美國空軍用戰(zhàn)術(shù)波束成形技術(shù)推進(jìn)未來無人機(jī)集群作戰(zhàn)能力

中國航空報訊：美國空軍研究人員正研究分布式機(jī)載戰(zhàn)術(shù)波束成形能力，以支撐下一代的空中無人機(jī)能夠集群作戰(zhàn)。他們從位于馬里蘭州羅克維爾的智能自動化公司（Intelligent Automation Inc.）找到了解決方案。5月20日，紐約州空軍研究實驗室信息局的官員宣布與智能自動化公司簽訂一份價值140萬美元的合同，用于自主集群彈性網(wǎng)絡(luò)（DPAA-SEA）項目的分布式相控陣天線系統(tǒng)。

美國空軍正在要求智能自動化工程師設(shè)計和建造低成本的分布式波束形成能力，并配備大量的全向天線，以實現(xiàn)無人機(jī)編隊之間的集群行為和協(xié)同。智能自動化系統(tǒng)將使用全向無線電系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同，形成一個具有分布式單元的偽相控陣，使全向天線能夠在更遠(yuǎn)的范圍內(nèi)引導(dǎo)其信號。

這項工作是空軍研究實驗室自主集群彈性戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)項目的一部分，該項目于2017年底啟動，旨在開發(fā)成本低廉的技術(shù)，用戰(zhàn)術(shù)波束成形技術(shù)為未來自主集群應(yīng)用組網(wǎng)，這將與當(dāng)前應(yīng)用的信息交換要求大不相同?？哲娧芯咳藛T說，該項目尋求新的通信能力，以便在激烈競爭的環(huán)境中實現(xiàn)智能體之間的協(xié)同，而現(xiàn)有的軍事和商業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無法實現(xiàn)這一點(diǎn)。

該項目為未來基于群的自主無人機(jī)任務(wù)尋求新的聯(lián)網(wǎng)模式，以及為無人機(jī)群聯(lián)網(wǎng)提供現(xiàn)有的點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路的新技術(shù)，其中包括分布式波束形成技術(shù)。這就是智能自動化公司的用武之地。該公司將解決幾個問題，以使集群無人機(jī)能夠在通信時執(zhí)行協(xié)作分布式波束成形。這些措施包括：

（1）盡管存在相應(yīng)的多普勒效應(yīng)、不完善的信息和外部參考源不可用狀況（如：GPS），但整個集群仍可精確載波/時間同步；

（2）可有效（具有可擴(kuò)展性）地向任意位置的節(jié)點(diǎn)分配傳輸權(quán)重，以便于達(dá)到預(yù)期的波束模式屬性要求（如：旁瓣側(cè)漏最小、窄波束帶寬等）；

（3）可有效地向集群參與者傳輸數(shù)據(jù)和控制消息；

（4）可通過波束成形、參與控制或其他技術(shù)，處理因節(jié)點(diǎn)空間分散形成的大多數(shù)波長間隔而造成的時間延遲問題。

智能自動化公司研究人員將使用自適應(yīng)插值、瞬時頻率估計、允許軌跡識別以及感知和回避控制，在信號處理中考慮來自機(jī)載傳感器和鄰近消息的自我感知動作。公司工程師還將考慮情景感知推斷，如基于集群協(xié)議的鄰近預(yù)測動作，并將整合來自機(jī)載光學(xué)傳感器、慣性測量單元和雷達(dá)的信息。

智能自動化專家還將展示他們的群組網(wǎng)技術(shù)，使用低成本的I類和Ⅱ類無人機(jī)來展示分布式波束形成技術(shù)的優(yōu)勢，在戰(zhàn)術(shù)環(huán)境中聚集空中資產(chǎn)。無人機(jī)飛行線路測試將在紐約州羅馬附近的斯托克布里奇的環(huán)境試驗場進(jìn)行。