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【详解】为什么集群无人机是趋势 关键技术是什么?(下

来源:澳门金沙娱乐在线 | 时间:2018-09-07

  为什么要采用集群方式运用无人机,这会带来哪些好处,这个问题看似简单,我们自古以来就知道:双拳难敌四手、好汉架不住群狼,打架还是要打群架,但是要在理论上解释这个问题也是有一定难度。

  正如无人机的诞生首先源于战场上的军事需求,无人机集群的概念也是从国防领域率先开始理论研究和实践验证。为什么要采用集群方式运用无人机,这会带来哪些好处,这个问题看似简单,我们自古以来就知道:双拳难敌四手、好汉架不住群狼,打架还是要打群架,但是要在理论上解释这个问题也是有一定难度。

  有趣的是今年流行的两个科幻电影《星际迷航3》《独立日2》以及英剧《黑镜》不约而同的展现了无人机集群作战概念和作战样式。

  在战争理论中,有一个基础性理论Lanchester定律。战斗力=参战单位总数×单位战斗效率,以m(t)、n(t)表示在战斗开始后t时刻蓝方、红方在战斗中尚存的作战单位数,可用下列微分方程组来描述战斗过程中双方兵力随时间的损耗关系:

  式中、分别为蓝方、红方在单位时间内每一战斗单位毁伤对方战斗单位的数目。假设交战开始时刻蓝方、红方的初始战斗单位数为m(0)=M,n(0)=N,从上述微分方程组可知,在交战过程中双方战斗单位数符合下列状态方程:

  当交战双方的初始战斗单位数与毁伤率系数之间满足M=N时,m(t)与n(t)同时趋于零,战斗不分胜负。当MN时,蓝方将首先被消灭。交战一方的有效战斗力,正比于其战斗单位数的平方与每一战斗单位平均战斗力(平均毁伤率系数)的乘积,如果蓝方武器系统的单个战斗单位的平均效能为红方的4倍,则红方在数量上集中2倍于蓝方的兵力就可抵消蓝方武器在质量上的优势。

  根据Lanchester平方率,作战单元数量是比单元作战能力更重要的战争胜负决定因素,无人机集群能够实现对敌优势战机更大的胜率。将原本造价高昂的多任务系统分解为若干低成本的小规模作战平台,可以比传统武器系统更具成本效益的方式挫败对手。

  另外一个依据事关武器的成本,我们知道战争本质上跟做生意一样,需要考虑成本和费效比。上世纪末,Norm Augustine根据对数十年来战斗机价格的统计(扣除通货膨胀因素)得出一个Augustine定律,即飞机的单价是指数增长的。

  如下图,同时国防预算通常是线性增长的,所以一个直接的结果就是各国空军所拥有的的飞机数量越来越少。极端的,如果这一定律继续有效,那么简单计算即可得到一个奇葩的结果:到2054年,美国军队只能拥有一架飞机,于是只能在每周内给空军用三天半,给海军用三天半,至于海军陆战队,只能等闰年的时候在多出来的那天开出来遛遛。

  所以,未来军队对飞行器的需求,一定是海量无人机的集群,就像二战时期伦敦上空的鹰和东京上空的B29机群一样。

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