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    美国无人机蜂群发展现状及应用前景

    发布日期:2019-04-09??来源:航?#23637;?#19994;信息网我要投稿我要评论
          据airforcemag网站APRIL2019刊文,虽然最初的作战能力有限,但无人机蜂群技术很可能会在未来几年进入战场。然而,把人工智能和自主技术有机结合以应对高端作战可能还需要一?#38382;?#38388;。美国?#31449;?#36127;责采办、技术和后勤的助理部长威尔·罗珀在谈到无人机蜂群时认为:“我喜欢蜂群技术,我认为这就是未来战争的样子。”

    “灰山鹑”无人机蜂群

    罗珀在2018年2月进入?#31449;?#20043;前,曾在国防部战略能力办公室任职6年并推动了“灰山鹑”项目的发展。“灰山鹑”是一种可消耗的微型无人机,可从各种军用飞机上发射,并在更大、更昂贵的远程遥控飞机(注:如MQ-9等高端无人机)或有人驾?#29615;?#26426;之前飞行,执行情报监视侦察任务。2016年,战略能力办公室与美国海军航?#38556;?#32479;司令部合作,测试了这种先进的无人机蜂群:3架F/A-18在加州中国湖海军航空武器站空射了100多架微型无人机。

    罗珀认为:“考虑到战争的复?#26377;裕?lsquo;灰山鹑’蜂群无人机在协同时没有预编程,而是通过分布式大脑的决策形成了有机的整体,并能像自然界中的蜂群那样适应彼此。由于?#32771;?lsquo;灰山鹑’都能与其他‘灰山鹑’通信和合作,所以蜂群中没有领导者,单架无人机可以自然地进入或离开编队。”

    无人机蜂群发展困境

    但是,罗珀曾在今年2月表示,目前甚至很难?#19994;?#36827;行无人机蜂群试验的靶场。他认为国防部在发展这种技术时必须调整思路。但他补充说,在无人机蜂群进入型号研制之前,?#32933;?#38656;要回答一些问题:“如何证明它的能力?如何测试和评估?谁将装备它?它是武器系统吗??#25945;?#26159;否拥有自主集群和协同能力,?#25925;?#21508;种?#25945;?#37117;有自主集群和协同的程序?

    ?#31449;?#36127;责试验与评价、作战试验和适航的专家必须创造性地?#39029;?#31572;案。国防高级研?#32771;?#21010;局(DARPA)战术技术办公室“小精灵”项目经理斯科特·韦尔茨?#22242;?#22827;斯基(Scott Wierzbanowski)表示,研究人员目前仍在思考无人机蜂群如何作战,如何加入人工智能算法和自主能力。但是他同时认为,无人机蜂群从根本上讲仍是?#34892;?#30340;作战装备。

    DARPA“小精灵”和CODE无人机蜂群项目

    无人机蜂群在战争的各个领域都有应用。高端作战方面,在反介入/区域拒止(A2/AD)环境中,实力匹敌的对手会部署多套综合防?#38556;?#32479;,使得空域进入变得极其困难。这种情况下,大量小型、价格?#22303;?#30340;无人机可饱和敌?#29366;?#31995;统,降低有人机和昂贵无人机的风险。

    韦尔茨?#22242;?#22827;斯基表示,低成本无人机可以分享传感器数据并一起作战,如果被击落的话,损失一架无人机在成本上也是可?#36234;?#21463;的。“我们真的相信这种威胁环境是十分危险?#27169;?#20294;是我们必须尽可能地接近敌人,以确定威胁到底是什么”。现在,考虑在宽松作战环境下进行的一次秘密行动,C-130从空中发射2到4架小型无人机,部署传感器或拓宽C-130等飞机执行任务的路径。

    在这种作战场景中,韦尔茨?#22242;?#22827;斯基说:“他们不需要‘死神’‘全球鹰’或战斗机压制敌防空。?#23548;?#19978;,他们可以自?#33322;?#20915;问题,而且方式可能更加简单,这也和作战中队的目标相一致。可以应对不同复杂度的作战场景是无人机蜂群拥有的关键优势之一,而传统作战装备很难提供这种能力。”

    去年4月,DARPA授予Dynetis公司一份为期21个月价值3860万美元的“小精灵”项目第三阶段合同。该项目聚焦于发展可支持这种分解式作战行动的无人机蜂群技术。具体来说,“小精灵”项目的目的是证明多架无人机可?#28304;?#19968;架远离敌防区的C-130上安全发射和回收。“小精灵”无人机长4.267米,加满油重725.75千克。这比罗珀的“灰山鹑”无人机要大很多,韦尔茨?#22242;?#22827;斯基表示“小精灵”无人机的尺寸和巡航导弹差?#27426;唷?/p>

    在“小精灵”无人机蜂群完成预设的作战任务后,C-130将使?#32654;?#20284;于空中加?#25237;越?#35013;置的“水平?#36234;?#31449;”在空中回收无人机。Dynetics公司首席工程师、“小精灵”项目?#26412;?#29702;蒂姆·基特(Tim Keeter)表示,与回收篮不同,?#36234;?#35013;置可以通过机械机?#20272;?#22266;地锁定“小精灵”无人机。

