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119架固定翼無人機(jī)集群試驗(yàn)!破紀(jì)錄的飛行如何完成的
2016年,一部美國好萊塢出品的科幻動作片《獨(dú)立日:卷土重來》上映,影片中多次出現(xiàn)海量無人機(jī)集群作戰(zhàn)的片段,這種科幻的類似場景,在今年的6月,出現(xiàn)在了中國某地的上空。
這是中國電子科技集團(tuán)公司組織的一項(xiàng)飛行試驗(yàn),119架小型固定翼無人機(jī),成功演示了密集彈射起飛、空中集結(jié)、多目標(biāo)分組、編隊(duì)合圍、集群行動等動作。119架,中國再次創(chuàng)造了固定翼無人機(jī)集群飛行的世界紀(jì)錄。
記者:這119架的這種集群這樣的一個(gè)試驗(yàn)成功了,對我們很多的普通老百姓來講,可能沒有什么概念?
趙彥杰:我們其實(shí)在這119架的過程中,演示了一些典型的行動動作。
記者:你說這個(gè)行動動作指的是?
趙彥杰:比如像密集的彈射,彈射起飛,主要是在很短的時(shí)間內(nèi),把大量的飛機(jī)給發(fā)射出去,第二個(gè)就是飛機(jī)在空中可能是散的,在某一個(gè)預(yù)定的區(qū)域,要實(shí)現(xiàn)一個(gè)空中的集結(jié),第三個(gè)就是針對多個(gè)目標(biāo),可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)自動分組,第四個(gè)就是針對多個(gè)目標(biāo)可以把它給圍起來,我們叫編隊(duì)合圍,第五個(gè)我們展示了一些行動的概念。
趙彥杰,中國電子科技集團(tuán)公司智能無人集群項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。
記者:對你們專業(yè)領(lǐng)域來講是一個(gè)什么樣的地位?
趙彥杰:這119架飛機(jī),我們特別強(qiáng)調(diào)是叫固定翼無人機(jī)集群,這個(gè)在未來的作戰(zhàn)應(yīng)用上,可能有較大的意義,當(dāng)這個(gè)集群的數(shù)量,突破100架的時(shí)候,這是一個(gè)比較關(guān)鍵的坎。
記者:這個(gè)坎是一個(gè)什么樣的門檻?
趙彥杰:我們經(jīng)常說三五成群,三個(gè)五個(gè)也可以叫群,可能未來會有上千架,甚至上萬架飛機(jī)的集群,那么我們認(rèn)為,超過100架之后,從技術(shù)的角度從應(yīng)用的角度,就是一個(gè)里程碑。
在傳統(tǒng)的觀念中,戰(zhàn)爭就意味著軍人的流血犧牲。但是,早就有軍事專家預(yù)言,在未來的戰(zhàn)場上,很可能不再是有血有肉的士兵,而是成群結(jié)隊(duì)的群化武器系統(tǒng),是以無人裝備為主體的智能較量。因?yàn)椋傲銈觥钡男枨蟊厝皇箲?zhàn)爭進(jìn)入“無人”時(shí)代,而“無人”時(shí)代迅猛發(fā)展又使作戰(zhàn)進(jìn)入了“無人集群”時(shí)代,這是軍事發(fā)展史上的一個(gè)超越。
記者:這個(gè)概念能通俗告訴我們,是什么意思嗎?
趙彥杰:比如說我們都知道螞蟻,螞蟻是蟻群,每一個(gè)螞蟻可以搬得動的,物體的重量是有限的,但是螞蟻可以通過分工協(xié)作,共同抬起一個(gè)比它重很多很多倍的物體,這個(gè)就是集群智能簡單的表述,其實(shí)自然界里邊,有很多群體生存的生物,比如說像蜂群,鳥群,狼群,魚群,我們這個(gè)無人機(jī)的集群,也是借鑒了自然界,群體相互協(xié)同的行為,來作為我們概念的輸入點(diǎn),來做這個(gè)研發(fā)的。
記者:當(dāng)國外一旦在戰(zhàn)爭中,使用這種無人集群的話,其實(shí)最好對付的方式,可能是需要另外一個(gè)無人集群?
趙彥杰:可以這樣理解,為什么這么講,因?yàn)榇笮偷母邇r(jià)值的武器平臺,對這種小型的密集的無人集群來講,是很難對付的,首先從探測的角度來講,這種小平臺很難被探測到,第二個(gè)可以以一種飽和式的方式,去對你進(jìn)行一些襲擾,甚至是攻擊。
記者:飽和式的方式指的是?
