个基地的雷达数量和防空系统的火力都存在着限制，即使防空系统拥有百枚以上的防空导弹，但也无法在2-3分钟内都发射出去，无法在短时间内将所有无人机都锁定并击落，会形成火力通道的严重堵塞，因此通过无人机群的饱和攻击可以达到理想的作战效果。

需要说明的是，地球的曲率也同样限制了己方指令的传递，因此在超低空突袭模式中，无人机群很难接收到控制系统发送的指令。为了解决这一问题，本发明中主无人机在高空飞行高度时，除了通过雷达探测单元获取攻击目标的实时数据以外，还可以作为中继来传输指挥系统发出的控制指令，主无人机接收指挥控制系统发送的控制指令，并通过数据链将控制指令传输至无人机群中处于超低空飞行高度的无人机，无人机群根据控制指令更新任务信息。

本发明还涉及一种无人机群作战系统，包括：指挥系统和无人机群，无人机群通过上述实施例的方法进行作战。其中指挥系统包括地面指挥中心以及其他提供支援的保障系统等组成，地面指挥中心可以是指挥车或地面站。

本发明首先使无人机群通过超低空突袭模式接近攻击目标，超低空突袭模式中无人机群借助于地球曲率的超低空飞行高度来避开敌方雷达的侦测，当进入侦查距离后，无人机群中的一个无人机作为主无人机进入高空侦查模式，主无人机通过爬升至高空飞行高度并通过雷达探测单元获取攻击目标的实时数据，将攻击目标的实时数据通过数据链传输至无人机群中处于超低空飞行高度的无人机，从而引导无人机群朝攻击目标的实际位置移动并攻击，即使主无人机被敌方防空武器击落，无人机群中也会有新的无人机代替成为主无人机继续进入高空侦查模式为下方超低空突袭模式的无人机群提供攻击目标的实时数据，敌方只能逐个发现进入高空侦查模式的无人机，而始终无法探测到超低空突袭模式中的无人机群，在无人机群的突防过程中，能够确保始终有一个主无人机持续不断地为无人机群提供最新的攻击目标数据，当无人机群进入攻击目标的攻击距离时，所有无人机通过武器单元对攻击目标发起饱和攻击。

本申请利用数据链资源共享的原理，以最小的代价获取攻击成功的最大效果，充分利用无人机群智能化、机动灵活、数量庞大和攻击隐蔽的优点，能够使绝大部分的无人机隐蔽的穿越敌方的防空系统，即使没有卫星或预警机的配合也能够实现有效的超低空隐秘突防和精确打击。主无人机通过“李代桃僵”的方式来帮助其他无人机获取攻击目标的实时数据，个别无人机为了大局而牺牲小我，来实现整体无人机群的隐秘突防。本发明以微小战损率的代价获得了攻击目标的实时数据，在整个隐秘突防过程中只有主无人机存在被发现和击落的风险，下方处于超低空突袭模式的无人机群不仅不会受到损失，而且还获取了攻击目标的最新信息，为突防做好了准备，突防过程中战损率低，作战成功率高。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种隐秘突防无人机群运作方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立无人机群，所述无人机群包括多个无人机，所述无人机上皆配置有数据链通信单元、雷达探测单元和武器单元，多个无人机之间通过数据链通信单元建立数据链实现信息共享；

无人机群接收预设任务信息，所述预设任务信息包括预设航线、侦查距离和攻击距离；

无人机群按照预设航线朝攻击目标飞行，进入侦查距离之前无人机群的所有无人机均进入超低空突袭模式，所述超低空突袭模式中所有无人机均保持超低空飞行高度；

当无人机群进入攻击目标的侦查距离，无人机群中的一个无人机作为主无人机进入高空侦查模式，所述高空侦查模式包括爬升至高空飞行高度并通过雷达探测单元获取攻击目标的实时数据，将攻击目标的实时数据通过数据链传输至无人机群中处于超低空飞行高度的无人机；

无人机群中处于超低空飞行高度的无人机根据主无人机传输的攻击目标的实时数据修正航线；

当超低空飞行高度的无人机群在指定时间内没有收到主无人机发送的攻击目标的实时数据，则超低空飞行高度中的无人机群中的任意一个无人机接替为主无人机并进入高空侦查模式；

当无人机群进入攻击目标的攻击距离时通过武器单元对攻击目标发起攻击。

2.根据权利要求1所述的隐秘突防无人机群运作方法，其特征在于，所述建立无人机群步骤中，将无人机群按顺序编号；

所述无人机群中的一个无人机作为主无人机进入高空侦查模式，包括：

将无人机群中编号最靠前的无人机作为主无人机；

所述超低空飞行高度中的无人机群中的任意一个无人机作为新的主无人机进入高空侦查模式，包括：

超低空飞行高度中的无人机群中编号最靠前的无人机作为新的主无人机进入高空侦查模式。

3.根据权利要求2所述的隐秘突防无人机群运作方法，其特征在于，所述将无人机群按顺序编号步骤中，编号前N的无人机配置的雷达探测单元的探测能力高于其他无人机配置的雷达探测单元。

4.根据权利要求1所述的隐秘突防无人机群运作方法，其特征在于，所述超低空飞行高度为5-10米。

5.根据权利要求1所述的隐秘突防无人机群运作方法，其特征在于，所述高空飞行高度为5000米。

6.根据权利要求1所述的隐秘突防无人机群运作方法，其特征在于，所述侦查距离的值为150公里。

7.根据权利要求1所述的隐秘突防无人机群运作方法，其特征在于，所述攻击距离的取值范围为20-30公里。

8.根据权利要求1所述的隐秘突防无人机群运作方法，其特征在于，所述高空侦查模式还包括：主无人机接收指挥控制系统发送的控制指令，并通过数据链将控制指令传输至无人机群中处于超低空飞行高度的无人机，所述无人机群根据控制指令更新任务信息。

9.根据权利要求1所述的隐秘突防无人机群运作方法，其特征在于，所述当无人机群进入攻击目标的攻击距离时通过武器单元对攻击目标进行打击步骤中，无人机群通过武器单元从不同方向和不同高度向攻击目标发起攻击。

10.一种无人机群作战系统，其特征在于，包括：指挥系统和无人机群，所述无人机群通过权利要求1至9任意一项所述的方法进行作战。