特種無(wú)人機(jī)指為滿足軍事國(guó)防、應(yīng)急救援、特種工業(yè)等領(lǐng)域的特殊任務(wù)需求，專門設(shè)計(jì)、改裝或配備特殊設(shè)備的專用無(wú)人機(jī)。特種無(wú)人機(jī)具有超越普通無(wú)人機(jī)的高機(jī)動(dòng)、強(qiáng)適應(yīng)與集成任務(wù)能力，發(fā)展呈現(xiàn)出顯著的迭代升級(jí)態(tài)勢(shì)。促進(jìn)特種無(wú)人機(jī)技術(shù)與裝備的高質(zhì)量發(fā)展，對(duì)更好服務(wù)國(guó)防建設(shè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

 

中國(guó)工程院項(xiàng)昌樂(lè)院士研究團(tuán)隊(duì)在中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》2025年第2期發(fā)表《特種無(wú)人機(jī)創(chuàng)新應(yīng)用與關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展研究》一文。文章從特種無(wú)人機(jī)裝備的傳統(tǒng)構(gòu)型與創(chuàng)新構(gòu)型兩個(gè)維度出發(fā)，深入剖析了國(guó)內(nèi)外特種無(wú)人機(jī)技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，辨識(shí)了特種無(wú)人機(jī)在軍事國(guó)防、應(yīng)急救援、特種工業(yè)等領(lǐng)域中的典型任務(wù)能力需求及面臨的挑戰(zhàn)，進(jìn)一步梳理了特種無(wú)人機(jī)技術(shù)體系，涵蓋特種平臺(tái)、智能控制、指控保障3個(gè)核心方向以及細(xì)分的技術(shù)類型。從發(fā)展布局統(tǒng)籌、未來(lái)研究方向兩個(gè)層面提出了我國(guó)特種無(wú)人機(jī)技術(shù)與裝備發(fā)展建議，以推進(jìn)特種無(wú)人機(jī)裝備深度融入并有力支撐國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。

 

一、前言

 

近年來(lái)，無(wú)人機(jī)作為無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，在一些局部對(duì)抗中發(fā)揮了巨大作用，已成為各國(guó)軍隊(duì)建設(shè)的重要作戰(zhàn)力量。實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用也極大地推動(dòng)了無(wú)人機(jī)科技的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用。以無(wú)人機(jī)應(yīng)用為核心的低空經(jīng)濟(jì)，作為加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的一項(xiàng)具體任務(wù)，在2024年首次被寫(xiě)入政府工作報(bào)告。根據(jù)中國(guó)民用航空局的預(yù)測(cè)，到2035年，我國(guó)低空經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到3.5萬(wàn)億元。

 

當(dāng)前，無(wú)人機(jī)形式多樣，按照用途分為軍用無(wú)人機(jī)、警用無(wú)人機(jī)、消防無(wú)人機(jī)、工業(yè)無(wú)人機(jī)、商用無(wú)人機(jī)、消費(fèi)無(wú)人機(jī)等，按照飛行高度分為超低空無(wú)人機(jī)、低空無(wú)人機(jī)、中空無(wú)人機(jī)、高空無(wú)人機(jī)和超高空無(wú)人機(jī)等。為滿足軍事國(guó)防、應(yīng)急救援、特種工業(yè)等特殊領(lǐng)域需求，專門設(shè)計(jì)、改裝或配備特殊設(shè)備的一類專用無(wú)人機(jī)可稱為特種無(wú)人機(jī)，是無(wú)人機(jī)裝備體系的重要發(fā)展方向之一，在國(guó)家建設(shè)與國(guó)防安全等方面肩負(fù)著重要使命。特種無(wú)人機(jī)一般具備優(yōu)異的高機(jī)動(dòng)、強(qiáng)適應(yīng)或集成任務(wù)能力。無(wú)人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究較為深入，以自主定位、航跡規(guī)劃、長(zhǎng)航時(shí)應(yīng)用、起飛方式、信息安全、低空交通管理、集群與對(duì)抗等為代表，但有關(guān)特種無(wú)人機(jī)的發(fā)展應(yīng)用與關(guān)鍵技術(shù)等仍待系統(tǒng)梳理。

 

本文聚焦軍事國(guó)防、應(yīng)急救援、特種工業(yè)三個(gè)代表領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用需求，從裝備研究現(xiàn)狀、應(yīng)用發(fā)展、技術(shù)體系三個(gè)層面總結(jié)分析特種無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)；提出亟待攻克的關(guān)鍵技術(shù)和重點(diǎn)發(fā)展方向，旨在推動(dòng)特種無(wú)人機(jī)裝備在國(guó)防建設(shè)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展方面發(fā)揮積極作用。

 

二、特種無(wú)人機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

 

在軍事國(guó)防、應(yīng)急救援和特種工業(yè)等關(guān)鍵領(lǐng)域，特種無(wú)人機(jī)呈現(xiàn)出顯著的迭代升級(jí)態(tài)勢(shì)。固定翼、旋翼與復(fù)合翼等傳統(tǒng)構(gòu)型的無(wú)人機(jī)裝備不斷升級(jí)（見(jiàn)表1）。近年來(lái)，面對(duì)日益復(fù)雜的任務(wù)挑戰(zhàn)和嚴(yán)苛惡劣的環(huán)境需求，各國(guó)積極投身于變構(gòu)、跨域和組合式新型無(wú)人機(jī)技術(shù)的深入研究，持續(xù)提升特種無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)能力與適應(yīng)能力，拓展其執(zhí)行任務(wù)的樣式與邊界，確保在極端天氣條件下、廣闊海洋環(huán)境中、地下空間等受限場(chǎng)景里，均能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定、持續(xù)、安全、高效地執(zhí)行任務(wù)。

 

表1　各類特種無(wú)人機(jī)對(duì)比

 

（一）傳統(tǒng)構(gòu)型

 

1. 固定翼無(wú)人機(jī)

 

固定翼無(wú)人機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、飛行距離長(zhǎng)及能耗低而廣泛應(yīng)用于對(duì)敵打擊、毀傷評(píng)估、偵察監(jiān)視、搜索救援及地形勘測(cè)等任務(wù)。在各國(guó)戰(zhàn)略規(guī)劃或?qū)ｉT機(jī)構(gòu)的指導(dǎo)下，固定翼無(wú)人機(jī)朝著多功能、多層次、全方位方向發(fā)展。例如，美國(guó)空軍“合作式作戰(zhàn)無(wú)人機(jī)”項(xiàng)目研發(fā)的“塔納托斯”隱身作戰(zhàn)無(wú)人機(jī)，能在高速、高機(jī)動(dòng)性戰(zhàn)斗環(huán)境中執(zhí)行攻擊任務(wù)，具備獨(dú)立作戰(zhàn)和空對(duì)空能力；MQ-9“死神”察打一體無(wú)人機(jī)則能夠快速完成發(fā)現(xiàn)、確認(rèn)、發(fā)射、摧毀等多項(xiàng)任務(wù)。大多數(shù)國(guó)家已裝備單體無(wú)人機(jī)，但為了提升無(wú)人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)中的整體能力，研究趨勢(shì)正朝向體系智能化、協(xié)同緊密化及平臺(tái)低成本化發(fā)展。例如，美國(guó)的“進(jìn)化”系列無(wú)人機(jī)和“開(kāi)局”系列無(wú)人機(jī)分別構(gòu)成了一個(gè)“系統(tǒng)簇”，在同一作戰(zhàn)域內(nèi)由指揮官進(jìn)行統(tǒng)一指揮，具有一體化作戰(zhàn)能力。