趙彥杰:比如說敵方的飛機(jī),或者說敵方的雷達(dá),可以同時(shí)追蹤500架目標(biāo),但是我可以使用1000架,甚至是2000架,大概是這么一個(gè)概念,曾經(jīng)美方有一個(gè)仿真的試驗(yàn),針對宙斯盾的防空系統(tǒng),以8架飛機(jī)為一個(gè)集群,對宙斯盾進(jìn)行一個(gè)突破,每一個(gè)集群平均有2.8個(gè)可以突防。
自1917年無人機(jī)作為一種新型裝備問世以來,100年后的今天,智能無人集群再一次成為“改變游戲規(guī)則”的顛覆性力量,以集群替代機(jī)動、數(shù)量提升能力、成本創(chuàng)造優(yōu)勢的方式,重新定義著未來力量運(yùn)用的形態(tài)。
記者:我采訪過無人機(jī)攻擊機(jī)的飛行員,他們在操控?zé)o人機(jī)的時(shí)候,是通過地上的指揮艙,進(jìn)行多方位的聯(lián)動指揮,但是對你們現(xiàn)在所做的,它的指揮的方式會是怎樣的?
趙彥杰:通俗點(diǎn)說有點(diǎn)兒像一個(gè)人牽著一只風(fēng)箏,風(fēng)箏和人之間有一根線,對于我們來講是用一根線,牽住了一百多只風(fēng)箏。
記者:但是這樣的話操控難度就太大了?
趙彥杰:作為集群來講,并不是去操控每一架飛機(jī)的每一個(gè)動作,很多姿態(tài)的調(diào)整,都是靠它自己的,自主化的一些運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)的,未來作戰(zhàn),當(dāng)無人機(jī)的數(shù)量不斷提升的時(shí)候,我們沒有那么多人去操控?zé)o人機(jī),甚至有一天,無人機(jī)等無人裝備的數(shù)量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于作戰(zhàn)人員的時(shí)候,怎么辦,就必須要有集群的控制,集群控制的核心,就是每一個(gè)飛機(jī)之間,進(jìn)行相互的通信,每一個(gè)飛機(jī)根據(jù)周圍的環(huán)境,進(jìn)行一個(gè)自適應(yīng)地調(diào)整,我不用去控制它每一刻每一秒,我只需要告訴它一個(gè)任務(wù),它自主去執(zhí)行。
在無人機(jī)集群的控制技術(shù)領(lǐng)域,中美走在世界最前列。2015年,美國海軍實(shí)現(xiàn)50架固定翼無人機(jī)集群飛行的紀(jì)錄,這些無人機(jī)按照主從模式飛行,利用無線自組織網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互和共享,與以往每架飛機(jī)需要一個(gè)操作員不同,該項(xiàng)目通過集群地面控制站,實(shí)現(xiàn)了同時(shí)對50架無人機(jī)的控制,將控制權(quán)逐漸轉(zhuǎn)移至飛行器,使無人機(jī)實(shí)現(xiàn)自主飛行和決策,以減輕操控人員的壓力。
2016年11月,趙彥杰團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)的中國第一個(gè)固定翼無人機(jī)集群飛行試驗(yàn)以67架飛機(jī)的數(shù)量打破了美國的紀(jì)錄。今年1月,美軍使用三架戰(zhàn)斗機(jī)在空中釋放了103架“山鶉”微型偵察無人機(jī),可連續(xù)飛行半小時(shí)。
記者:當(dāng)時(shí)這個(gè)紀(jì)錄的數(shù)字,對你們研發(fā)人員來講,有沒有一種影響?
趙彥杰:肯定有影響,大家關(guān)注的是,你這么短的時(shí)間,就被別人超越了,講一個(gè)小故事,我們馬上要開集團(tuán)公司年度大會的時(shí)候,準(zhǔn)備了一些文字的材料和一些視頻的資料,其中有一些表述需要修改,做了一些緊急修改,可以說對我們來講,那段時(shí)間還是很有壓力的,我記著我在微信的朋友圈里邊,寫了這么一句話,叫科技競賽,大國博弈,新故相推,日生不滯,說的就是這個(gè)。
作為中國電子科技集團(tuán)智能無人集群的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,趙彥杰小時(shí)候的夢想是當(dāng)一名飛行員。但不巧的是,那一年,他所在的地區(qū)高中不招飛行員,趙彥杰沒有實(shí)現(xiàn)成為戰(zhàn)斗機(jī)飛行員的夢想。2006年8月,趙彥杰清華大學(xué)畢業(yè)后,獲得了赴美全額獎學(xué)金留學(xué)的資格,之后開啟了在美國的8年學(xué)習(xí)生活。
記者:因?yàn)橹拔铱茨愕穆臍v是在國外,一直從事各方面的學(xué)習(xí)和研究?
