任務(wù)載荷分系統(tǒng)：無人機(jī)攜帶的輔助完成指定任務(wù) 的設(shè)備裝置

偵察載荷分系統(tǒng)包括光電傳感器，合成孔徑雷達(dá)等，可以在戰(zhàn)場上空進(jìn)行高速掃描，也可控制無人機(jī)低速飛行或者懸停凝視，為部隊提供實時情報支持。

1.光電任務(wù)載荷：無人機(jī)的“眼睛”和部分“頭腦”

光電載荷是實現(xiàn)戰(zhàn)場信息獲取、態(tài)勢感知和制導(dǎo)武器引導(dǎo)的關(guān)鍵裝備，在無人機(jī)重量和成本上均占據(jù)了較高的比重。光電載荷利用目標(biāo)和背景反射或輻射光波的差異來實現(xiàn)對導(dǎo)彈、飛機(jī)、軍用車輛、作戰(zhàn)部隊等軍事目標(biāo)的持久性大范圍實時監(jiān)視、目標(biāo)識別、打擊評估等多樣化需求，其從探測波段上可分為可見光、紅外、激光等，現(xiàn)役裝備大多采用多波段復(fù)合模式，通過不同波段的傳感器配合，可以在作戰(zhàn)中達(dá)到協(xié)同探測、協(xié)同識別和協(xié)同導(dǎo)引的目的。

制造高質(zhì)量的察打一體偵察機(jī)，技術(shù)壁壘之一是如何避免飛行器載體的姿態(tài)變化和機(jī)械振動對光電傳感器的指向和抖動的影響。光電任務(wù)載荷要發(fā)揮功能大多需要安裝在云臺上以實現(xiàn)水平和豎直方向的轉(zhuǎn)動，即光電吊艙=云臺（電機(jī)伺服系統(tǒng)）+光電設(shè)備+軟件。平臺增穩(wěn)是將全部的光學(xué)系統(tǒng)和敏感元件安裝在一個用環(huán)架系統(tǒng)懸掛起來的臺體上，并用陀螺等慣性傳感器安裝于臺體上，形成陀螺穩(wěn)定平臺。根據(jù)環(huán)架系統(tǒng)穩(wěn)定軸的數(shù)量，可分為單軸、兩軸和三軸穩(wěn)定平臺。陀螺增穩(wěn)平臺是目前無人機(jī)常用的一種兩軸增穩(wěn)平臺，該平臺通常設(shè)置俯仰和滾轉(zhuǎn)兩個方向的穩(wěn)定陀螺，以實現(xiàn)兩個基本功能：一是穩(wěn)定功能，即通過產(chǎn)生適當(dāng)?shù)姆葱D(zhuǎn)力抵消被基座帶動的強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)；二是跟蹤功能，即能跟蹤指令，按要求的角速度旋轉(zhuǎn)，確保云臺的坐標(biāo)軸指向要求的方位。當(dāng)環(huán)架的支承軸無任何干擾力矩作用時，云臺將相對慣性空間始終保持在原來的 方位上，當(dāng)云臺因干擾力矩作用而偏離原來的方位時，陀螺敏感云臺變化的姿態(tài) 角或角速率反饋到控制核心，經(jīng)過一系列算法處理，送出控制室給環(huán)架的力矩電機(jī)，通過力矩電機(jī)產(chǎn)生補(bǔ)償力矩對干擾力矩進(jìn)行補(bǔ)償，從而使云臺保持穩(wěn)定，而云臺的穩(wěn)定也就保證了其上的光學(xué)系統(tǒng)的視軸的穩(wěn)定，即視軸的穩(wěn)定是通過對整個臺體的穩(wěn)定來實現(xiàn)的。 典型外軍現(xiàn)役無人機(jī)機(jī)載光電裝備包括美國 FLIR 公司的 Star SAFIRE 光電偵察轉(zhuǎn)塔、雷神公司的“全球鷹”光電偵察載荷和 AN/AAS-52 多光譜瞄準(zhǔn)系統(tǒng)、洛馬公司的“軍團(tuán)”和“狙擊手”先進(jìn)瞄準(zhǔn)吊艙、Logos 技術(shù)公司的 SPRITE 輕型多模式偵察吊艙、加拿大 L3Harris WESCAM 公司的 MX-15/20/25 多傳感器轉(zhuǎn)塔、以色列拉斐爾公司的 RecceLite 偵察吊艙、Elbit 公司的 AMPS NG 多傳感器載荷等。

2.合成孔徑雷達(dá)：全天候、全天時的高分辨率微波成像雷達(dá)

