无人机负载系统的详细介绍

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  在伊拉克、阿富汗以及其他国家的侦察和情报收集方面,无人机扮演着非常重要的角色。已经研发了许多无人机平台并证明了其价值。但是为无人机装备合适的部件与研发无人机同样重要。

  许多私营企业正在严格限制尺寸、重量和功率(SWaP)的前提下稳步提升无人机的能力。在信号情报(SIGINT)方面,将出现更优异的装备定位目标、更灵敏的传感器和相机观察目标、更强大的武器摧毁目标以及更先进的电子战系统对抗敌方的威胁。

  Kor Electronics公司是Mercury Computer Systems公司的子公司,该公司生产的通信情报传感器可使用单架飞机定位无线电传输,ISR系统公司副总裁戴维爱德华解释道。Kor Electronics公司目前主要侧重于RQ-7“影子”无人机,但其25磅重的信号情报(SIGINT)组件可用于任何与影子无人机大小相同或更大的机型。

  与需要多架飞机对信号发射器进行地理定位的到达时间差系统(TDOA)不同,Kor Electronics公司的信号情报系统(SIGINT)仅用一架飞机就可以定位发射器。“收割者”和“捕食者”无人机已经具备低效的到达时间差定位能力。安装在单架飞机上的信号情报系统(SIGINT)能够缩短从传感器到射击的时间、增加投资回报率和提升长续航能力。

  爱德华称,信号情报(SIGNT)能力是海军、陆军和特种作战指挥部所关注的两大顶尖无人机特性之一。“他们想通过大范围侦察发现并定位发射器,然后用光电或红外手段确认其身份,之后指挥“灰鹰”无人机或一架有人驾驶飞机进行打击。”爱德华解释道。

  Kor Electronics公司设计的这一系统适用于已经广泛部署的中等大小无人机。爱德华承认,虽然“美洲豹”AE和RQ-11“大乌鸦”无人机比“影子”无人机更多,但它们重量太轻,无法承载该系统。他估计已经部署的无人机中大约有600架可以装备Kor Electronics公司的这一产品。“我们的系统可适用于比“影子”无人机大的任何机型。”

  Kor Electronics的这一系统也很容易改装。与其他需要在飞机上布满天线的信号情报产品不同,该产品的整个系统都在一个方便安装的吊舱里。“我们仅需电源、导航设备和数据线,”爱德华说。

  Kor Electronics公司与“影子”无人机的生产商AAI公司是战略联盟。Kor Electronics公司有望在六月中旬与陆军签订在“影子”无人机上集成其信号情报系统并进行测试的合同。该公司也在与诺斯罗普格鲁曼公司和通用原子航空系统公司(General Atomics)讨论在他们生产的无人机上装备此信号情报系统。

  Goodrich公司专营高性能、紧凑型、抗震加固非制冷短波红外传感器,也有最高灵敏度的短波红外相机。市场开发部经理耶和华波林解释称,“短波红外光线是反射光线,能够形成有影子和对比度的图像,这样从外表上看与可见光图像非常相似。”短波红外热像仪与能够感知热度的中波和长波红外热传感器不同,它能提供适合进行目标身份识别的非常详细的图像。短波红外热像仪还能够穿透雾、霾以及其他大气遮挡,并能穿透日出和黄昏时分的热交迭区。

  Goodrich公司的短波红外相机能在室温下进行高灵敏度昼夜成像,有些还能在星光下成像。该公司的相机无需制冷、非常小巧而且耗电量小。若需要额外照明,该公司还有裸眼和普通夜视镜都看不到的短波红外照明器。“另外,Goodrich公司的近红外和短波红外相机还可以观察到所有的战场通用激光器和信标,”波林说。

  GA640C-15最适合可装备较大尺寸、重量和功率相机的无人机。该设备大小只有同类短波红外相机的四分之一,功率只相当于同类产品的三分之一,非常适合大型的TierI无人机。

  Goodrich公司的GA1280J高分辨率短波红外成像仪可以进行多光谱和超光谱成像,适用于TierIII和更大的无人机。

  Goodrich公司的SU640HSX-1.7RT是一种高性能的军用抗震加固的短波红外成像仪,能够进行昼夜激光目标定位。也可进行多光谱和超光谱成像,几乎适用于任何机型。

