2019年國外地面無人自主系統(tǒng)發(fā)展綜述
2020-12-31 14:29:23 作者 : 北方科技信息研究所 孫毅、宋樂等 來源 : 飛航導彈????????警用裝備網(wǎng)訊:?21世紀以來,世界無人系統(tǒng)技術(shù)高速發(fā)展。無人系統(tǒng)的應用環(huán)境正由低強度沖突和威脅環(huán)境擴大到高強度交戰(zhàn)和中高威脅環(huán)境,部分已進入主戰(zhàn)裝備,正在對戰(zhàn)爭形態(tài)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。地面無人系統(tǒng)具有平臺損毀無人員傷亡、可長期值守等特點,目前主要用于掃雷破障、武裝巡邏、核生化探測、危險品運輸、火力引導、通訊中繼和后勤保障等領(lǐng)域,是未來陸軍作戰(zhàn)的必要武器裝備。2019年,世界地面無人自主系統(tǒng)技術(shù)繼續(xù)保持高速發(fā)展,以美國、英國、俄羅斯和以色列等國為代表,在發(fā)展規(guī)劃、重點型號項目、新興自主駕駛技術(shù)等領(lǐng)域均取得重大進展。
1 加速推進軍用地面無人自主系統(tǒng)發(fā)展
美英兩國通過系列布局和重點突破的手段,加速推進地面無人自主系統(tǒng)重點項目和型號的研制、部署和升級改造工作。
01 通過系統(tǒng)化布局手段快速推進地面無人自主系統(tǒng)發(fā)展
美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部地面車輛系統(tǒng)中心正與下一代戰(zhàn)車跨職能團隊合作,利用工業(yè)部門提供的裝備,來確定陸軍對輕型、中型和重型機器人戰(zhàn)車的未來需求。
在輕型和中型機器人平臺方面,5月,美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部地面車輛系統(tǒng)中心和美國先進軍事聯(lián)盟共同組織了一場競賽,重點操作演示中小型平臺。此外,美國陸軍還計劃采購一種新的輕型機器人戰(zhàn)車平臺,并要求工業(yè)部門提供非研發(fā)樣車參加即將進行的試驗。2019年6月中旬,美國陸軍正式要求工業(yè)部門提交白皮書。陸軍希望獲得一種可由CH-47支奴干運輸直升機吊運或C-130大力神運輸機空運的“消耗性平臺”,這一平臺能夠在15 min內(nèi)為偵察任務(wù)做好戰(zhàn)斗準備。
美國陸軍對輕型機器人戰(zhàn)車的要求包括:配裝模塊化任務(wù)有效載荷,允許指揮官可以為每項特定任務(wù)定制車輛的功能;可整編到每支旅級戰(zhàn)斗隊,無論在改良地面(指的是人為因素影響的路面),還是在越野地形,都能跟上陸軍主戰(zhàn)平臺的步伐;行駛速度40 km/h,有效載荷544 kg;能夠靜默駕駛和觀察,具備360°態(tài)勢感知能力,能規(guī)避障礙;使用通用遙控武器站發(fā)射標槍導彈,在靜止和行進時打擊敵方部隊和車輛;使用政府提供的裝備控制裝置操控車輛,具有遙控操作、自主路點導航和引導—跟隨三種控制模式。
在重型機器人方面,美國陸軍已經(jīng)準備使用改裝的無人駕駛M113裝甲人員輸送車來評估大型地面機器人的能力。這項工作將以有人布雷德利步兵戰(zhàn)車為機器人操控平臺,重點關(guān)注機器人編隊中的有人與無人平臺的協(xié)同。2020財年,美國陸軍將在排級部隊進行第一次機器人戰(zhàn)車的測試。測試期間,4個類似于M113裝甲人員輸送車的機器人平臺將由2輛代用車控制,每輛代用車配有4名士兵,其中1名士兵駕駛車輛,2名士兵控制2輛機器人戰(zhàn)車,1名士兵控制有效載荷。2021財年,美國陸軍將在連級部隊進行第二次機器人戰(zhàn)車的測試,為連級部隊采購8個工業(yè)改進型機器人,試驗結(jié)束后,陸軍對其表現(xiàn)進行評估,如果評估結(jié)果理想,2023財年將再進行一次連級試驗。