    在第三阶段,DARPA计划于2020年1月进行第一?#26410;?#35268;模的演示验证:在30分钟内回收4架“小精灵”无人机。未来,一架C-130根据作战需求最多可以回收16架无人机。另外,“小精灵”无人机?#37096;?#20174;F-16战斗机、B-52轰炸机和其他飞机上发射,而?#19968;?#19981;需要对载机进行大规模改装。这可能会?#28798;?#25552;升无人机蜂群的规模。

    今年2月初,Dynetics公司团队在中国湖开展了“水平?#36234;?#31449;”的飞行试验,试验中并没有使用?#23548;?#30340;“小精灵”无人机。在4月初,公司计划在有人驾驶的利尔喷气飞机上试验“小精灵”无人机的航电系?#22330;?#32943;特表示:“航电系统是无人机的大脑,在试验过程中如果出现任何问题,飞行员可?#36234;?#31649;飞机的控制权。”今年夏天,“小精灵”无人机将开展第一次飞行试验,?#21592;?#22312;与有人机进行协同试验之前证明自身能力。不像罗珀的“灰山鹑”,“小精灵”无人机至少目前没有使用人工智能或者自主行为系?#22330;?/span>

    然而,韦尔茨?#22242;?#22827;斯基在DARPA负责的另一个项目,即“拒止环?#25215;?#21516;作战”(CODE)项?#31354;?#22312;研发无人机蜂群的自主技术。他说:“自主对无人机蜂群协同作战十分重要,因为在这种情况下,作战人员将更多地处于战略或监管层面。作战人员将提供指挥官的想法,而蜂群系统能够基于该想法制定行动方案。”

    去年年底,DARPA在亚利桑那州尤马试验场测试了CODE无人机在反介入/区域拒止环境中适应和响应未知威胁的能力。无人机最初可以和任务指挥官交互,但是在通信降级或失去?#20445;?#26080;人机蜂群证明了在没有作战人员控制下仍然可以完成任务。

    韦尔茨?#22242;?#22827;斯基表示:“试验中的蜂群行为是自主编队的基石,编队可以协同并适应任务需求和?#27426;?#21464;化的环?#22330;?rdquo;

    在今年4月之前,DARPA将继续领导CODE项目,之后其将转化到海军航?#38556;?#32479;司令部。然而,韦尔茨?#22242;?#22827;斯基表示,他真心希望把“小精灵”和CODE项目放在一起。“虽然这两个项目是分别设计?#27169;?#20294;是如果把它们相结合并进行演示验证将是很有价值?#27169;?#21487;以看看无人机蜂群真正可以执行什么任务。”

    韦尔茨?#22242;?#22827;斯基目前?#24656;?#37117;与国防部相关机构对话,一些人对项目表示出了兴趣,但是兴趣尚未变为投资。

    人道主义援助

    无人机蜂群?#37096;?#20197;用于人道主义援助,例如灾难救援。美国?#31449;?#30740;究实验室(AFRL)正在和?#31243;匭值?#30740;究所以及代顿大学研究所联合开展“蜂群和搜索AI挑战”项目。该项目将与英国的一个类似的竞赛项目同时进行。

    去年4月,英国国防科学和技术实验?#19994;?#20195;表?#20132;程匭值?#23454;验室访问时提出了上述想法。当时野火正在加州肆虐,而另一场野火也为英国造成?#25628;现?#25439;失。为了进行人道主义挑战赛,两个实验室接触了非传统的小型企业和大学。希区柯克表示:“因为他们并不想参与军事任务。”

    挑战赛要求参赛人员研究在绘制火场地图时如何规划?#28034;?#21046;小型无人机蜂群。研究团队必须使用基于AFRL?#25945;?#30340;无人机设计和传感器工具以及人工智能技术,并提出完成任务的最?#34892;?#26041;式。AFRL小型企业高级技术顾问米克·希区柯克(Mick Hitchcock)表示,英国林业?#32440;?#20026;所有团队发布问题描述的视频。“挑战虽然聚焦人道主义救援,但是事实上与?#31449;?#24863;兴趣的点也十分契合”。

    挑战赛的第一个任务场景让团队熟悉了软件。之后的场景随着挑战的进行而?#27426;显?#21152;?#35759;齲?#24182;在3月29-31的“最?#31449;?#25112;”活动中达到了高潮。

    人工智能组件

    罗珀承认,美国?#31449;?#38656;要更多的人工智能,同时?#27599;?#31995;统的软件?#22303;?#32593;技术适应传统的采办规则也是一项挑战。他表示,目前为止维护任务已被证明是人工智能工作的“沃土”,但在能够影响任务和生命系统中,人工智能的使用风险越来越高。

    ?#36824;?#30740;究人员正在取得进展。韦尔茨?#22242;?#22827;斯基说:“这已经不是10到15年后的事情了。这是一项可以在未来一两年内实施的计划,并与我们现有的武器系统或其改型一起使用。”

    无人机蜂群

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