自行導航無人機為何突然快速發展，其發展現狀與未來動向如何

嘗試擺脫對衛星等信號的過度依賴——

自行導航無人機發展勢頭迅猛

■張愛峰 王奕陽 劉一澳

圖①：美國V-BAT無人機。圖②：美國“黑寡婦”戰術偵察無人機。圖③：烏克蘭Twist Robotics公司推出的視覺導航模塊。圖④：美國RQ-20無人機。圖⑤：俄羅斯KVN光纖無人機。

今年1月，烏克蘭初創公司Twist Robotics推出了一套不依賴衛星導航的視覺導航模塊，以解決無人機在衛星導航信號被干擾時“迷失方向”的問題。

去年10月，美國陸軍與兩家無人機公司合作，將帕蘭蒂爾公司的視覺導航軟件集成到“黑寡婦”戰術偵察無人機上，并在無GPS信號條件下對該無人機進行了飛行測試。

這兩種視覺導航系統的現身，是自行導航無人機快速發展的縮影。目前，除了這兩國，其他國家如俄羅斯、以色列等也在推進相關項目。

那么，什么是自行導航無人機？它為何突然得到快速發展？其發展現狀與未來動向如何？請看本期解讀。

電子戰威脅越來越大是直接推手

隨著無人機大量進入現代戰場并取得顯著戰果，如何對其進行有效反制成為各國研究的重點。

針對相當一部分無人機是依靠衛星系統定位導航以及通過無線電通信鏈路進行操控的實際，一些國家把反制的目光聚焦在外部通信信號這個無人機的“七寸”上。

通過電子戰來反制無人機，在戰爭實踐中被證明是一種有效方法。俄烏沖突中，大量無人機因此遭到損毀。據國外一些智庫的統計數據，截至2024年10月底，在有照片和視頻作為依據的前提下，俄方至少摧毀了15架美制RQ-20無人機，還俘獲了11架該型無人機。這其中，不少是電子戰手段取得的戰果。

此類作戰的有效性，證明了衛星導航系統并非絕對可靠，也推動著無人機技術的發展和相關作戰模式的轉變——在光纖無人機大量投入使用的同時，一些自行導航無人機相繼問世。

自行導航無人機，并不是全新概念的無人機，而是為了強調“自行導航”這一功能的融入而給予這類無人機的一種稱謂。它特指不依賴外來導航和通信信號、僅憑機載系統就能自行實現導航定位的無人機。

當下，自行導航無人機的異軍突起絕非偶然，反制無人機手段尤其是電子戰手段的威脅越來越大是最直接、最有力的推手。

現代戰場上，電磁頻譜領域的對抗日趨激烈，電子支援、電子干擾、電子欺騙等手段得到廣泛運用，通過衛星系統定位導航和無線電通信鏈路來指控的無人機生存空間被大大壓縮，這也是俄羅斯KVN等光纖無人機大量投入戰場的原因。但是，光纖無人機也有短板，例如此類無人機的載荷和光纖長度有限，這使它無法在更遠的距離遂行任務，其操控人員也可能會因此被發現并危及生命安全。

相比之下，自行導航無人機在這些方面具有優勢：其一，它的導航信息源自機載設備對環境的直接感知與數據處理，能在一定程度上擺脫對外部電磁信號的依賴。其二，它運用了先進算法，有的甚至融入了人工智能，具有一定的思考、決策能力。其三，它的航程在相當程度上僅與動力有關，對它進行操控的人員相對安全。

先進科技的應用為其發展創造條件

自行導航無人機的現身，與先進算法、人工智能、傳感器融合等科技的運用息息相關。換句話說，是先進科技的應用，為自行導航無人機的發展提供了條件。

傳感器是無人機的“眼睛”，對自行導航無人機來說更是如此。

傳感器的微型化及相關整合技術的發展，使自行導航無人機可以同時向多種傳感器借力，確定自身位置，并確保這些傳感器在工作時互不干擾。

當前，自行導航無人機的傳感器可服務于不同的機載導航定位系統，如慣性導航系統、視覺導航與地形匹配系統、激光雷達導航系統等。通過綜合發揮這些導航系統的優勢，可有效彌補單一導航系統的不足，保證導航的精度和可靠性。