 

我國(guó)無(wú)人機(jī)的發(fā)展起步較晚，自21世紀(jì)以來(lái)才呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢(shì)。自主研發(fā)的“刀鋒”“WJ-600”“翼龍”“夜鷹”“CH-3”等型號(hào)逐漸躋身國(guó)際領(lǐng)先行列，并朝著多任務(wù)和多功能方向發(fā)展。以“翼龍”無(wú)人機(jī)為例，其具備察打一體化、洲際飛行及跨域作戰(zhàn)能力，且在應(yīng)急救援方面表現(xiàn)突出。2024年超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“摩羯”登陸海南，“翼龍”-2H無(wú)人機(jī)迅速前往執(zhí)行應(yīng)急通信保障及災(zāi)情偵察任務(wù)，成功搭載三大運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)基站，累計(jì)覆蓋面積約1000 km2，并實(shí)時(shí)向省航空應(yīng)急救援指揮平臺(tái)回傳災(zāi)區(qū)畫(huà)面，保障了地面救援人員的通信需求。此外，我國(guó)自主研發(fā)的“彩虹”系列無(wú)人機(jī)也已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模出口，進(jìn)一步推動(dòng)了我國(guó)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)的國(guó)際化進(jìn)程。

 

2. 旋翼無(wú)人機(jī)

 

旋翼無(wú)人機(jī)包括多旋翼無(wú)人機(jī)與無(wú)人直升機(jī)。多旋翼無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、維護(hù)成本低，主要承擔(dān)戰(zhàn)場(chǎng)偵察、航空搜救、災(zāi)害救援和醫(yī)療救援等任務(wù)。早期研發(fā)源于對(duì)垂直起降飛行器的需求，以偵察為主執(zhí)行單一任務(wù)。隨著輕型復(fù)合材料、衛(wèi)星定位系統(tǒng)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，多旋翼無(wú)人機(jī)迎來(lái)爆發(fā)期，向一體化、輕量化、集群化、智能化方向發(fā)展，多機(jī)協(xié)同作業(yè)可高效完成任務(wù)，使單機(jī)具備多任務(wù)執(zhí)行能力，廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。例如，美國(guó)的“速眼”背包式四旋翼無(wú)人機(jī)，用于近程偵察，使用者能夠在1 min內(nèi)完成從背包取出無(wú)人機(jī)然后釋放并發(fā)射的全過(guò)程；EVO II類型多旋翼無(wú)人機(jī)用于情報(bào)、監(jiān)視與偵察，并投放小型彈藥有效載荷，在局部對(duì)抗中大放異彩；以色列無(wú)人機(jī)公司開(kāi)發(fā)的無(wú)人飛行平臺(tái)，已經(jīng)具備了初步的載人能力，可用于特定區(qū)域的滅火救援任務(wù)，能夠承載大重量的滅火裝備，并在關(guān)鍵時(shí)刻救助災(zāi)民，降低受災(zāi)人員的生命、財(cái)產(chǎn)損失。

 

國(guó)內(nèi)多旋翼無(wú)人機(jī)的發(fā)展也經(jīng)歷了從單機(jī)向集群協(xié)同，從單一任務(wù)向多任務(wù)的轉(zhuǎn)變。各種無(wú)人機(jī)向著多功能、多任務(wù)方向快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)多機(jī)協(xié)同自主探索決策 。如由中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)有限公司研發(fā)的“金雕”CR500無(wú)人機(jī)，最多能掛載8枚反坦克導(dǎo)彈，同時(shí)也能在空中持續(xù)監(jiān)視，為后續(xù)無(wú)人機(jī)提供情報(bào)；LT150-M無(wú)人機(jī)可以進(jìn)行震后測(cè)繪，并為重建后的地形地貌和建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行了低空航攝工作；“雙尾蝎”應(yīng)急通信型無(wú)人機(jī)可在震后救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行應(yīng)急通信保障任務(wù)。

 

3. 復(fù)合翼無(wú)人機(jī)

 

復(fù)合翼無(wú)人機(jī)將固定翼和多旋翼無(wú)人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，具備飛行時(shí)間長(zhǎng)、前飛速度快、航程遠(yuǎn)的特點(diǎn)，同時(shí)擁有垂直起降、定點(diǎn)起降和懸停的能力，對(duì)于起飛的場(chǎng)地沒(méi)有依賴，能夠在惡劣環(huán)境中快速起降，因此復(fù)合翼無(wú)人機(jī)成為當(dāng)今世界研究的熱點(diǎn)。美國(guó)開(kāi)展了一系列的研究和驗(yàn)證包括未來(lái)垂直起降飛行器（FVL）項(xiàng)目、垂直起降試驗(yàn)飛機(jī)（VXP）項(xiàng)目等，在這些項(xiàng)目的帶動(dòng)下，產(chǎn)生了V-22 艦載無(wú)人機(jī)“鷹眼”“幽靈雨燕”傾轉(zhuǎn)涵道式無(wú)人機(jī)、XV-24“雷擊”無(wú)人機(jī)等一系列復(fù)合翼無(wú)人機(jī)，能夠執(zhí)行偵察、運(yùn)輸、火力打擊等任務(wù)。為追求更高的飛行速度、更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間和更強(qiáng)的任務(wù)載荷能力，近幾年加快了分布式電推進(jìn)復(fù)合翼無(wú)人機(jī)的發(fā)展，如空中客車公司的E-Airbus、美國(guó)航空航天局的 X-57和N3-X等分布式電推進(jìn)復(fù)合翼無(wú)人機(jī)，憑借更快的響應(yīng)速度和遠(yuǎn)程能力，有效提升了察打一體、支援保障、通信互聯(lián)等能力。

 

國(guó)內(nèi)復(fù)合翼無(wú)人機(jī)的迅速發(fā)展與全球的技術(shù)進(jìn)步相輔相成，現(xiàn)已躋身世界第一梯隊(duì)。這類無(wú)人機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)出廣泛的適用性。例如，中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司成都飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所研制的VD200無(wú)人機(jī)，專門執(zhí)行復(fù)雜地形的飛行任務(wù)，其攜帶的載荷能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)重點(diǎn)目標(biāo)的連續(xù)監(jiān)測(cè)，并能夠在南海開(kāi)展實(shí)際作戰(zhàn)。此外，翔鴻科技有限公司研發(fā)的“驚鴻”3400具備長(zhǎng)續(xù)航作業(yè)能力，能夠精準(zhǔn)鎖定目標(biāo)并進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，廣泛應(yīng)用于偵察、巡檢和測(cè)繪等任務(wù)。延邊州森林消防支隊(duì)利用“遠(yuǎn)度ZT-3VS”復(fù)合翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行森林火情監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)畫(huà)面回傳和應(yīng)急通信保障，為應(yīng)急救援任務(wù)提供了強(qiáng)有力的信息支持，顯著提升了救援效能。

 

（二）創(chuàng)新構(gòu)型

 

1. 變構(gòu)無(wú)人機(jī)

 

