美陆军完成首次重型机器人战车实验

今年7月~8月,美陆军首次将重型机器人战车纳入部队单位,参加了科罗拉多州卡森堡的士兵作战实验。美陆军表示,机器人战车的首次测试取得了成功,尽管并非所有的技术演示都尽如人意,但仍然取得了不错的效果,这标志着美陆军向未来无人战车的实装又迈出了坚实的一步。

图为参加作战实验的改装型“布雷德利”战车和改装型M113履带式装甲运兵车

 

1 背景

“下一代战车”是美陆军的第二大现代化任务,重要程度仅次于远程精确火力。美陆军认为,机器人系统可使士兵免受伤害并将人力集中在决策等关键任务上。因此,“下一代战车”项目计划创建重型、中型和轻型三类机器人车辆。

多年来,美陆军一直在对无人战车进行各项实验,目的是将无人战车推进到“列档项目”阶段。目前,轻型和中型机器人车辆已经处于原型研制阶段。陆军在重型平台上进行的试验将决定其如何继续发展该型装备。

 

2 卡森堡实验概况

美陆军未来司令部“下一代战车”跨职能团队主任理查德·罗斯·科夫曼将军表示,最近在科罗拉多州卡森堡进行的实验取得了成功。本次实验的目的是了解技术的现状以及未来将如何利用这些进行作战。

尽管科夫曼认为实验是成功的,但并非所有参与测试的技术都表现完美。美陆军先在小范围内开展实验,这样做的目的是既可以对相关技术进行检验以积累经验,也可以节约资金。这类实验活动的规模将逐步扩大,为美陆军未来的作战方式提供指导。

在本次实验过程中,由经过改装的M113装甲运兵车(代替机器人战车)和经过改装的“布雷德利”战车(作为“任务使能技术演示原型”(MET-D))组成的小分队行进在陆军士兵前方,执行侦察任务。实验期间,士兵们针对机器人平台在战场上的生存能力进行了各种类型的测试。

陆军领导表示,无人装备的操作软件表现超出预期。地图界面使操作员能够确定无人装备的具体位置,并在提供“令人震撼的”图形信息的同时保持有效通信。

此外,陆军士兵也展现出了对新技术的快速适应能力。陆军领导原本以为士兵们需要花费好几天的时间才能学会如何操作这些无人车,而实际只用了半个小时的时间。这是因为,年轻士兵们是在电子游戏的环境中长大的,而目前无人系统的操作装置、软件和地图界面都与主流电子游戏非常相似,这使得他们适应起来没有任何困难。

 

3 需进一步探索的问题

3.1通信问题

目前,地面无人装备的操纵范围是距离士兵1.5~2千米。但是,茂密的森林地形、建筑物和其他障碍物可能会干扰操作员与无人装备之间的信号传输。这不仅仅是美国陆军需要解决的问题,而是全世界陆军都要面对的物理难题。实验评估认为,陆军在作战行动中应该增加车辆与士兵之间的距离,从而为作战人员提供更好的防护,降低受到伤害的风险。

美陆军目前正与多家公司合作,这些公司研制的波形每秒可以传输所需的数据量以扩展通信范围。陆军士兵们在本次实验中对新波形进行了测试,这些波形展现了抵抗电子战攻击的能力,能够在电子干扰的情况下进行自动修正。其中,有2家公司的波形能够将通信距离扩大2千米。

3.2 瞄准问题

实验中,美陆军发现的一个问题涉及控制目标瞄准的平台软件。该软件在车辆静止状态下可正常使用,但当车辆平台处于运动状态时,武器的瞄准视窗会随着路面的起伏而发生晃动,使士兵们难以瞄准目标。根据陆军官员的说法,之所以会产生稳定性问题,是因为目前参加试验的无人战车是由有人战车改造而来,而未来的轻型和中型无人战车是重新设计的,因此不会存在类似问题。

3.3深度及广度识别问题

美陆军机器人战车负责人表示,目前的人工智能技术在实现自主能力方面仍存在一定的局限性,如无法实现深度识别。当机器人战车观测水坑时,它无法判断这是马里亚纳海沟还是仅有两英寸深。作为人类,我们能够根据事物所处的背景进行快速判断,但机器人很难做到这一点。

陆军作战能力发展司令部地面车辆系统中心负责人也表示,虽然传感器可以检测到固体障碍物,但要确定水塘和沟渠等“负障碍”(negative obstacles)的深度还有很长的路要走。

此外,目前的技术在获取远距离高精度地理信息方面仍存在一定困难。目前能够达到的能力是确定热点和敌军的位置,可从一定程度上降低士兵们的危险,使陆军始终处于隐蔽的状态下并为决策提供帮助。

3.4自动驾驶问题

尽管商用车行业在开发自动驾驶汽车方面取得了长足的进步,但要应用于军事领域还需要解决许多复杂的问题。在商用车领域,我们能够看到很多有关汽车行业及其发展的正面消息。但商用车大多行使在平整的铺装路面,有明晰的道路标识,也能够接收到较强的GPS信号。而军用车辆需要在崎岖的地形行驶,因此要实现自动驾驶难度要大得多。

美国陆军预测,尽管仍有许多技术挑战需要克服,但机器人最终将在战场上占据重要地位。

 

4 未来发展目标

为了减轻士兵的认知负担,美陆军正设法实现一定程度的自主能力,使车辆能够执行日常任务。虽然智能化是机器人战车非常重要的一个特点,但美陆军并不期望该平台能够具备完全自主能力。陆军不希望机器做出决策,并会制定关于机器能做什么和不能做什么的非常具体的规则。

未来,机器人除了能够进行感知、火力打击外,还将具备化学品检测、烟幕掩护、障碍物突破和路线侦察等能力。新技术还将为战场上的士兵和指挥官提供更多的决策空间,并降低作战人员的风险。如果可以使用机器人将战场扩大2千米,那么这意味着可以在敌人来之前做出决定。

 

5 下一阶段实验及开发计划

美陆军正在开发轻型和中型机器人战车。今年1月,陆军宣布以其他交易权协议的形式,授予Textron Systems和Howe&Howe团队中型机器人战车原型的开发合同,授予QinetiQ North America和Pratt&Miller团队轻型机器人战车原型的开发合同。在轻型机器人战车方面,海军陆战队目前正和陆军共享资源和技术,共同开发该型无人车。

第一阶段实验着重于无人车在战场上的侦察和确保路线安全的作用。未来,美陆军希望无人车能够扮演“进攻和防卫”的角色。下一次实验(也称为第二阶段)预计于2022财年在得克萨斯州胡德堡进行,规模将扩展至连级,对中型机器人战车和轻型机器人战车原型进行测试。在第二阶段实验中,机器人战车将配备新的无线电设备以扩大操作员与车辆之间的距离,利用新的辅助目标识别软件(目前正在开发)来增加士兵的视距,并装备系留式无人机。

在每次实验结束时,美陆军将确定技术是否能够满足其需求,并评估是否继续推进技术的发展。尽管尚未就重型机器人战车做出最终决策,但所有迹象都表明该型无人车未来很有可能会投入战场。在第二阶段实验之后,陆军将在2023财政年决定是否将机器人战车正式转为列档项目。

李皓昱编译自陆军技术网

2020-11-5智邦网

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