4月,英國陸軍機器人與自主系統(tǒng)負責人表示,英國機器人和自主系統(tǒng)的支出將高于此前宣布的數(shù)值。英國國防部6600萬英鎊轉(zhuǎn)型基金將用于3個軍用機器人項目,分別是機器人平臺、自主陸地和空中后勤、納米無人機系統(tǒng)。英國還將投資2 300萬英鎊用于機器人戰(zhàn)車項目。4個項目的投資將超過1億英鎊,總額可能達到1.83億英鎊。英國陸軍機器人與自主系統(tǒng)項目的重點之一是聯(lián)合保障自主補給(CAAR)項目,該項目由地面后勤自主機動保障(GLAM)和聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)自主補給和再補給(JTARR)組成,旨在為前線士兵提供物資和設(shè)備。
02? 美英繼續(xù)加強軍用地面無人系統(tǒng)重點型號和項目的研制、部署與升級改造工作
美英繼續(xù)推進重點型號的研制、部署與升級改造工作。2018年12月14日,奮進機器人公司披露了為美國陸軍單兵通用機器人系統(tǒng)(CRS-I)項目開發(fā)的蝎子機器人的設(shè)計細節(jié)和圖像。美國陸軍普通機器人系統(tǒng)計劃將為美國陸軍提供3 000臺機器人,價值超過4億美元。蝎子機器人是一款新型多任務(wù)無人車,由輕質(zhì)復合材料制成,可使用3D打印部件在現(xiàn)場進行維修,質(zhì)量約11.34 kg,可裝入士兵背包。蝎子機器人堅固輕巧、機動性和作戰(zhàn)能力好,可穿越崎嶇地形、爬樓梯,可在潮濕環(huán)境中作戰(zhàn);配備多個攝像頭,可提供高清晰度的全天候態(tài)勢感知。
2019年2月,奎奈蒂克北美公司宣布獲得一份9000萬美元合同,為美國陸軍現(xiàn)役魔爪機器人系統(tǒng)提供包括日常維護保養(yǎng)和升級在內(nèi)的全面保障服務(wù)。美國及其盟友在全球范圍內(nèi)共部署了4 000多輛魔爪機器人,迄今為止已執(zhí)行8萬多次排除簡易爆炸裝置任務(wù)。憑借其久在實戰(zhàn)中檢驗的耐用性、易用性、可靠性以及先進的靈活架構(gòu),魔爪機器人依然被美軍視為爆炸物處置和反簡易爆炸裝置任務(wù)的關(guān)鍵裝備。
2019年3月,英國國防部在自主勇士開發(fā)大會上宣布,在新設(shè)立的改革經(jīng)費中,將撥出6 600萬英鎊用于戰(zhàn)場快速跟蹤軍用機器人項目。該項目將使英國陸軍在以下三方面受益:
1)新型微型無人機為部隊提供空中偵察能力,使其在戰(zhàn)場上擁有比敵人更強的態(tài)勢感知能力;
2)使陸軍戰(zhàn)車具備遙控能力,可部署到有人駕駛車輛前方,用于探測敵方防御力量;
3)新型自主后勤車輛將為戰(zhàn)區(qū)部隊運送重要物資,替代士兵執(zhí)行危險補給任務(wù),使士兵專注于戰(zhàn)斗任務(wù)。
英軍總參謀長表示,快速適應能力是在戰(zhàn)場上取得勝利的重要因素。機器人與自主系統(tǒng)的感知能力更強、覆蓋范圍更廣、殺傷力更大,可提高部隊效率,它的部署將提高英國陸軍的殺傷力、生存能力和競爭優(yōu)勢。
2? 后勤支援型、武裝型自主無人車成為地面無人自主系統(tǒng)裝備發(fā)展重點
2019年,后勤支援型和武裝型自主無人車越來越受到世界各國的關(guān)注。美國、英國、俄羅斯、澳大利亞和以色列等國紛紛開展了后勤支援型自主無人車演示驗證工作,持續(xù)推動武裝型自主無人車發(fā)展。
01 自主無人車步入快速發(fā)展階段
2019年,美國、瑞士、以色列和白俄羅斯均披露其自主無人車系統(tǒng)。
美國展示新型可變形多域自主無人系統(tǒng)