  波林表示,Goodrich公司将在今年夏天公布一款新的1280×1024像素的相机,其像素间距更小,仅为12.5微米,并且其快照功能可以在一帧内同时捕获每一像素。

  Stark 航空公司开发了一组大小不同的插入式光电负载(POP),其中包括POP300、迷你POP、微型POP和最大的传感器MOSP3000。Stark 航空公司还生产装备有激光指示器的POP300-D和迷你POP-D以及背包式迷你POPGTADS。

  海军和陆军已经将POP300和POP300-D装备到“影子”无人机上。POP300是一种用于观测、侦察、跟踪和瞄准的先进多传感器稳定负载。因为选择传感器非常灵活,所以很容易进行外场重新配置。

  POP300的两轴稳定框架系统上安装有热像仪、连续变焦白昼电视、近红外能力和激光指向仪。除此以外,可选的设备有:热像仪和白昼电视上使用的光学放大器、激光指示器(POP300-D)和视频入侵报警器。10×15英寸的POP300重量仅为35磅。

  Stark航空公司的MOSP3000装备在“猎人”和“苍鹭”无人机上。“苍鹭”无人机已经在Stark公司的飞行服务子公司服役。MOSP3000大小为14×23英寸,根据配置不同重量为61到68磅。该设备实现全数字化控制,并可从无人机平台上对其所有传感器进行自动校靶和激光目标指示。四框架稳定平台上的传感器组件包括各种电视和红外传感器、激光指向仪、测距仪和指示器。MOSP3000适用于中空长航时(MALE)战术无人机。

  Stark航空公司总会为其终端用户带来先进的关键技术,市场开发部高级副总裁乔恩沃尔德罗普强调,“我们聆听客户的要求,然后以最有效最实惠的方式向客户交付,而不是考虑怎么样做我们最方便。”

  沃尔德罗普预计将来会有更轻巧功能更强大的设备,尤其是用于特种作战部队的设备。他还说,除了轻巧以外,我们还在不断追求战斗机的成像更加清晰,有更多能够长时间执行任务的无人机。

  IMT(Integrated Microwave Technologies)公司的军事、航天和政府小组专门研究用于防务、安全和执法的创新数字微波视频方案。IMT公司生产超紧凑型发射机和接收机、微波链、数字化便携式及固定机载视频系统以及专用天线。该公司已和几家大型防务承包商有过合作。

  军品必须要达到严格的技术规格,如体积小、重量轻、功率小,平均故障间隔时间长以及链接性能可靠,ISR公司市场开发部经理约翰普罗卡奇指出。军方也一直在寻找开放式结构功能,这样可以避免由于技术所有权的原因而受限于某一系统、某一产品或某一供应商。普罗卡奇说:“一些聪明的供应商正努力提供能很容易集成到平台上的军品级产品。”

  由于传感器不断改进,因此更换无人机上的相机就产生了积极的影响。“现在也是考虑升级不断改进的视频无线电方案的最佳时间,” 普罗卡奇说。IMT公司的方案比传统设备更轻巧功能更强大并且功耗更低。“我们公司与其他无线电公司不一样,我们可以定制能够提升无人机视频无线电距离、性能和实时可选图像分布的端对端的方案。”

  伊拉克战争中MQ-5B“猎人”无人机上装备的GBU-44/B“蟒蛇打击”滑行炸弹是MBDA导弹系统公司生产的。这种炸弹重44磅,从通用发射管道点火射出,使用GPS定位系统和激光半主动导引头将其引导到目标上,市场开发部副总裁道格拉斯丹尼解释道。MBDA公司正在寻找其他能够装备“蟒蛇打击”的大型无人机。

  MBDA公司也在开发“军刀”增程型小型航空炸弹(SABER),该炸弹可装备到TierII无人机ArcturusT-20上。“军刀” (SABER)重量仅有13磅,也可以装备到其他类似的难以承载“蟒蛇打击”炸弹的无人机上。“军刀”(SABER)与“蟒蛇打击”相似,它也可以滑翔,并能用GPS定位系统和激光半主动导引头来寻找目标。而且,由于这种两种武器都是通过滑翔到达地面,所以就可以从无人机上多方位打击目标,而不是向火箭一样只能单方向作战。