變構(gòu)無(wú)人機(jī)具備自適應(yīng)調(diào)整外形結(jié)構(gòu)的能力，可在執(zhí)行飛行任務(wù)時(shí)優(yōu)化氣動(dòng)性能和操控特性。其核心優(yōu)勢(shì)在于靈活性和多任務(wù)適應(yīng)能力，可在不同環(huán)境和任務(wù)需求下調(diào)整自身形態(tài)以實(shí)現(xiàn)最佳飛行性能。與傳統(tǒng)飛行器相比，變構(gòu)無(wú)人機(jī)可以根據(jù)任務(wù)切換來(lái)改變無(wú)人機(jī)參數(shù)并進(jìn)行控制，使得其在偵察、救援、運(yùn)輸、軍事行動(dòng)等特種領(lǐng)域表現(xiàn)出色。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和蘇黎世大學(xué)在2021年聯(lián)合研發(fā)了一種具備多種變形模式的無(wú)人機(jī)，其構(gòu)型能夠在飛行過(guò)程中動(dòng)態(tài)改變結(jié)構(gòu)形態(tài)，包括X形、H形、O形和T形，以適應(yīng)狹窄空間的探索、復(fù)雜地形中的偵察和搜救等任務(wù)，充分展示了多形態(tài)變構(gòu)無(wú)人機(jī)的靈活性和多任務(wù)適應(yīng)能力。亞利桑那州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在2022年開(kāi)發(fā)了SoBAR無(wú)人機(jī)。該無(wú)人機(jī)具有高彈性的充氣式變構(gòu)能力，能夠在飛行中承受撞擊，并通過(guò)其特殊設(shè)計(jì)的抓手裝置實(shí)現(xiàn)在樹(shù)枝等表面棲息。該構(gòu)型在墜毀風(fēng)險(xiǎn)較高的救援任務(wù)和軍事偵察任務(wù)中，可有效避免碰撞損壞，提高無(wú)人機(jī)的任務(wù)生存能力。

 

2. 跨域無(wú)人機(jī)

 

跨域無(wú)人機(jī)是一種具備在不同介質(zhì)環(huán)境中自由切換的無(wú)人機(jī)類型，具有極高的靈活性和多任務(wù)適應(yīng)能力。陸空兩棲無(wú)人機(jī)和海空兩棲無(wú)人機(jī)是跨域無(wú)人機(jī)的兩大主要類別。

 

陸空兩棲無(wú)人機(jī)能夠在陸地和空中自由切換，適用于應(yīng)急救援、戰(zhàn)場(chǎng)偵察等任務(wù)，按地面行駛機(jī)構(gòu)可分為輪式、履帶式、球籠外殼陸空兩棲無(wú)人機(jī)。輪式陸空兩棲無(wú)人機(jī)包括FCSTAR、TABV、猛獅等，一般在平坦或稍復(fù)雜的地形上表現(xiàn)較好，適用于偵察、救援、農(nóng)業(yè)、探索等任務(wù)。由于輪式結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性和高效性，它們通常在需要較快速度和較長(zhǎng)續(xù)航能力的任務(wù)中使用。球體外殼和籠體外殼的無(wú)人機(jī)包括Drivocopter、HyTAQ等，通常適用于復(fù)雜環(huán)境中的任務(wù)，尤其是狹窄、受限的復(fù)雜約束環(huán)境。這類無(wú)人機(jī)為抵御碰撞進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)，保證內(nèi)部設(shè)備的安全。籠體外殼提供了更高的抗碰撞性能，適合搜索救援及在災(zāi)害環(huán)境中操作，而球體外殼則側(cè)重于復(fù)雜環(huán)境下的感知和識(shí)別，能夠在崎嶇地形或封閉空間中靈活作業(yè)。履帶式兩棲機(jī)器人包括Pegasus Mini、B-Unstoppable、北京理工大學(xué)研發(fā)的陸空兩棲機(jī)器人等，通常適用于崎嶇或不平整的地形，如泥濘、雪地、沙地等；此類機(jī)器人因其強(qiáng)大的越障能力在非結(jié)構(gòu)化地形中通過(guò)性出色，特別適合軍事偵察、應(yīng)急救援和室內(nèi)監(jiān)控等任務(wù)。

 

海空兩棲無(wú)人機(jī)可在水面和空中切換，廣泛應(yīng)用于海事搜救、環(huán)境監(jiān)測(cè)和跨域偵查等任務(wù)。上海交通大學(xué)海洋學(xué)院哪吒實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)研制的“哪吒-F”海空兩棲航行器采用可折疊機(jī)臂設(shè)計(jì)和活塞式浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使其能夠在空中和水下環(huán)境中自如切換。在空中任務(wù)中，它表現(xiàn)為四旋翼無(wú)人機(jī)；而在水下任務(wù)中，則折疊成流線型浮標(biāo)以減小水下阻力。該無(wú)人機(jī)具備空中巡航、水下定深和自主返航回收等功能，在海事應(yīng)急搜救、水空兩域偵查和環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域展示了卓越能力。

 

3. 組合式無(wú)人機(jī)

 

近年來(lái)，分體式、子母式等組合式無(wú)人機(jī)成為無(wú)人機(jī)集群技術(shù)的重要發(fā)展方向。分體式通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)任務(wù)需求靈活組合不同功能模塊。北京理工大學(xué)在2022年發(fā)布全球首款載人級(jí)分體式飛行汽車工程樣機(jī)，采用了自主垂直起降飛行器、智能操控座艙和自動(dòng)駕駛底盤(pán)三個(gè)獨(dú)立模塊的分體式構(gòu)型，是面向載人、載物的立體運(yùn)載系統(tǒng)；具備飛行汽車駕駛?cè)藱C(jī)交互操作系統(tǒng)，通過(guò)智能感知傳感器引導(dǎo)座艙分別與底盤(pán)或飛行器對(duì)接，實(shí)現(xiàn)地面行駛、空中飛行模式切換。這種分體式組合重構(gòu)的方案，可實(shí)現(xiàn)人員、貨物空地轉(zhuǎn)運(yùn)的無(wú)縫銜接，具備更大的靈活性，可切換陸空不同行駛模式。南京航空航天大學(xué)于2023年推出了一種基于楓樹(shù)種子設(shè)計(jì)的分體式無(wú)人機(jī)，該無(wú)人機(jī)能夠在飛行過(guò)程中分裂成多個(gè)自主單元，不僅可作為一個(gè)整體執(zhí)行長(zhǎng)距離任務(wù)，還可以在任務(wù)過(guò)程中分裂成多架小型無(wú)人機(jī)，各自執(zhí)行不同任務(wù)。分體式無(wú)人機(jī)提高了無(wú)人機(jī)的適應(yīng)性、任務(wù)執(zhí)行效率和維護(hù)便捷性，尤其適合在復(fù)雜環(huán)境中執(zhí)行偵察、監(jiān)測(cè)等任務(wù)。

 

