20世紀(jì)，融合了對(duì)火箭和計(jì)算機(jī)的熱愛，研究人員在導(dǎo)彈制導(dǎo)概念上進(jìn)行了復(fù)雜的計(jì)算。設(shè)計(jì)師很快就得出了一個(gè)制導(dǎo)律，在該制導(dǎo)律下，導(dǎo)彈速度向量的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度與攻擊者和目標(biāo)之間的視線的轉(zhuǎn)動(dòng)角速率成正比，這種制導(dǎo)方法稱被稱為比例導(dǎo)引法。
拋開比例導(dǎo)引法，導(dǎo)彈研發(fā)者曾制定了一個(gè)古老的尋的模式，即像游隼一樣在飛行中捕獲空中的獵物。目前，牛津大學(xué)的研究人員在美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)的資助下開展研究，他們對(duì)游隼攻擊方式有了新的理解，并認(rèn)為這可能有助于建立更好的反無人機(jī)防御系統(tǒng)。
這項(xiàng)研究對(duì)游隼的攻擊過程進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)學(xué)建模，重點(diǎn)關(guān)注目標(biāo)飛行路線與游隼攔截過程之間的關(guān)系。這是一種非常有效的狩獵策略，即使是形似游隼那樣的無人機(jī)，也足以使鳥類離開其原飛行路線。
前期有關(guān)鳥類導(dǎo)航方式的研究，著眼于鳥類的飛行過程，繪制鳥類從飛行路線中掉頭向后的方向變化圖。這對(duì)于了解鴿子等非攻擊性鳥類在城市中飛行導(dǎo)航行為是有效的，但是要想模擬肉食鳥類如何捕獲空中獵物，模擬過程需要更加靈活生動(dòng)。
該研究的合作者之一，數(shù)學(xué)生物學(xué)家格雷厄姆•泰勒(Graham Taylor)說：“為了測(cè)試?guó)B類如何遵循比例導(dǎo)航定律，需要激發(fā)較大的動(dòng)力。”
為此，研究人員將裝載小型GPS和相機(jī)的背包固定到鳥身上，然后讓它們追逐無人機(jī)誘餌。GPS能用來繪制飛行路徑，但不能捕捉準(zhǔn)確的撞擊瞬間，因此研究人員將飛行數(shù)據(jù)與視頻進(jìn)行了匹配，以準(zhǔn)確判斷游隼捕獲目標(biāo)的時(shí)間。
游隼研究的前身是牛津大學(xué)動(dòng)物學(xué)系開展的前期研究工作，該工作同樣由AFRL資助，研究鷹的飛行和棲息，重點(diǎn)在翅膀變形。
泰勒說：“對(duì)于各物種如何利用視覺來完成棲息和其他視覺導(dǎo)航行為，我們開展了更多的思考和研究。在任何情況下，都需要一個(gè)目標(biāo)導(dǎo)向行為，由此就知道這個(gè)動(dòng)物正在做什么，沒有比追蹤和捕捉目標(biāo)更明確的行為。”
未來的工作將包括觀察獵鷹的狩獵活動(dòng)，目標(biāo)是活的動(dòng)物而不再是誘餌，這樣能驗(yàn)證演示結(jié)果和實(shí)際情況是否相符。這項(xiàng)工作需要在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)記錄獵鷹的活動(dòng)，包括它們抓捕食物時(shí)展現(xiàn)出來的侵略性。在道德倫理上，研究人員讓獵鷹直接抓捕活著的動(dòng)物是不被允許的。
研究人員從不同的角度來解決這個(gè)問題，它們將前往新墨西哥州觀察老鷹攻擊蝙蝠的過程。
泰勒說：“我們基本上建立了一個(gè)游隼攻擊目標(biāo)的飛行模擬器。使用已經(jīng)收集到的數(shù)據(jù)完成了建模。研究目標(biāo)是弄清楚為什么一只鳥能突然進(jìn)入這種難以置信的極端機(jī)動(dòng)狀態(tài)，從高空沖下來，達(dá)到極高的速度，最后又能突然剎住。這個(gè)問題沒有顯而易見的答案，所以一直在深入研究。”
泰勒和他的同事們?cè)噲D了解鳥類是如何做到的，研究獵鷹抓捕獵物的邏輯在反無人機(jī)領(lǐng)域很有意義。雖然可以訓(xùn)練鳥類去攻擊無人機(jī)，但這樣做對(duì)于鳥類來說是危險(xiǎn)的。警方曾部署訓(xùn)練有素的老鷹對(duì)付無人機(jī)，可是一年后它們放棄了這一行動(dòng)。
然而，讓機(jī)器去執(zhí)行這一行動(dòng)，則不會(huì)受到這樣的物理限制。游隼有能力對(duì)付一系列飛行的敵人，并且具有高機(jī)動(dòng)性、靈活抓捕和高速俯沖等特點(diǎn)。
半個(gè)世紀(jì)以前，研究人員尋找一種將導(dǎo)彈引向目標(biāo)的方法，偶然發(fā)現(xiàn)建立的數(shù)學(xué)模型能夠準(zhǔn)確地描述獵鷹捕獵的過程。泰勒說：“我們使用的比例導(dǎo)航算法非常接近于最優(yōu)化——即便仍然不是絕對(duì)最優(yōu)的。這也是在發(fā)明半個(gè)世紀(jì)之后它還被用于導(dǎo)彈制導(dǎo)的原因。真正令人驚訝的是它是完美地模擬了獵鷹的軌跡。”
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