先進算法、人工智能技術的發展與深度學習模型的引入，奠定了自行導航無人機發展的技術根基。人工智能與先進算法的融入，使無人機可以自行獲取和處理大量信息，并在此基礎上生成飛行路徑和策略，減輕后方操控人員壓力，確保在衛星和無線電信號突然中斷后無人機繼續執行任務。以Shield AI公司的V-BAT無人機為例，該機可通過機載的Hivemind系統完成一些復雜的計算、判斷，在GPS信號被干擾時實時生成3D地圖、規劃航線，并且“自做決定”遂行一些任務。

從當前自行導航無人機發展狀況來看，“視覺+慣性”導航成為主流解決方案，且是“慣性導航為基礎，視覺導航為主導”。具體來說，就是充分發揮慣性測量單元的作用，實時感知無人機姿態、加速度和角速度變化，估算其相對位置和運動狀態。同時，運用無人機所搭載的光學或紅外攝像頭，借助視覺算法，對地面目標進行識別和跟蹤，通過比對預設目標特征來定位和調整飛行路徑。這種組合較為有效。美國陸軍在對加裝視覺導航軟件的“黑寡婦”戰術偵察無人機進行測試時發現，該無人機在2.7千米的測試路線上出現的平均位置誤差約為7米。

當然，自行導航無人機還會在此基礎上融合其他來源的數據，如空速傳感器、激光測距儀等，如此可使導航定位更加準確。

需要強調的是，這種賦能并不排斥無人機對衛星等信號的使用。前不久，以色列兩家科技公司宣布聯合開發的一款全棧抗干擾導航與自主飛行系統，就體現了這一點。該系統讓無人機擁有視覺導航功能，同時可在適當時機獲取衛星信號，兩者“無縫”切換，互相取長補短，目的是提供更精準的導航，提高無人機的生存力、戰斗力。

通過多維拓能擁有更多用武之地

無人作戰，最高的維度是無人自主作戰。讓無人機擁有自行導航功能，是無人自主作戰的重要能力支撐。從目前來看，自行導航無人機這個概念在今后相當長一段時間內會繼續存在，其能力也會在多個層面持續提升，從而擁有更多用武之地。

首先，自行導航設備將模塊化、小型化。對一些新研制的無人機來說，由于傳感器較多，系統較為完善，自行導航功能的獲得，更多地由升級軟件來完成。以前研制的無人機獲得該功能，則需要加裝部分硬件。但無論是以前研制的還是新近研發的，小微型的還是大中型的，對無人機來說，導航定位系統的模塊化、小型化同樣重要。如此，無人機才能搭載更多的武器裝備，遂行更復雜、更艱巨的任務。

其次，運用更先進的算法和人工智能。算法和人工智能是自行導航無人機的“大腦”，是“AI飛行員”的主體。隨著反制手段的增多、作戰環境的日益復雜化，算法和人工智能也必須不斷升級、拓能，才能確保無人機的“自行導航”功能發揮應有作用。比如，前文提到的Twist Robotics公司推出的視覺導航模塊，可通過機載攝像頭持續拍攝地形，利用算法識別關鍵地貌特征，就算“眼底”的戰場已經發生了改觀，也能與已有地圖數據進行比對，從而“推算”出無人機位置，再將坐標信息傳輸給飛控系統，助力無人機在強電子干擾環境中繼續執行任務。

再次，借用其他渠道和方法來“破局”。今后，各國勢必會進一步探索能確保無人機自行導航的新方法。前些年，一些國家已展開對新型天文導航技術的探索，如澳大利亞研發的一種基于星空視覺數據的天文導航系統，能為無人機提供無GPS環境下的替代方案。傳統的地磁導航方式，也可能被再次“喚醒”，優化加裝到無人機后，可為保證其在復雜戰場環境不迷失方向增加一個“新選項”。

本版供圖：陽 舟

版式設計：謝 安

（來源：中國軍網-解放軍報）

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