自主无人“蜂群”战步入新阶段

明日情报 2020-03-08 11:14:17

在空中、陆地、海洋运用无人装备群的构想日新月异。为了战胜敌人,许多国家的武装力量十分重视先进自主技术的发展。

英国国防大臣威廉姆森一年前在英国国防科研所发言时,给英国国防部改革基金会下达任务:“研制能够击落敌机、突破敌人防空、可以组网的无人机群。我们希望,今年年底前这一技术就可以准备就绪”。

自主无人“蜂群”战步入新阶段

美国特种作战司令部高级指挥员的立场大致相同。飞行器项目负责人指出:“一系列共同遂行任务的无人系统,是我们司令部特殊局势下的特种使用未来概念路线图中不可或缺的重要部分”。

战斗条件下,无人装备群可以为特战分队提供“战术情报”支援。特种作战司令部提出NGIA(下一代信息感知)概念,规定“对搜集敌方领土信息的传统装备进行补充,实现远距生物测量、技术传感器、数据与分析先进架构的集成”。司令部代表解释了不同的战斗使用原则:垂直起降无人机群可以实现NGIA概念。新型装备战斗使用的其他原则是,在前沿阵地展开无人机群,实施目视、声音和电磁侦察,避免花费大量经费培养的特战队员身处险境。这位代表称,司令部希望建立“最好的工业伙伴”团队,制定无人机群的技术解决方案,并在近六年内付诸实施。

项目如火如荼

无人装备群的作战使用可能早于NGIA概念的实现。美国相关机构已经在实现各类规划,旨在使用各种相互关联的技术。

正在落实下列计划:DARPA的OFFSET(无人装备群支援下的进攻战术),美国空军的TOBS(战术外部监视)和海军的LOCUST(廉价无人机群技术)。

TOBS概念基于AC-130J火力支援飞机,能够发射几架Area-I生产的ALTIUS(空中筒射无人系统)无人机,用于为载机提供潜在目标信息。

美国空军没有公开TOBS计划的细节,但来自工业部门的信息称,ALTIUS无人机配备电视、光电摄像机和数据传输信道,可以保障AC-130J机载武器的制导。TOBS计划可使AC-130J在复杂气象条件下对目标进行射击。

海军的LOCUST项目重点是实现30架Coyote无人机的联合作战,通过搜集信息、监视、目标指示和侦察,完成支援任务。作为LOCUST的备选方案,也在研究MIT Perdix无人机。

2019年6月,DARPA展示了OFFSET项目的最新成果。据预测,OFFSET项目可以保障250架无人机的联合作战,将与地面自动装备组成统一的网络。

在本宁堡展示的是六个项目中的第二个,设想是无人机与地面装备组网,可以在遍布高楼街道和视界狭窄的居民点遂行侦察任务。根据DARPA的数据,洛马和Charles River Analytics公司在OFFSET项目框架内获得了任务书:“以内嵌于自主物理平台现实场景附件的形式建立无人装备群系统”。

这一项目旨在确定“复杂的适应性集体行为,完善信息交换、做出决策、与环境互动,使无人机能够无缝协同,互相影响,得出正确的逻辑结论”。

根据Gremlins项目总承包商Dynetics公司的数据,2019年末按计划完成研制工作的第三阶段。目标是从C-130运输机发射并回收Gremlin无人机群,这一概念由DARPA提出,涉及可多次使用无人机的运用,能够在复杂战斗局势下实施分散空中作战。Dynetics声明:“以现有的航空器从敌人防空装备杀伤区外发射Gremlin无人机。完成任务后,C-130运输机回收Gremlin无人机,并运回基地,可以迅速进行恢复并重新投入飞行”。

技术解决方案

Kratos公司经理费德利声称,未来可能有几百架,甚至几千架无人机参加集群作战。通过在“大规模层次”上独立决策,将来大量无人机可以密切协同,遂行数量几乎不受限制的打击、防御任务。

集群及其决策能力不取决于某一架具体的无人机,因此损失一架或几架无人机,不会丧失遂行任务的能力。针对势均力敌的对手展开行动时,这一点十分重要,因为数量具有重要意义”。

无人机群可以通过卫星通信组网,使飞行器可以在直视距离之外实现数据交换。空中的各类无人机可以交换信息,每一架掌握的信息远远大于自己独立获取的信息。因此,集群中每一个独立单元的能力大幅增强。

尽管目前美国和其他国家有几百种技术方案,但尚未完全实现无人机群的巨大潜力。

在无人机决策的过程中,使用人工智能技术、对机器进行培训,保障决策认知过程的分配、修正是值得认真研究的领域。“目前急需这些领域的研究”,大多数目前展示的无人机群应该进一步集成,并进行人工智能软件优化。当前的无人机群基于逻辑,而不是基于人工智能。