子母式無(wú)人機(jī)系統(tǒng)由一個(gè)母機(jī)和多個(gè)子機(jī)組成，母機(jī)負(fù)責(zé)長(zhǎng)距離飛行和數(shù)據(jù)傳輸，而子機(jī)則執(zhí)行具體任務(wù)，如偵察和監(jiān)測(cè)。這樣的結(jié)構(gòu)使其能夠在軍事、物流等多種任務(wù)需求中靈活應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境。以美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）開(kāi)發(fā)的X-61A無(wú)人機(jī)平臺(tái)為例，X-61A作為子機(jī)可配合母機(jī)執(zhí)行如偵察和打擊等多種任務(wù)。X-61A通過(guò)子母機(jī)之間的高效協(xié)同，實(shí)現(xiàn)在不進(jìn)入敵方防空區(qū)域的情況下完成任務(wù)。母機(jī)提供高空的情報(bào)偵察支持，子機(jī)則在低空?qǐng)?zhí)行具體的戰(zhàn)術(shù)任務(wù)，完成后由母機(jī)回收，該設(shè)計(jì)顯著提升了無(wú)人機(jī)在軍事任務(wù)中的生存能力和任務(wù)成功率，拓展了高風(fēng)險(xiǎn)軍事行動(dòng)戰(zhàn)術(shù)能力。

 

三、特種無(wú)人機(jī)發(fā)展應(yīng)用

 

（一）軍事國(guó)防領(lǐng)域

 

1. 戰(zhàn)術(shù)偵察與打擊

 

與傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)的單一功能模式不同，特種無(wú)人機(jī)系統(tǒng)將展現(xiàn)出顯著的復(fù)合任務(wù)執(zhí)行能力，其戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用將突破傳統(tǒng)偵察監(jiān)視、電子干擾、通信中繼及火力打擊等獨(dú)立作戰(zhàn)模式。基于分布式任務(wù)操作系統(tǒng)，集群控制多架特種無(wú)人機(jī)形成強(qiáng)魯棒、可重構(gòu)、高機(jī)動(dòng)的協(xié)同作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)執(zhí)行戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知、電磁頻譜監(jiān)測(cè)與火力協(xié)同等復(fù)合任務(wù)。從而提高作戰(zhàn)效率和打擊精度，并且降低指揮控制人員的作戰(zhàn)風(fēng)險(xiǎn)。蘇萊曼尼刺殺行動(dòng)中部署的MQ-9“死神”無(wú)人機(jī)，集成合成孔徑雷達(dá)、激光制導(dǎo)武器等一系列模塊化任務(wù)載荷，具備在復(fù)雜電磁環(huán)境下實(shí)現(xiàn)對(duì)地面目標(biāo)的精確打擊能力。

 

未來(lái)特種無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)系統(tǒng)的核心趨勢(shì)將向“智能主導(dǎo)、集群協(xié)同、全域覆蓋”方向延伸。實(shí)現(xiàn)從高價(jià)值目標(biāo)識(shí)別到打擊的全鏈條分布式自主決策。結(jié)合“忠誠(chéng)僚機(jī)”概念，拓展協(xié)同突防和分散打擊能力。特種無(wú)人機(jī)將從戰(zhàn)術(shù)支援裝備升級(jí)為戰(zhàn)略威懾平臺(tái)，重塑現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)。

 

2. 預(yù)警與指揮控制

 

無(wú)人機(jī)預(yù)警系統(tǒng)作為信息化戰(zhàn)爭(zhēng)體系中的關(guān)鍵性戰(zhàn)術(shù)節(jié)點(diǎn)，其作戰(zhàn)效能已突破傳統(tǒng)偵察裝備的單一功能定位。特種無(wú)人機(jī)將作為預(yù)警系統(tǒng)的重要補(bǔ)充，為該系統(tǒng)搭建多頻譜異構(gòu)傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)施全天候持續(xù)性空中監(jiān)測(cè)任務(wù)，有效填補(bǔ)雷達(dá)探測(cè)網(wǎng)與衛(wèi)星監(jiān)控體系間的戰(zhàn)術(shù)空隙。在聯(lián)合作戰(zhàn)框架下，該系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈可實(shí)現(xiàn)與預(yù)警無(wú)人機(jī)、地面雷達(dá)站、電子戰(zhàn)單元的多源情報(bào)融合，此外，具備跨域能力的特種無(wú)人機(jī)為海、陸、空、天全域預(yù)警覆蓋提供媒介，有效開(kāi)拓三維立體化戰(zhàn)場(chǎng)，感知網(wǎng)絡(luò)深度廣度。

 

多維度信息整合機(jī)制提升了態(tài)勢(shì)感知精度，通過(guò)輔助決策模塊對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行多層次分析處理，實(shí)現(xiàn)指揮控制增強(qiáng)。為戰(zhàn)術(shù)指揮中樞提供基于貝葉斯推理的威脅評(píng)估模型和蒙特卡洛模擬的作戰(zhàn)方案優(yōu)化建議。在觀察 ? 調(diào)整 ? 決策 ? 行動(dòng)（OODA）循環(huán)機(jī)制中，特種無(wú)人機(jī)可填補(bǔ)通信組網(wǎng)空缺，憑借自身自適應(yīng)跳頻通信中繼能力與低可觀測(cè)外形，有效保證系統(tǒng)通信的可用性。提升動(dòng)態(tài)響應(yīng)機(jī)制達(dá)到秒級(jí)實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，縮短“傳感器到射手”的殺傷鏈閉環(huán)周期，確保戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息在指控網(wǎng)絡(luò)中的低時(shí)延、高保真?zhèn)鬏敚瑥亩鵀橹笓]決策提供具備實(shí)時(shí)性和預(yù)測(cè)性的數(shù)據(jù)支撐。

 

3. 戰(zhàn)場(chǎng)運(yùn)輸補(bǔ)給

 

戰(zhàn)場(chǎng)運(yùn)輸補(bǔ)給無(wú)人機(jī)配備導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，突破地形和交通限制，迅速響應(yīng)補(bǔ)給需求，確保補(bǔ)給物資準(zhǔn)確快速送達(dá)。美軍部署的TRV-150C戰(zhàn)術(shù)補(bǔ)給無(wú)人機(jī)能夠以近70 mi/h（1 mi≈1.61 km）的速度，攜帶150 lb（1 lb=0.454 kg）的有效戰(zhàn)術(shù)載荷，補(bǔ)給遠(yuǎn)至44 mi的戰(zhàn)場(chǎng)前線；K-MAX無(wú)人直升機(jī)具備全球定位系統(tǒng)（GPS）定向自主飛行或遙控飛行能力，每次可吊裝運(yùn)送物資2 t。

 

隨著智能化戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)的發(fā)展，特種無(wú)人機(jī)系統(tǒng)正推動(dòng)戰(zhàn)場(chǎng)后勤保障模式發(fā)生革命性變革。相較于傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)，此類裝備集成了多模復(fù)合導(dǎo)航系統(tǒng)，突破傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)對(duì)預(yù)設(shè)航線的依賴，具備全域、全地形自主路徑規(guī)劃能力，顯著壓縮緊急補(bǔ)給響應(yīng)時(shí)間和提升戰(zhàn)場(chǎng)隱蔽生存能力；所配備的抗干擾數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，在GPS拒止環(huán)境下仍可通過(guò)自組網(wǎng)中繼維持導(dǎo)航精度。相較同期傳統(tǒng)運(yùn)輸直升機(jī)，常因戰(zhàn)場(chǎng)威脅導(dǎo)致的任務(wù)中止，特種無(wú)人機(jī)任務(wù)完成率顯著提升，將成為現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)“最后一千米”補(bǔ)給難題的關(guān)鍵解決方案，實(shí)現(xiàn)了多維能力突破，其技術(shù)代差優(yōu)勢(shì)正在重構(gòu)信息化戰(zhàn)場(chǎng)的戰(zhàn)勤保障體系。