8月,美國機器人研究公司在國際無人系統(tǒng)協(xié)會國防、防衛(wèi)與安全展上展出飛馬座可變形自主無人機/無人車混合系統(tǒng)。飛馬座是第一種可變形的全新機器人系統(tǒng),使用范圍和任務(wù)能力均超過以往機器人。飛馬座可變形自主無人機/無人車混合系統(tǒng)的特點包括:無人機和無人車模式均可自主操作;飛行續(xù)航能力為20 min,地面續(xù)航能力為4 h;有效載荷9.5 kg,可攜帶情報搜索偵察載荷和化生放核爆任務(wù)載荷;有/無GPS均可使用;可進行三維環(huán)境繪圖。
瑞士研發(fā)自主戰(zhàn)術(shù)全地形車
12月,瑞士桑德X汽車公司與URS實驗室推出聯(lián)合研制的無人駕駛T-ATV1200戰(zhàn)術(shù)全地形車。這款戰(zhàn)術(shù)全地形車采用URS實驗室開發(fā)的智能遙控系統(tǒng),配備三軸攝像頭、GPS跟蹤系統(tǒng)、語音與無線電雙路通信和耳機,可在10 km視距范圍內(nèi)控制車輛,或在4 km非視距范圍內(nèi)控制車輛,互聯(lián)車輛多達10輛,且能互相提供中繼服務(wù),將遙控范圍擴大至100 km以上。無人駕駛型戰(zhàn)術(shù)全地形車可根據(jù)預編程的任務(wù)和路點導航進行自主操作,具備自動返回和跟隨功能。配備智能遙控系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)全地形車可用于邊境和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的安防系統(tǒng)。
以色列Gahat機器人公司披露新版阿爾戈全地形無人車
在2019年第九屆以色列國際防務(wù)與軍警展上,Gahat機器人公司展示其新型4×4阿爾戈全地形無人車。該車配備了裝有7.62 mm機槍的遙控武器站,與目前市場上其他版本相比,這款阿爾戈全地形無人車載重更大,遙控操作時可在極端天氣條件下穿越困難地形。在展會上,Gahat機器人公司還同時披露了另外兩種版本的阿爾戈全地形車:8×8兩棲型和可自動運送軍事裝備或受傷士兵的8×8平臺型。
白俄羅斯BSVT公司披露半人馬座無人車
10月,白俄羅斯BSVT公司披露其半人馬座無人車。該無人車為自主機器人系統(tǒng),可單獨作戰(zhàn),也可協(xié)同作戰(zhàn),可預先在24 h內(nèi)制定巡邏路線,同時自動檢測和跟蹤可疑物體。半人馬座無人車配備4個攝像頭,包括2個彩色攝像頭和2個熱像儀,可全天候工作;配備由圖拉儀器儀表設(shè)計局研制的遙控武器站,配裝一對四管7.62 mm GShG迷你槍,可打擊1 km范圍內(nèi)以300 km/h速度移動的空中目標。
02 多款后勤支援無人車即將正式列裝部隊
2019年,美國、英國、俄羅斯和澳大利亞等國家多款后勤支援無人車將正式列裝部隊。
美國陸軍簽訂小型機器人輪式運輸平臺采購合同
10月,美國陸軍與通用動力地面系統(tǒng)公司簽訂了一份價值1.624億美元合同,用于在小型多用途設(shè)備運輸(SMET)項目下采購624輛小型機器人輪式運輸平臺,預計將于2020財年第四季度至2021財年第一季度交付美國陸軍步兵旅戰(zhàn)斗隊,計劃在2024年10月交付完成。該運輸平臺的基本作戰(zhàn)能力包括無人駕駛和可選載人系統(tǒng),可在野外作戰(zhàn)環(huán)境中攜帶武器和補給,為士兵減輕負擔。當作為無控制器的小型機器人時,可減輕整個作戰(zhàn)行動的載荷;而作為遠程控制或遙控操作裝備時,可抵御威脅并增加戰(zhàn)斗力。
英國和美國舉行無人運輸車的聯(lián)合測試
9月,英國國防科學與技術(shù)實驗室(DSTL)和美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部在美國密歇根州的聯(lián)合機動訓練中心舉行無人運輸車聯(lián)合測試。測試車輛包括自動駕駛和半自動駕駛車輛,旨在測試車輛的后勤和補給能力。在最終測試前,英國的無人運輸車還接受了一系列補給的測試,包括彈藥、食品和醫(yī)療用品。此次聯(lián)合測試對英美兩國將各自的專業(yè)知識和資源進行整合,為未來陸軍后勤行動創(chuàng)造新的思想和方法至關(guān)重要。