无人机群的强大能力

Kratos公司参与了DARPA的Gremins项目,这将为几十种无人机群的使用奠定基础,包括“从空中部署和回收大量无人机”。

2019年末,Kratos公司与DARPA使用C-130完成了一种尚未公开载机(Firejet与167A之间的一种过渡解决方案)的首次试飞。这种载机采用折叠机翼,可以使用C-130的货舱运输。

完成任务后,载机返回货舱,在技术上与空中加油很像。载机可以与C-130对接,返回货舱,并固定在支架上保存,做好再次使用的准备。

Kratos公司为无人机群作战研制了“狼群”技术,在“狼群”概念框架内研究了通信技术,可以使用高频网络实现大量航空系统的组网,大大提高数据交换的质量。

“狼群”技术可以分散状态进行适应、重组,保证无人机群以预定间距进行飞行。根据美军秘密发包商的要求研制软件。没有公布细节,但无人机领域的专家预测,可以满足许多作战需求,如侦察、目标指示等。据称,“狼群”软件使用一个指挥站和能够减小无人机电磁信号特征的超宽带信道。

据Kratos公司通报,会为“狼群”指定“头狼”,从远处或自主控制“狼群”中其余的“狼”。这一系统有很高的冗余度,个别无人机偏航或受损不会影响集群的工作。集群中的每架无人机依靠自己的集成软件工作,可以避免与其他无人机发生冲突,防止撞上障碍物。

现在“狼群”软件能够在一个群中控制10架无人机。无人机也可以离开网络单独实施行动,此后再次返回集群。费德利声称,尽管其中并没有使用人工智能或决策功能,“狼群”技术仍可以迅速集合大量无人机联合展开行动。“今天我们没有使用“狼群”,建造试验型号是为了搞清楚这个概念是如何运作的。这一计划不包括数字信道的研制,但今天需要的是战斗局势下实施监视的安全系统”。

Kratos公司利用目前尚未命名的自主系统支持现在的展示性计划,保障为无人机群提供可适应接口,实现飞行器具体型号的集成。包括研发用于遥控的数据信道;相邻飞行器之间的补充信道;保障“基本”飞行品质的自动驾驶仪软件;实现更高层次决策的数字计算机。这一计划还包括Kratos和其他民用伙伴研制的人工智能软件。

无人机群的投送

2019年夏天,欧洲导弹厂家MBDA在巴黎航展上展出了几种支持无人机群作战的概念、系统。

MBDA公司的代表称,正在积极研究“未来空中系统”概念,其组成部分之一就是提高无人机群的能力。例如,使用“紧凑、隐身”远程载机投送无人机群,该载机可与其他平台、装备共同工作。

“随着威胁程度提高,进入敌方的空域难上加难,需要在局部空域和一定时间段夺取制空权,在这些闪电作战行动中,组网的执行单元在“战斗云”中占据十分重要的地位,为了达成所需的打击效果,要与其他平台、网络枢纽实时交换战术信息和目标坐标”。

MBDA公司把从战斗机、运输机和水面舰艇发射的远程载机称为“伴随平台、装备的扩展器”。

“远程载机”项目包括研制具有复杂局势下实现数据融合和目标自动识别、威胁探测功能的红外、射频网络传感器;机动式规划工具和决策设备。

MBDA公司研制的系统具备战术打击能力,可以在杀伤装备射程之外使用紧凑、网络化武器,通过集群作战,对敌人的防御系统实施精确打击,将其瓦解。

波兰WB电子公司也研究了无人机、巡弋弹药的集群作战能力,公布了自主平台群的未来计划。WB电子公司经理马西耶夫斯基声称,这些自主装备未来作战的成功将使武装力量能力倍增。

例如,完成集群作战任务时,无人机、巡弋弹药可以在没有GPS信号时完成飞行,与其他有人、无人航空器高效交换信息。

WB电子公司正在研制集群作战技术,以满足武装力量对无人系统的迫切需求,特别是在战斗条件下支援作战。目前WB电子公司可以将6枚Warmate LM巡弋弹药组网,尽管这一项目尚处于早期研制阶段。LM具备集群能力,可以联合使用20架无人机组网,实施侦察、搜集信息。

今天大部分集群无人装备是为航空空间研制的。长期路线图还包括水面、地面无人装备。马西耶夫斯基指出:“这些能力目前发展得并不快。而且商业解决方案主要集中于各类航空器,但是随着技术的发展,自主水平的提高,保障三维空间作战人工智能的出现,有可能转入水面或地面领域”。

除了自主装备群的发射和返回能力,使用者应可以遥控大量无人机、地面机器人或水面无人装备。

自主无人“蜂群”战步入新阶段

为美国特种部队研制手势控制技术的Pison公司称,操作员可以使用手势控制无人机的工作。据该公司的信息,计划于2020年6月进入下一个展示阶段。

自主无人“蜂群”战步入新阶段