趙彥杰:八年的時(shí)間,有很多讓我銘記一生的地方,2009年的時(shí)候熬夜看閱兵式,那個(gè)時(shí)候感觸特別深,是我們國家首次亮相的預(yù)警機(jī),它是空中梯隊(duì)的長機(jī),帶領(lǐng)150多架飛機(jī)飛過天安門,那個(gè)時(shí)候的感覺,作為一個(gè)海外的游子,只有自己祖國的強(qiáng)大,才是每一個(gè)海外華人的堅(jiān)強(qiáng)后盾。
記者:為什么你們在國外看到,閱兵式上像預(yù)警機(jī)這樣的情景時(shí)候,會對你們有那么大的觸動?
趙彥杰:2006年我出國的時(shí)候,和無數(shù)的留學(xué)生一樣,第一次走出國門非常興奮,當(dāng)在美國學(xué)習(xí)生活久了之后,每一次回國都非常激動,每一次坐在飛機(jī)上想起來,我可以吃碗正宗的面條的時(shí)候,眼淚都快下來了,我覺得每一個(gè)在海外漂久了的留學(xué)生,內(nèi)心深處都是熱愛自己的祖國的,所以這些事情,讓我們和其他很多留學(xué)生,做了不同的選擇,選擇回國工作。
記者:但是真正下決心,從國外回到國內(nèi)的時(shí)候,在你們的內(nèi)心有沒有做過權(quán)衡?
趙彥杰:有做過,因?yàn)槟菚r(shí)候我們還比較年輕,可能這個(gè)選擇會帶來兩種截然不同的結(jié)果,但是從現(xiàn)在來看,我覺得我的選擇沒有錯。
2014年,趙彥杰和愛人選擇回國工作,在了解了國內(nèi)諸多單位后,他選擇了5年前那個(gè)令他心潮澎湃的預(yù)警機(jī)總體單位——中國電子科學(xué)研究院,那個(gè)時(shí)候,中國的無人機(jī)發(fā)展已經(jīng)處在世界的前沿,從最初的軍用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)展到消費(fèi)領(lǐng)域,不僅中國的無人機(jī)走出了國門,而且國內(nèi)無人機(jī)市場火熱,普通民眾對無人機(jī)的認(rèn)可程度和需求度逐漸攀升。但是,在無人集群方面,研究還屬于基礎(chǔ)階段,趙彥杰團(tuán)隊(duì)希望做的,就是快速實(shí)現(xiàn)無人集群的試飛。
記者:為什么會選擇這個(gè)項(xiàng)目?
趙彥杰:當(dāng)我剛剛?cè)肼氹娮涌茖W(xué)研究院的時(shí)候,參加了一次6.3事故的紀(jì)念會,2006年的時(shí)候,有40位科學(xué)家和軍人,因?yàn)橐恍┦鹿薁奚藢氋F的生命,那個(gè)時(shí)候也感觸非常深,覺得能不能讓我們的科學(xué)家,讓我們的軍人,少犧牲不犧牲,至少在未來的戰(zhàn)爭中,我不想讓我們的孩子,被機(jī)器人傷害,所以我們才要發(fā)展無人的裝備。
記者:當(dāng)時(shí)擺在你們面前,最大的阻力和難題是什么?
趙彥杰:有各方面。
記者:是你自己主動選擇的,還是組織上分配你的?
趙彥杰:我們現(xiàn)在有一個(gè)非常利于創(chuàng)新的寬松的環(huán)境,大家基于自己的專業(yè)背景,基于自己的興趣,可以自主選擇一些感興趣的課題進(jìn)行研究,我記得我們的院長吳曼青院士,多次指示我們,要做就做最好的,要力爭前沿突破,而不是跟隨,這句話對我們來講,可以說是我們團(tuán)隊(duì)的座右銘。
在中國電子科技集團(tuán)公司,趙彥杰的團(tuán)隊(duì)是一支年輕的團(tuán)隊(duì),幾十人中的大多數(shù)人都是80后,90后,而項(xiàng)目負(fù)責(zé)人趙彥杰本人今年也只有32歲。
記者:因?yàn)樵谌藗冇∠笾?,像這種尖端的科技項(xiàng)目,還有試驗(yàn)項(xiàng)目的話,一般都是年齡比較大的一些院士擔(dān)當(dāng)?shù)?,最初很多人會不會對你,也有一些這樣的質(zhì)疑?