俄羅斯展示其火星A-800無人車
6月,在俄羅斯庫賓卡舉行的軍隊-2019防務(wù)展上,俄羅斯空降兵部隊展示了奧羅拉設(shè)計局研制的火星A-800無人車?;鹦茿-800是一款履帶式無人車,質(zhì)量950 kg,有效載荷500 kg,用于為空降班組提供戰(zhàn)場支持,最多能運載6名全副武裝的士兵,有跟隨、路徑追蹤、循環(huán)行駛和電視控制四種工作模式。
澳大利亞試驗并驗證其任務(wù)適應性平臺系統(tǒng)后勤無人車
7月,在澳大利亞舉行的護身軍刀-2019聯(lián)合軍演期間,對任務(wù)適應性平臺系統(tǒng)后勤無人車進行了試驗并驗證了新的作戰(zhàn)概念。該無人車的基型車是澳大利亞主席團全球公司開發(fā)的一款半自主多任務(wù)無人車,可用于運送食品、飲用水及裝備,在彈藥和野戰(zhàn)用品(如電線和沙包)等消耗品補給方面的應用還在探索中。該無人車可通過加裝液壓起重臂等附件來執(zhí)行特種任務(wù),還可加裝監(jiān)視模塊或用于轉(zhuǎn)送傷員的戰(zhàn)斗擔架。
03? 武裝型地面無人自主系統(tǒng)發(fā)展受到高度追捧
2019年,美國、俄羅斯、以色列、德國等國家高度重視武裝型地面無人自主系統(tǒng)發(fā)展。
美國披露為陸軍機器人戰(zhàn)車計劃設(shè)計的概念車模型
10月,通用動力地面系統(tǒng)公司在2019年美國陸軍協(xié)會年會上披露了為美國陸軍機器人戰(zhàn)車計劃設(shè)計的概念車模型。通用動力地面系統(tǒng)公司的TL1戰(zhàn)車基于履帶式平臺,該平臺使用了四個懸掛在垂直懸掛系統(tǒng)上的雙輪胎負重輪轉(zhuǎn)向架。美國陸軍計劃在2020年完成輕型機器人戰(zhàn)車和中型機器人戰(zhàn)車的樣車制造和全面測試,并于2028年完成列裝。
俄羅斯發(fā)布了其新研制的標記武裝無人車
2月,俄羅斯發(fā)布了其新研制的標記武裝無人車視頻。該無人車由俄羅斯先期研究基金會與俄羅斯安卓技術(shù)公司聯(lián)合研制,是一個試驗性平臺,將與特種部隊進行交互,用于測試新興技術(shù)和作戰(zhàn)概念并推動其發(fā)展成熟。該無人車特點是前部裝甲板稍微傾斜,并配備遙控武器站。武器站上安裝1挺卡拉什尼科夫公司的機槍,傳感器和光學裝置安裝在武器站前部和頂部,在機槍的另一側(cè)安裝2枚反坦克導彈。
以色列展示其新型杜高Mk II戰(zhàn)術(shù)機器人
以色列通用機器人公司在2019年英國國際防務(wù)展上展示了新型杜高Mk II戰(zhàn)術(shù)機器人。該機器人適用于特種作戰(zhàn)和近戰(zhàn)戰(zhàn)斗,采用速度更快的點-射界面,只需點擊屏幕即可操作機器人精準移動、瞄準并使用致命或非致命武器。當為突擊部隊開路時,該機器人可裝備非致命胡椒噴劑或眩目模塊,有效作用距離為5~10 km;保留一體化手槍架,可使用致命火力;內(nèi)置一個揚聲器和麥克風,用于突擊隊員與嫌犯或人質(zhì)進行溝通;配備激光指示器和近紅外照明器,可在黑暗或地下環(huán)境使用。杜高Mk II無人車已交付北約成員國特種部隊,也有其他客戶訂購。
德國展示其改進型武裝型任務(wù)大師無人車
德國萊茵金屬公司在2019年9月波蘭國際國防工業(yè)展上展出武裝型任務(wù)大師無人車的改進型。該無人車配有六聯(lián)裝管式發(fā)射器,可發(fā)射戰(zhàn)友巡飛彈,用于執(zhí)行多種偵察和打擊任務(wù)。這款無人車和巡飛彈都可由機動型地面控制站操控,具備一定的自主作戰(zhàn)能力,可顯著降低士兵的操作負擔。
新加坡披露一款新型無人戰(zhàn)車