合成孔徑雷達(dá)能夠克服光電偵察設(shè)備易受氣象條件限制、飛行高度過低、生存力有限等缺陷，是未來戰(zhàn)爭中實現(xiàn)“無傷亡”偵察的重要手段。在 20 世紀(jì) 90 年代發(fā)生的幾次局部戰(zhàn)爭中，使用了大量的裝載紅外、光電偵察設(shè)備的無人偵察機(jī)，為高技術(shù)條件下實現(xiàn)“無傷亡”現(xiàn)代戰(zhàn)爭提供了有力工具。但光電偵察設(shè)備不能在惡劣氣候條件下工作，缺乏實時大面積連續(xù)成像能力，易受氣象條件限制，存在飛行高度過低、生存力有限等缺陷。因而無人機(jī)載合成孔徑雷達(dá)成為未來戰(zhàn)爭中實現(xiàn)“無傷亡”偵察的重要手段。合成孔徑雷達(dá)（SAR）是利用與目標(biāo)做相對運動的小孔徑天線，把在不同位置接收的回波進(jìn)行相干處理，獲得方位分辨率高的成像雷達(dá)。其基本原理是利用雷達(dá)與目標(biāo)的相對運動，把雷達(dá)在不同位置接收到的目標(biāo)回波信號進(jìn)行相干處理，相當(dāng)于把許多個小孔徑天線合并為一個大孔徑天線，這樣就可以獲得很高的目標(biāo)方位分辨率，加上脈沖技術(shù)又可以獲得很高的距離分辨率。鑒于無人機(jī)的天線不可能很大的特點，合成孔徑雷達(dá)非常適合在無人機(jī)上使用。

作為無人機(jī)和無人機(jī)載 SAR 系統(tǒng)的先行者，美國一直高度重視相關(guān) SAR 系統(tǒng)研制和裝備工作。海灣戰(zhàn)爭后，隨著信息處理和通信技術(shù)的發(fā)展，美軍的無人機(jī)載 SAR 取得了快速發(fā)展和廣泛運用。為了加強(qiáng)戰(zhàn)地實時偵察能力，美軍先后研制裝備了多型無人機(jī)載 SAR 偵察遙測系統(tǒng)，如“全球鷹”系統(tǒng)、“捕食者”系統(tǒng)和“火力偵察兵”系統(tǒng)等，并不斷地升級改造以適應(yīng)多任務(wù)類型。為適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭與民用微波遙感信息獲取的需要，我國在近 20 年來也對無人機(jī) 載 SAR 系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)研究與開發(fā)，并形成了系列化產(chǎn)品。例如“彩虹”-4 無人機(jī)配備探測距離 50 公里的合成孔徑雷達(dá)和探測距離 15 公里的四合一光電平臺，還專門研制了一款“射手”-1 無人機(jī)導(dǎo)彈，可在 5000 米巡航高度發(fā)射，無需降高和改變正常的飛行航線。國內(nèi)生產(chǎn)雷達(dá)的公司中，中航工業(yè)雷達(dá)所涵蓋機(jī)載火控雷達(dá)、搜索監(jiān)視雷達(dá)、成像偵察雷達(dá)、氣象探測與導(dǎo)航雷達(dá)、預(yù)警雷達(dá)、彈載雷達(dá)等主要產(chǎn)品譜系，其中機(jī)載有源相控陣?yán)走_(dá)、超高分辨率合成孔徑雷達(dá)、機(jī)載多功能氣象雷達(dá)等系列技術(shù)和產(chǎn)品已達(dá)國內(nèi)領(lǐng)先水平、世界先進(jìn)水平。中航電子主營航空電子系統(tǒng)產(chǎn)品，產(chǎn)品涉及雷達(dá)系統(tǒng)、光電探測系統(tǒng)等。

合成孔徑雷達(dá)在戰(zhàn)場偵察、監(jiān)視、遙感和測繪方面已得到成功的應(yīng)用，在火控和制導(dǎo)領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用前景。利用激光器作輻射源的激光合成孔徑雷達(dá)，由于其工作頻率遠(yuǎn)高于微波，對于相對運動速度相同的目標(biāo)可產(chǎn)生更大的多普勒頻移，因此橫向距離分辨率也更高，而且利用單個脈沖可瞬時測得多普勒頻移，因而無需高重頻發(fā)射脈沖。正因如此，基于距離/多普勒成像的激光合成孔徑雷達(dá)的研究工作受到重視。美國自 20 世紀(jì) 80 年代開始開展了激光合成孔徑雷達(dá)的概念研究。2003 年，雷聲公司空間和機(jī)載系統(tǒng)部得到了一份 800 萬美元的合同，設(shè)計和演示世界上第一臺合成孔徑激光雷達(dá)成像裝置(SALTI)。這種裝置首次為作戰(zhàn)飛機(jī)提供機(jī)載光合成成像能力，改進(jìn)了對目標(biāo)的成像清晰度，同時也避免了工作在 X 波段的普通合成孔徑雷達(dá)的目標(biāo)閃爍問題，可以為有人和無人機(jī)載平臺提供對防區(qū)外目標(biāo)的探測和識別能力。

激光雷達(dá)成像原理圖

中電新青年媒體矩陣