趙彥杰:這個(gè)會有,我們這個(gè)團(tuán)隊(duì),更多的像一個(gè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的公司,我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)也是非常拼搏,我記著有一次,有一架飛機(jī)出了一些小的故障,它脫離隊(duì)伍了,掉到水庫里去了,我們當(dāng)時(shí)是為了把這個(gè)飛機(jī)上的數(shù)據(jù),給它找回來,繞著水庫跑了跑,發(fā)現(xiàn)有一個(gè)漁船,還是漏的,我們幾個(gè)人乘上這個(gè)船,抱著游回來的心態(tài),去把飛機(jī)找回來。
記者:這么高科技的研發(fā)過程里面,還會有這么艱苦的條件?
趙彥杰: 有的時(shí)候,像我們飛機(jī)掉到山谷里去了,我們很多很年輕的同事,可以說冒著巨大的風(fēng)險(xiǎn),爬到山谷底下,去把飛機(jī)找出來,還是為了得到一些飛行的原始的數(shù)據(jù)。
趙彥杰他們面對的,是中美之間齒輪式的競賽,近兩年,在固定翼無人機(jī)集群飛行方面,首先是2015年美國的50架,接著是趙彥杰他們的67架,僅僅兩個(gè)月后,美國釋放了103架,而不到半年,趙彥杰他們將這一紀(jì)錄改寫為119架。
記者:這幾十架的數(shù)字增加背后,我不知道這個(gè)難度和阻力會有多大?
趙彥杰:這個(gè)還是有很大難度的,一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的(價(jià)值)容量,是跟它的網(wǎng)絡(luò)里面節(jié)點(diǎn)的平方成正比的,你想想看67到119,可以說它的容量翻了接近一倍,二一個(gè)就是在67架的時(shí)候,我們只是實(shí)現(xiàn)了一些簡單的飛行,而這一次有針對性,實(shí)現(xiàn)了一些典型的動作。
記者:從當(dāng)時(shí)103架,國外的紀(jì)錄誕生之后,你們自己定的目標(biāo)是什么樣的?
趙彥杰:我們的定位,其實(shí)就是超過100架飛機(jī),超過100架之后,就應(yīng)該去研究一些其他的東西。
記者:從最初你們定了超過100架,到最后試驗(yàn)數(shù)據(jù)是119架,這個(gè)數(shù)據(jù)是怎么確定,還是隨機(jī)飛到119架的?
趙彥杰:當(dāng)時(shí)是設(shè)定了120架,有1架掉下來了,就是119。
記者:原因是什么?
趙彥杰:它肯定有一些小的問題,但是集群有一個(gè)特點(diǎn),比如我一個(gè)集群出去了,有一部分飛機(jī)失能了,或者被摧毀了,并不太影響我整個(gè)集群,實(shí)現(xiàn)我的一些任務(wù),這個(gè)就是體系生存率高的體現(xiàn)。
現(xiàn)在,趙彥杰的的研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)攻克了無人集群的核心技術(shù)。但是,還有很多其他的關(guān)鍵技術(shù)有待于攻破,不僅如此,對于無人平臺的建設(shè),趙彥杰也希望實(shí)現(xiàn)工程化、制定出標(biāo)準(zhǔn)以及盡早實(shí)用化,等著他們的,還有許多事情要做。
記者:你們打破了這個(gè)紀(jì)錄,對我們來講 當(dāng)然每個(gè)國人,都會感到很自豪很驕傲,但是對國外同樣的科研人員來講,他們也會有這樣的壓力,甚至?xí)岢龇闯哪繕?biāo)。
趙彥杰:關(guān)于中美之間的競賽也好,超與反超也好,我想這個(gè)都不是關(guān)鍵,關(guān)鍵的從最開始的50架到67架,到103架到119架,數(shù)量不斷提升。
記者:你對自己肯定會有一個(gè)設(shè)想的目標(biāo)?
趙彥杰:我想帶領(lǐng)我們的團(tuán)隊(duì),成為中國最有名的無人集群的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。
記者:現(xiàn)在距離這個(gè)目標(biāo)還有多遠(yuǎn)?
趙彥杰:還是有很多距離,我們還有很多路要走。
記者: 很想聽到你們最近將來還會有什么樣的驚喜給我們?
趙彥杰:我們有規(guī)劃,未來一到兩年需要做的一些事情,但是現(xiàn)在還不方便對外透露。
編輯:曾珂
關(guān)鍵詞:固定翼無人機(jī)集群試驗(yàn)
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