 

（二）特種工業(yè)領(lǐng)域

 

1. 安全生產(chǎn)巡檢

 

工業(yè)巡檢作為現(xiàn)代安全生產(chǎn)體系的核心保障環(huán)節(jié)，正面臨復(fù)雜工業(yè)場(chǎng)景帶來(lái)的技術(shù)性挑戰(zhàn)。在具有高危險(xiǎn)性（高壓、劇毒介質(zhì)）、強(qiáng)干擾性（電磁輻射、多源噪聲）和多重約束性（密閉管道、三維異構(gòu)空間）的極端作業(yè)環(huán)境中，傳統(tǒng)人工巡檢存在人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)級(jí)攀升，而常規(guī)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)受限于環(huán)境適應(yīng)性缺陷（抗干擾閾值不足、機(jī)動(dòng)能力受限），應(yīng)用效能呈現(xiàn)顯著邊際遞減。在此背景下，特種無(wú)人機(jī)系統(tǒng)通過(guò)突破性技術(shù)創(chuàng)新構(gòu)建多維能力矩陣：基于強(qiáng)魯棒軟／硬件優(yōu)化設(shè)計(jì)的抗外源擾動(dòng)平臺(tái)，集成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的自主檢測(cè)、識(shí)別、決策系統(tǒng)；搭載多源傳感器融合感知定位模塊，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外、陸空模態(tài)無(wú)縫切換；電力設(shè)施仿生棲降充電功能，實(shí)現(xiàn)高效作業(yè)。該技術(shù)體系使高危環(huán)境檢測(cè)效率提升，誤檢率下降，可顯著提升整體安全管理效率和應(yīng)急響應(yīng)速度，成功構(gòu)建了全天候、全地形、全要素的智能巡檢新范式。

 

2. 特殊環(huán)境資源勘探

 

特殊環(huán)境資源勘探正面臨傳統(tǒng)手段的范式性局限。在高山冰川（平均海拔>5000 m）、極端干旱沙漠（年降水量<50 mm）及極地凍土（年均溫<-30 ℃）等不可及區(qū)域，面對(duì)嚴(yán)寒、酷熱、高塵、低壓等極端氣候條件，傳統(tǒng)勘探設(shè)備故障率顯著上升，單次作業(yè)成本遠(yuǎn)超常規(guī)環(huán)境。針對(duì)此瓶頸，跨域特種無(wú)人機(jī)系統(tǒng)旨在憑借多模態(tài)環(huán)境適應(yīng)能力實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，基于仿生變體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)多種介質(zhì)下運(yùn)動(dòng)模態(tài)集成，實(shí)現(xiàn)大氣、陸地與水域無(wú)縫模態(tài)切換。配備高光譜成像儀、合成孔徑雷達(dá)與多波束測(cè)深系統(tǒng)等感知增強(qiáng)體系，通過(guò)粒子群優(yōu)化等智能集群算法實(shí)現(xiàn)多機(jī)任務(wù)分配，構(gòu)建起“空 ? 陸 ? 水”異構(gòu)數(shù)據(jù)融合網(wǎng)絡(luò)。較傳統(tǒng)勘探方式效率得到有效提升，降低了人力風(fēng)險(xiǎn)成本，為全球氣候變化建模與戰(zhàn)略性礦產(chǎn)預(yù)測(cè)提供了顛覆性數(shù)據(jù)基底。

 

3. 環(huán)境測(cè)繪與監(jiān)測(cè)

 

環(huán)境測(cè)繪與監(jiān)測(cè)領(lǐng)域正經(jīng)歷由跨域無(wú)人機(jī)技術(shù)驅(qū)動(dòng)的技術(shù)創(chuàng)新。傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段在空間分辨率與時(shí)間連續(xù)性方面存在顯著缺陷，導(dǎo)致眾多生態(tài)突變事件未能實(shí)現(xiàn)預(yù)警。針對(duì)這一技術(shù)困局，特種無(wú)人機(jī)系統(tǒng)憑借自身環(huán)境適應(yīng)性與立體機(jī)動(dòng)能力深入被測(cè)環(huán)境內(nèi)部獲取原始數(shù)據(jù)或圖像，構(gòu)建“空天地海”一體化感知網(wǎng)絡(luò)，基于數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建高分辨率三維環(huán)境模型，融合衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)與地面?zhèn)鞲芯W(wǎng)絡(luò)信息，建立生態(tài)預(yù)警機(jī)制，使極端氣候預(yù)測(cè)、污染溯源準(zhǔn)確率提升，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)維度的革命性突破，推動(dòng)全球環(huán)境治理進(jìn)入“預(yù)測(cè) ? 干預(yù) ? 驗(yàn)證”的智能閉環(huán)新紀(jì)元。

 

（三）應(yīng)急救援領(lǐng)域

 

1. 災(zāi)情信息偵測(cè)

 

在重大災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)正逐步發(fā)展為多模態(tài)應(yīng)急救援體系的核心技術(shù)載體。特種無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)捕獲風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域可見(jiàn)光影像、熱輻射分布圖譜及環(huán)境參數(shù)動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)，為指揮決策系統(tǒng)提供多維度態(tài)勢(shì)感知信息，顯著提升災(zāi)情研判的時(shí)效性與準(zhǔn)確性。基于遙測(cè)數(shù)據(jù)建立厘米級(jí)精度的災(zāi)損評(píng)估模型，系統(tǒng)可生成三維數(shù)字孿生場(chǎng)景，為指揮中樞提供具備空間拓?fù)潢P(guān)系的災(zāi)害態(tài)勢(shì)圖。這種立體化數(shù)據(jù)支撐機(jī)制有效解決了傳統(tǒng)人工勘查存在的視野盲區(qū)與時(shí)效滯后問(wèn)題，使資源配置策略具備動(dòng)態(tài)優(yōu)化特征。

 

基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的智能無(wú)人機(jī)正在重塑傳統(tǒng)應(yīng)急響應(yīng)范式。通過(guò)邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)融合分析，系統(tǒng)可自主識(shí)別受困人員熱源信號(hào)、評(píng)估建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并生成多目標(biāo)優(yōu)化的救援路徑方案。無(wú)人機(jī)集群所具備的動(dòng)態(tài)任務(wù)分配能力，在余震監(jiān)測(cè)、物資投送與次生災(zāi)害預(yù)警等并發(fā)任務(wù)中展現(xiàn)出卓越的協(xié)同效能。隨著第五代移動(dòng)通信（5G）與衛(wèi)星遙測(cè)技術(shù)的深度融合，未來(lái)無(wú)人機(jī)應(yīng)急系統(tǒng)將向全域感知、自主決策方向持續(xù)演進(jìn)，構(gòu)建新型“空天地”一體化應(yīng)急救援體系，顯著提升現(xiàn)代應(yīng)急救援體系的時(shí)空響應(yīng)效能。

 

2. 高空滅火作業(yè)

 

