美海军人工智能助力激光反无人机技术剖析与展望

mgclouds蘑菇晕 2025-03-12 09:23:49

近期,美海军研究生院(NPS)与多家机构合作,在激光武器防御无人机领域借助人工智能(AI)技术取得新进展。这一成果不仅对美海军自身防御能力提升意义重大,也为全球军事领域在反无人机技术发展方向上提供了新的思路,值得深入分析探讨。

一、美海军AI驱动激光反无人机技术工作原理

美海军开发的这一自动化跟踪和瞄准方法有着清晰且环环相扣的运作流程。当战场复杂环境中出现无人机威胁时,雷达首当其冲,承担起探测任务。一旦雷达捕捉到无人机目标,便迅速将相关信息传递给激光武器系统。这一信息传递过程为后续的精确打击奠定了基础。在接收到雷达信息后,由人工智能模型驱动的红外传感器和高能激光望远镜开始发挥关键作用。人工智能模型如同一个 “智能大脑”,它基于大量数据训练而成,能够对无人机目标进行精准跟踪。同时,该模型还会根据无人机的类型和姿态,在瞬间计算出最佳瞄准点。不同类型的无人机由于其飞行特性、材质构造等不同,在遭受激光打击时,存在着最易被破坏且能有效阻止其执行任务的特定部位;而无人机飞行姿态的变化,如水平飞行、垂直上升、倾斜转弯等,也会影响到最佳瞄准点的选择。人工智能模型在极短时间内综合这些因素,确定最优打击位置,从而指挥激光武器进行高效攻击。

美国海军的激光武器系统二、技术的创新性与先进性分析

(一)虚实结合的数据集生成技术创新为训练人工智能模型,美海军采用了虚实结合的数据集生成方式。授权洛・马公司生成 10 万张图像的合成数据集,这一合成数据能够模拟出各种复杂场景下不同类型无人机的状态,丰富了数据的多样性。同时,授权海军研究生院所属的高能激光光束控制研究试验台(HBCRT)和距离模拟箱(RIAB)生成 77077 张图像的真实数据集。真实数据来源于实际试验,其可靠性和真实性是合成数据无法比拟的。将二者结合,让人工智能模型在训练过程中既能接触到模拟的多样化场景,又能学习到真实世界中的无人机特征,大大提升了模型对复杂战场环境的适应性和目标识别、跟踪、瞄准的准确性,这是传统单一数据源训练方式所无法企及的。(二)多模交互的人工智能模型优势使用卷积神经网络(CNN)和深度学习技术训练人工智能模型,是该项目先进性的又一体现。卷积神经网络擅长处理图像数据,能够高效提取图像中的特征信息。在反无人机任务中,可快速识别无人机的外形轮廓、结构特征等,用于目标分类。深度学习技术则赋予模型强大的自我学习能力,使其能够随着数据的增加不断优化自身性能。通过多轮训练,模型对无人机姿态评估更加精准,在不同飞行姿态下都能准确判断其飞行状态,进而为瞄准点选择提供可靠依据。并且,模型还能实现自动化保持跟踪,确保在无人机机动过程中持续锁定目标,不会出现跟丢情况,极大提升了激光武器系统对无人机目标打击的稳定性和成功率。(三)姿态模糊性消除技术突破引入雷达提示功能解决姿态模糊性问题,是该技术的一大亮点。在实际战场中,二维红外传感器观测三维姿态飞行的无人机时,常因视角限制等原因,出现姿态判断不准确的情况。美海军利用雷达数据判断无人机的运动方向,很好地弥补了红外传感器的这一缺陷。雷达可以从不同角度获取无人机的位置、速度等信息,通过对这些数据的综合分析,明确无人机在三维空间中的运动轨迹和姿态,从而为人工智能模型提供准确的姿态信息,帮助模型更精准地选择瞄准点,有效提升了激光武器打击无人机的效能。

美国海军研究生院相关研究人员与激光反无人机设备的合影三、人工智能技术应用于反无人机的前景展望

(一)“人工智能+激光”组合拓展随着美海军这一技术的成功实践,“人工智能 + 激光” 组合在未来反无人机领域将有广阔的拓展空间。一方面,在海上作战场景中,可进一步优化系统性能,提高对成群无人机攻击的防御能力。通过人工智能模型对大量无人机集群飞行数据的分析,预测集群行动轨迹,指挥多台激光武器协同作战,同时打击多个无人机目标,形成密集的激光防御网。另一方面,在陆地作战中,可将该技术集成到移动作战平台上,如车载激光反无人机系统。借助人工智能实时感知周边环境,快速识别低空来袭的无人机,利用激光武器快速、精准的优势,在城市复杂环境或野外战场及时消除无人机威胁,保护地面部队、重要设施等安全。(二)“人工智能+定向能武器”的未来潜力从更广泛的角度看,人工智能与定向能武器的结合潜力巨大。除了激光武器,像微波武器等定向能武器也可借助人工智能技术实现性能飞跃。在反无人机作战中,人工智能能够精确控制微波武器发射的功率、频率和波束方向。根据无人机的电子设备特性,选择最合适的微波参数,对无人机的电子系统进行干扰或破坏,使其失去控制或通信能力。同时,通过与雷达、光学传感器等多源信息融合,人工智能可以快速判断目标无人机的类型、威胁等级,从而调整微波武器的攻击策略,实现高效、精准的反无人机作战。这种组合不仅能应对现有的无人机威胁,对于未来可能出现的更先进、更复杂的无人机,也具有较强的防御能力,有望成为未来反无人机作战的主流技术模式,重塑战场低空防御格局。

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