  在美国,MBDA公司销售英国飞机上装备的双模式“硫磺”导弹(Brimstone)。“这种导弹可以从任何一种装备了[AGM-114]“地狱火”的无人机(如,捕食者B)上飞脱,”丹尼指出。

  双模式“硫磺”导弹是唯一可以使用半主动激光和毫米波(mmW)这两种寻的机制的导弹。“首先激光触发,然后转交给毫米波。”丹尼强调。“这种方式非常精准,超过了地狱火导弹。”最近, 在波涛汹涌的海面上,这种导弹从战斗机上发射,摧毁了一只18英尺的船。

  雷声公司的高级通讯和对抗部门包括两部分:敌我识别(IFF)单元和电子战单元,新市场部主任凯伦斯坦菲尔德解释道。“电子战是在电子波谱中,各种通信系统或雷达瞄准不同威胁的能力。” 斯坦菲尔德解释道,“电子战能够瞄准并攻击这些威胁。”

  雷声公司的敌我识别(IFF)产品用于无人机和有人驾驶飞机。迄今为止,电子战单元的大部分工作都是针对有人驾驶飞机的,但是目前正在转型。

  雷声公司正在开发能够将其电子战能力应用到无人机上的结构。防务客户要求无人机尺寸小、重量轻、功率低,并且具有开放式结构,这样他们可以集成不同公司的产品。“我们正在考虑开放式标准软件和开放式硬件,”斯坦菲尔德说。“我们也在考虑通用硬件模块,这样我们可以降低后勤压力,支持多种无人机。”

  斯坦菲尔德将此次电子战系统的发展视为防务部门将有人驾驶飞机的更多责任与能力移植到无人机上的全方位努力中的一部分。“该设备自然会首先装在大型无人机上,然后再考虑其他变量。”

  将电子战系统装备到无人机上“很快就可以实现,”斯坦菲尔德预言道。“虽然目前是可行的,但是我们面临的挑战是如何做好。做单个方案容易,要支持多平台才是更困难的。”

  雷声公司的另一个部门,空间与机载系统部,也负责装备无人机。雷声公司七月份获得了一份合同,生产四台可指示地面运动目标的雷达吊舱和美国空军MQ-9“收割者”无人机上的合成孔径雷达,雷声公司还要负责建立地面站。

  该雷达是一种可升级的创新型侦察和目标瞄准手段,雷声公司空间与机载系统分部情报、监视和侦察战略和市场开发部主任马克西姆斯说。这种雷达能提高分辨率、增大探测距离和覆盖范围,可昼夜近实时发现和跟踪诸如车辆和个体等威胁。

  最终目标是将这些重要性能转移到小型无人机上。Emmen航空公司生产小型无人机和航空器平台,也将传感器和其他设备集成到这些平台上,正在收购Emmen公司的Bosh集团首席执行官罗伯特菲茨杰拉德解释道。

  例如,Emmen公司的“Swiper”重量仅有2.8磅,但可以在空中携带万向架彩色光电和红外传感器,能在空中以每小时20到35英里的速度飞行65分钟。“Super Swiper”更大,并且能持续飞行2小时,飞行速度可达70英里每小时。

  Emmen公司的“秃鹰”旋翼机重40磅,可在12000英尺的高空携带2.3磅重的云台(PT转台)摄相机和传感器飞行。

  Bosh公司将应特种作战指挥部的要求,在其中一部分无人机上加装一个特殊的观察装置。Emmen公司的创始人曾经效力于SOCOM公司,因此该平台已经非常小巧便携。“我们强调低成本、高可靠性和易维护性,”菲茨杰拉德强调。例如,“Swiper”可以用橡皮带和管道胶带维修。

  B.E.Meyers 公司生产激光指向仪、照明器以及相机、传感器和短波红外设备,首席执行官格雷格夸尔斯解释道。现在80%的无人机上都有Meyers公司的设备。“我们坚持做这项工作大概已经十年了。”他说。

  Meyers公司与无人机生产商合作密切,帮助生产商决定在无人机上安装何种设备,在哪里安装、如何安装最合适。在此步骤中尺寸、重量和功率非常关键,夸尔斯为其工程师的能力而感到自豪,因为他们能设计更精益、功能更强大的设备优化新平台。

  未来将更加关注尺寸、重量和功率。此外,客户正在不断要求Meyers公司设计整套万向架组件,并提供其内部的激光器、传感器和相机。