特種無(wú)人機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代化城市消防救援體系中展現(xiàn)出顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。模塊化設(shè)計(jì)的滅火無(wú)人機(jī)系統(tǒng)展現(xiàn)出獨(dú)特的技術(shù)特性，其配備的高壓霧化噴射裝置與精確制導(dǎo)系統(tǒng)，可對(duì)常規(guī)消防裝備難以觸及的建筑高危區(qū)域?qū)嵤┒c(diǎn)滅火作業(yè)。通過(guò)建立與地面消防水炮的協(xié)同作戰(zhàn)機(jī)制，無(wú)人機(jī)可實(shí)施火源定位與滅火路徑規(guī)劃，大幅降低消防救援人員暴露于高危環(huán)境的概率。特別的，在森林生態(tài)系統(tǒng)與工業(yè)火災(zāi)復(fù)合場(chǎng)景下，無(wú)人機(jī)群組通過(guò)構(gòu)建空中滅火劑傳輸網(wǎng)絡(luò)，能夠形成早期火勢(shì)隔離帶，為傳統(tǒng)消防力量爭(zhēng)取關(guān)鍵時(shí)間窗口，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害損失的有效控制。

 

基于群體智能算法的無(wú)人機(jī)集群系統(tǒng)正在重塑傳統(tǒng)滅火作戰(zhàn)模式。通過(guò)構(gòu)建分布式自主決策架構(gòu)與協(xié)同控制平臺(tái)，無(wú)人機(jī)集群可形成具備自組織特性的空中滅火陣列。該技術(shù)體系通過(guò)動(dòng)態(tài)任務(wù)分配算法與三維路徑規(guī)劃模型的優(yōu)化整合，能夠在復(fù)雜火場(chǎng)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)與精準(zhǔn)作業(yè)。隨著5G技術(shù)與邊緣計(jì)算平臺(tái)的深度集成，未來(lái)無(wú)人機(jī)滅火系統(tǒng)將向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向持續(xù)演進(jìn)，為城市公共安全體系提供創(chuàng)新性技術(shù)解決方案。

 

3. 應(yīng)急指揮與通信

 

在災(zāi)后基礎(chǔ)設(shè)施受損與通信中斷的情況下，無(wú)人機(jī)群組通過(guò)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)構(gòu)建動(dòng)態(tài)通信中繼體系。搭載軟件定義無(wú)線電設(shè)備與智能反射面技術(shù)，可快速構(gòu)建自適應(yīng)異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)。部署具備多協(xié)議中繼功能的空中基站，實(shí)現(xiàn)信號(hào)覆蓋增強(qiáng)；構(gòu)建無(wú)人機(jī)中繼鏈路由器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信接力；通過(guò)波束賦形技術(shù)優(yōu)化電磁傳播路徑。由多架無(wú)人機(jī)組成的通信中繼系統(tǒng)可將信號(hào)覆蓋半徑擴(kuò)展至常規(guī)基站的3倍以上，時(shí)延控制在150 ms以內(nèi)，顯著提升受災(zāi)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)連通性。未來(lái)應(yīng)急無(wú)人機(jī)系統(tǒng)將向全頻段通信、自主組網(wǎng)方向演進(jìn)，構(gòu)建“空天地”一體化的智能應(yīng)急響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。

 

4. 物資與人員轉(zhuǎn)運(yùn)

 

在現(xiàn)代化應(yīng)急救援體系中，無(wú)人機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)正發(fā)展成為突破地理限制的關(guān)鍵技術(shù)手段。無(wú)人機(jī)搭載模塊化載荷艙與視覺(jué)伺服系統(tǒng)，通過(guò)三維激光雷達(dá)實(shí)時(shí)掃描地形，結(jié)合路徑規(guī)劃算法實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)精度的物資定點(diǎn)投放。無(wú)人機(jī)群組通過(guò)分布式任務(wù)分配機(jī)制，可在30 min內(nèi)完成半徑5 km范圍內(nèi)的緊急物資覆蓋，在6級(jí)風(fēng)力環(huán)境下仍能保持米級(jí)的投送精度，較傳統(tǒng)運(yùn)輸方式效率提升。

 

專用醫(yī)療特種無(wú)人機(jī)系統(tǒng)通過(guò)建立低空醫(yī)療運(yùn)輸走廊，其配置的恒溫運(yùn)輸箱體與振動(dòng)抑制系統(tǒng)，可確保血液制品、疫苗等溫敏物資在運(yùn)輸過(guò)程中的有效性。系統(tǒng)可將急救藥品轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間縮短至地面運(yùn)輸?shù)?/5。在傷員轉(zhuǎn)移技術(shù)發(fā)展方面，當(dāng)前研究聚焦于無(wú)人機(jī)重載能力與柔性機(jī)械臂的集成創(chuàng)新。無(wú)人機(jī)可自主識(shí)別安全著陸區(qū)域，實(shí)現(xiàn)精確的傷員轉(zhuǎn)運(yùn)，顯著降低轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)，提高操作響應(yīng)速度。無(wú)人機(jī)醫(yī)療運(yùn)輸系統(tǒng)使傷員黃金救治時(shí)間窗的利用率提升，術(shù)后感染率顯著降低。

 

四、特種無(wú)人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)體系

 

（一）關(guān)鍵技術(shù)體系構(gòu)成

 

特種無(wú)人機(jī)在軍事國(guó)防、應(yīng)急救援和特種工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用中，需要在多變環(huán)境下的長(zhǎng)時(shí)機(jī)動(dòng)能力、受限空間敏捷控制能力與廣域場(chǎng)景集群保障能力等方面持續(xù)提升。特種無(wú)人機(jī)技術(shù)體系架構(gòu)如圖1所示，主要包括三大部分：特種平臺(tái)技術(shù)、智能控制技術(shù)以及指揮控制保障技術(shù)。

圖1　特種無(wú)人機(jī)技術(shù)體系架構(gòu)

 

特種平臺(tái)技術(shù)主要構(gòu)造特種無(wú)人機(jī)的軀體，包括機(jī)體結(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)、能源供給與任務(wù)載荷接口等，奠定了無(wú)人機(jī)基礎(chǔ)的機(jī)動(dòng)能力、適應(yīng)能力與載荷集成能力。

 

智能控制技術(shù)主要構(gòu)造特種無(wú)人機(jī)的神經(jīng)系統(tǒng)，包括傳感器系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及算法軟件等，決定了無(wú)人機(jī)應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境與任務(wù)的飛行性能與穩(wěn)定性、任務(wù)執(zhí)行能力、自主決策與適應(yīng)能力以及安全可靠性。

 

指揮控制保障技術(shù)主要構(gòu)造特種無(wú)人機(jī)的集群網(wǎng)絡(luò)，包括指揮控制體系、數(shù)據(jù)鏈路保障以及保障支持系統(tǒng)；決定了無(wú)人機(jī)的協(xié)同任務(wù)能力、應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境與突發(fā)情況能力、通信穩(wěn)定性與信息交互效率、持續(xù)作戰(zhàn)與保障能力。

 

（二）特種平臺(tái)技術(shù)

 

1. 構(gòu)型設(shè)計(jì)與輕量化技術(shù)

 

在構(gòu)型設(shè)計(jì)方面，通過(guò)采用固定翼、多旋翼、復(fù)合翼等傳統(tǒng)布局與變構(gòu)、跨域組合式等創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的融合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)在復(fù)雜環(huán)境下的多任務(wù)復(fù)合能力。例如，通過(guò)固定翼與多旋翼復(fù)合構(gòu)型適應(yīng)高速巡航與垂直起降需求，或利用陸空分體式模塊化組合擴(kuò)展偵察、運(yùn)輸?shù)裙δ堋］p量化技術(shù)則通過(guò)碳纖維復(fù)合材料、蜂窩夾層結(jié)構(gòu)等新型材料應(yīng)用，結(jié)合一體化成型工藝與空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)化，在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下顯著降低機(jī)身重量，提升載荷比與續(xù)航能力。二者協(xié)同發(fā)展，可有效增強(qiáng)無(wú)人機(jī)在極端氣候、高空長(zhǎng)航時(shí)、狹小空間作業(yè)等場(chǎng)景下的機(jī)動(dòng)能力與環(huán)境適應(yīng)性。

 

2. 高密度高效電推進(jìn)技術(shù)

 

電推進(jìn)技術(shù)具有綠色低碳與分布式布置優(yōu)勢(shì)，是現(xiàn)代航空器以及智能裝備的主要?jiǎng)恿Πl(fā)展方向。通過(guò)優(yōu)化電機(jī)與動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用高功率密度永磁同步電機(jī)、高效螺旋槳與矢量控制算法，結(jié)合輕量化結(jié)構(gòu)與先進(jìn)熱管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電能向動(dòng)能的高效轉(zhuǎn)化。同時(shí)，采用分布式電推進(jìn)布局與智能功率分配策略，可顯著增強(qiáng)復(fù)雜氣流環(huán)境下的飛行穩(wěn)定性。

 

3. 高密度高效能源技術(shù)

 

特種無(wú)人機(jī)高密度高效能源技術(shù)是支撐其長(zhǎng)航時(shí)、高載荷作業(yè)的核心基礎(chǔ)，主要通過(guò)提升能量存儲(chǔ)密度、優(yōu)化能量轉(zhuǎn)換效率及創(chuàng)新供能方式實(shí)現(xiàn)。該技術(shù)聚焦于開(kāi)發(fā)高比能電池（如鋰離子電池、固態(tài)電池）、高效燃料電池（如氫氧燃料電池）、燃電混合電推進(jìn)系統(tǒng)及太陽(yáng)能系統(tǒng)等。

 

能量管理系統(tǒng)可以提供電池狀態(tài)、充電和放電的反饋信息，負(fù)責(zé)無(wú)人機(jī)的能源分配和優(yōu)化利用。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)飛行狀態(tài)和能源狀態(tài)，智能調(diào)整能源策略與行動(dòng)模態(tài)，實(shí)現(xiàn)能量的最優(yōu)分配，延長(zhǎng)飛行作業(yè)時(shí)間并確保電池安全可靠運(yùn)行。

 

（三）智能控制技術(shù)

 

1. 復(fù)雜環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)

 

運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)穩(wěn)定飛行與精準(zhǔn)操控的核心底層技術(shù)，主要通過(guò)姿態(tài)控制、位置控制及軌跡跟蹤等模塊實(shí)現(xiàn)。該技術(shù)基于慣性測(cè)量單元（IMU）、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）等多源傳感器數(shù)據(jù)融合，結(jié)合經(jīng)典PID（比例 ? 積分 ? 微分）控制、預(yù)測(cè)控制、魯棒控制、自抗擾控制等算法實(shí)時(shí)調(diào)整飛行姿態(tài)，確保無(wú)人機(jī)在風(fēng)擾、負(fù)載變化等動(dòng)態(tài)條件下保持六自由度穩(wěn)定與精準(zhǔn)跟蹤軌跡。

 

此外，主動(dòng)容錯(cuò)控制對(duì)于提高系統(tǒng)安全冗余不可或缺。在系統(tǒng)發(fā)生故障后，通過(guò)診斷機(jī)制獲得故障信息，并據(jù)此在線調(diào)整系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，重構(gòu)相應(yīng)控制律，以實(shí)現(xiàn)故障后的安全停止、降落、返航等動(dòng)作。

 

2. 導(dǎo)航與定位技術(shù)

 

導(dǎo)航與定位技術(shù)是實(shí)現(xiàn)特種無(wú)人機(jī)在復(fù)雜環(huán)境中精準(zhǔn)作業(yè)的核心支撐，通過(guò)多源傳感器融合與智能算法協(xié)同，整合GNSS、IMU、激光雷達(dá)、視覺(jué)相機(jī)等多模態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合卡爾曼濾波、粒子濾波等算法進(jìn)行動(dòng)態(tài)誤差修正，確保在電磁干擾、GPS拒止等極端條件下仍保持厘米級(jí)定位精度。例如，地形匹配與景象匹配技術(shù)實(shí)現(xiàn)隱蔽導(dǎo)航，實(shí)時(shí)建圖與定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)避障與拒止環(huán)境導(dǎo)航等。

 

3. 智能感知與決策規(guī)劃技術(shù)

 

智能感知與決策規(guī)劃技術(shù)通過(guò)多模態(tài)傳感器融合、環(huán)境建模與智能算法協(xié)同構(gòu)建特種無(wú)人機(jī)自主決策、目標(biāo)識(shí)別與跟蹤以及高效的信息處理能力，是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境自主作業(yè)的關(guān)鍵核心。通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型提升環(huán)境特征識(shí)別（如建筑裂縫分析）與目標(biāo)監(jiān)測(cè)能力，結(jié)合邊緣計(jì)算實(shí)現(xiàn)資源受限平臺(tái)的輕量化部署。在決策規(guī)劃層面，基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)與模型預(yù)測(cè)控制（MPC）算法，結(jié)合實(shí)時(shí)環(huán)境信息動(dòng)態(tài)生成最優(yōu)行為與軌跡。在集群協(xié)同作業(yè)時(shí)，通過(guò)中心或分布式協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)多機(jī)任務(wù)分配與軌跡協(xié)調(diào)。

 

（四）指揮控制保障技術(shù)

 

1. 組網(wǎng)通信技術(shù)

 

特種無(wú)人機(jī)組網(wǎng)通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)多機(jī)協(xié)同作業(yè)與遠(yuǎn)程控制的核心支撐，可通過(guò)自組織網(wǎng)絡(luò)、動(dòng)態(tài)路由協(xié)議及抗干擾技術(shù)構(gòu)建高可靠通信體系。該技術(shù)采用 Mesh 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)多機(jī)間去中心化通信，支持在地下、峽谷等GPS拒止區(qū)域通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展通信范圍。當(dāng)通信設(shè)施失效時(shí)，無(wú)人機(jī)既可以充當(dāng)通信中繼站，又可以充當(dāng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的一員，能夠根據(jù)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的即時(shí)需求，實(shí)現(xiàn)靈活配置，迅速恢復(fù)系統(tǒng)通信功能。基于自組織網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行異構(gòu)集群之間的跨域通信，構(gòu)建分布式動(dòng)態(tài)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，能滿足海空跨域協(xié)同通信抗干擾、高帶寬和低延遲的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸需求。例如“潛艇 ? 水下無(wú)人航行器 ? 無(wú)人機(jī)”子母式協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)、歐盟 Grex 項(xiàng)目、海上無(wú)人系統(tǒng)研究OCEAN 2020項(xiàng)目、法國(guó)Action項(xiàng)目等。

 

2. 集群協(xié)同技術(shù)

 

為應(yīng)對(duì)廣域復(fù)雜任務(wù)需求，采用同構(gòu)或異構(gòu)無(wú)人集群，通過(guò)自組織網(wǎng)絡(luò)、智能決策與分布式控制實(shí)現(xiàn)集群的自主協(xié)同。該技術(shù)基于多智能體系統(tǒng)理論，采用一致性算法、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等智能策略，構(gòu)建動(dòng)態(tài)任務(wù)分配與軌跡協(xié)調(diào)機(jī)制。例如，在軍事滲透任務(wù)中，無(wú)人機(jī)集群可通過(guò)“蜂群”自組織網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)共享戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法動(dòng)態(tài)調(diào)整攻擊目標(biāo)優(yōu)先級(jí)；在應(yīng)急救援場(chǎng)景中，多機(jī)通過(guò)信息素算法自組織形成搜索網(wǎng)格，實(shí)現(xiàn)高效地探索任務(wù)分工與并行建圖。

 

3. 長(zhǎng)時(shí)保障機(jī)庫(kù)技術(shù)

 

長(zhǎng)時(shí)保障機(jī)庫(kù)技術(shù)是支撐特種無(wú)人機(jī)在極端環(huán)境下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)作業(yè)、機(jī)動(dòng)部署的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)，其核心在于構(gòu)建智能化、自主化的無(wú)人機(jī)運(yùn)維體系。通過(guò)集成環(huán)境控制、自動(dòng)釋放與回收、能源補(bǔ)給及智能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)集群的全天候部署與快速響應(yīng)。機(jī)庫(kù)采用充電式（無(wú)線或接觸式）或換電式（取下電池充電后再裝上）對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行電能補(bǔ)給，保障其工作的效率以及可持續(xù)性，同時(shí)機(jī)庫(kù)具有堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，以抵御外部環(huán)境對(duì)無(wú)人機(jī)的影響，并配備自動(dòng)調(diào)節(jié)內(nèi)部溫度和濕度功能，從而確保無(wú)人機(jī)及其組件在存儲(chǔ)期間維持最佳狀態(tài)。

 

五、特種無(wú)人機(jī)未來(lái)研究方向

 

為促進(jìn)特種無(wú)人機(jī)技術(shù)與裝備高質(zhì)量發(fā)展，需加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，堅(jiān)持戰(zhàn)略與應(yīng)用需求引領(lǐng)，統(tǒng)籌規(guī)劃制定目標(biāo)，發(fā)揮國(guó)家和行業(yè)力量攻克關(guān)鍵技術(shù)以實(shí)現(xiàn)裝備體系發(fā)展；加強(qiáng)平臺(tái)建設(shè)，聯(lián)合各方構(gòu)建深度融合創(chuàng)新平臺(tái)，突破壁壘推動(dòng)多領(lǐng)域裝備高質(zhì)量持續(xù)發(fā)展；加強(qiáng)人才培養(yǎng)，圍繞學(xué)科融合特征，結(jié)合多學(xué)科體系強(qiáng)化交叉型人才作用，支持理論與人才隊(duì)伍建設(shè)，從而推動(dòng)特種無(wú)人機(jī)有力服務(wù)于國(guó)防建設(shè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

 

（一）拓展任務(wù)場(chǎng)景，研究低成本、高機(jī)動(dòng)、長(zhǎng)續(xù)航、變構(gòu)跨域等新型特種無(wú)人機(jī)平臺(tái)

 

聚焦未來(lái)規(guī)模化與跨場(chǎng)景應(yīng)用的迫切需求，著力推動(dòng)小型化、低成本且具有變構(gòu)跨域特性的無(wú)人機(jī)技術(shù)創(chuàng)新。旨在契合多元任務(wù)場(chǎng)景對(duì)無(wú)人機(jī)的嚴(yán)苛要求，使其在城市作戰(zhàn)、荒野資源勘探、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、山區(qū)緊急救援等多領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用，為各行業(yè)智能化、高效化發(fā)展筑牢堅(jiān)實(shí)技術(shù)根基，拓展特種無(wú)人機(jī)應(yīng)用新境界。

 

（二）提升飛行性能，研究安全、魯棒、敏捷的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

 

在特種無(wú)人機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中，鑒于諸多受限空間環(huán)境下穩(wěn)定飛行并靈活機(jī)動(dòng)的實(shí)際需求，全力發(fā)展以學(xué)習(xí)算法為核心依托的控制技術(shù)，具備極強(qiáng)的魯棒性，能有效應(yīng)對(duì)各類復(fù)雜干擾與不確定性，同時(shí)高度保障飛行安全，賦予無(wú)人機(jī)在受限空間內(nèi)敏捷自如飛行的卓越能力，從而極大地拓展特種無(wú)人機(jī)的作業(yè)適應(yīng)性與任務(wù)執(zhí)行效能。

 

（三）提高智能水平，研究基于大模型的智能控制系統(tǒng)

 

特種無(wú)人機(jī)在未知環(huán)境自主機(jī)動(dòng)作業(yè)始終是亟待攻克的關(guān)鍵難題，為此，著力發(fā)展基于大模型的智能自主控制技術(shù)。借助大模型強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理與分析能力，使特種無(wú)人機(jī)能夠快速感知并理解復(fù)雜未知環(huán)境，精準(zhǔn)決策并靈活機(jī)動(dòng)地執(zhí)行任務(wù)，有效提升其在復(fù)雜多變場(chǎng)景下的自主性與適應(yīng)性，為特種無(wú)人機(jī)的智能化作業(yè)開(kāi)辟新路徑。

 

（四）發(fā)展定位韌性，研究多源定位無(wú)縫自主融合切換技術(shù)

 

針對(duì)特種無(wú)人機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景普遍面臨衛(wèi)星導(dǎo)航定位拒止這一特殊且極具挑戰(zhàn)性的條件，應(yīng)積極致力于研發(fā)多源定位無(wú)縫自主融合技術(shù)，整合諸如慣性導(dǎo)航、視覺(jué)導(dǎo)航、激光雷達(dá)定位等多種定位手段，使特種無(wú)人機(jī)在衛(wèi)星信號(hào)缺失的環(huán)境下，仍可憑借該技術(shù)精準(zhǔn)確定自身位置與姿態(tài)，保障任務(wù)的順利推進(jìn)，增強(qiáng)其在復(fù)雜環(huán)境下的適應(yīng)性與可靠性。

 

（五）提高通聯(lián)能力，發(fā)展有線通信與無(wú)線通信深度結(jié)合的高可靠移動(dòng)通信技術(shù)

 

特種無(wú)人機(jī)面對(duì)非通視及跨域任務(wù)的嚴(yán)苛需求，積極探索創(chuàng)新之路，大力發(fā)展將有線通信與無(wú)線通信予以深度結(jié)合的高可靠移動(dòng)通信技術(shù)。在城市峽谷、山地叢林等非通視場(chǎng)景，以及從陸地到海洋、從低空到室內(nèi)的跨域作業(yè)里，此項(xiàng)技術(shù)可確保無(wú)人機(jī)與控制端穩(wěn)定、高效通信，支撐特種無(wú)人機(jī)復(fù)雜任務(wù)的順利實(shí)施。