新加坡科學技術(shù)工程公司地面系統(tǒng)分部披露一款以其29 t重下一代裝甲戰(zhàn)車平臺為基礎(chǔ)的無人戰(zhàn)車。與有人型下一代裝甲戰(zhàn)車相比,該無人型戰(zhàn)車進行了多處改進,包括:將排氣裝置從車體前部改到后部;在炮塔后方安裝GPS/GNSS天線以及定位與方位傳感器;傾斜裝甲兩側(cè)各安裝一部激光雷達。該無人車平臺采用M30蝰蛇遙控武器站,在車體周圍配備攝像機用于提供機器視覺。
塞爾維亞對米洛斯無人車進行測試
塞爾維亞軍事技術(shù)學院在塞爾維亞技術(shù)試驗中心對米洛斯無人車進行測試,并在尼肯齊軍事試驗靶場向本國和海外代表進行展示。該無人車由塞爾維亞軍事技術(shù)學院與納門斯卡特種產(chǎn)品廠聯(lián)合開發(fā),旨在滿足塞爾維亞軍隊的作戰(zhàn)需求,尤其是在室內(nèi)和城市環(huán)境中的反恐作戰(zhàn)。米洛斯無人車采用綜合火控系統(tǒng),武器載荷包括1挺M86式7.62 mm機槍,有500發(fā)備彈,裝有彈藥計數(shù)器;1具RBG 40 mm榴彈發(fā)射器,有6枚待發(fā)彈,初速78 m/s,有效射程375 m。
3 技術(shù)進步推動地面無人自主系統(tǒng)快速發(fā)展
在地面無人自主系統(tǒng)技術(shù)方面,無人車用鋰離子電池技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、新興自主駕駛技術(shù)均取得突破,加速推進地面無人自主系統(tǒng)發(fā)展。
01 以色列完成車用鋰離子電池全地形外場試驗
9月,移動能源產(chǎn)品制造商愛普斯勒公司宣布,其車用ELI-52526鋰離子6T電池在以色列國防軍裝甲車平臺上完成超過3 000 km的全地形外場試驗。該電池的容量為4.2 kW?h,能力密度超過任何其他電池,能進行1 000次深度充/放電,-19 ℃的冷啟動安培數(shù)高達1 100 A,具有自愈和大電流充電管理能力,能與大功率交流電機一起使用而不會因為高浪涌電流斷開。這一能力還使該電池適用于那些沒有任務(wù)計算機、缺乏外部電池管理能力的老式車輛。
02 美國將組網(wǎng)技術(shù)用于陸軍機器人
6月,美國永久系統(tǒng)公司宣布獲得一份合同,向奎奈蒂克北美公司提供波繼電器移動自組網(wǎng)技術(shù),用于美國陸軍單兵通用機器人系統(tǒng)(CRS-I)項目。首批單兵通用機器人系統(tǒng)將很快部署,波繼電器將于2020年進入大批量生產(chǎn)階段,總產(chǎn)量為3 000~3 200部。
單兵通用機器人系統(tǒng)是一種輕型無人系統(tǒng),采用背包式設(shè)計,可由單人攜帶。該機器人質(zhì)量不到11 kg,下車士兵可將其與傳感器套件一同攜帶,用于觀察、探測威脅,增強士兵在野外的態(tài)勢感知能力;采用開放式架構(gòu),可支持不同有效載荷以及威脅探測、識別與對抗任務(wù);采用開放式麥克風系統(tǒng),操作人員在通信時可解放雙手,不再需要按鍵通話,意味著操作人員可以邊交談、邊控制機器人。
03 新興自主駕駛技術(shù)取得突破
1月,亞加斯網(wǎng)絡(luò)安全公司在國際消費電子展上利用英偉達公司駕駛星座平臺演示了其為自主駕駛車輛研制的網(wǎng)絡(luò)安全解決方案。隨著自主駕駛車輛迅速成為現(xiàn)實以及聯(lián)網(wǎng)車輛技術(shù)與服務(wù)的數(shù)量和多樣性日益增加,車輛面臨的網(wǎng)絡(luò)威脅也與日俱增。亞加斯網(wǎng)絡(luò)安全公司研制的連通性保護技術(shù)以及其壽命保護技術(shù),可以提供至關(guān)重要的網(wǎng)絡(luò)安全保護。
3月,英偉達公司推出了新型駕駛星座自主車輛模擬平臺。駕駛星座是由模擬器和車輛兩個并行服務(wù)器組成的數(shù)據(jù)中心解決方案。駕駛星座-車輛的駕駛決策可反饋至駕駛星座-模擬器,從而實現(xiàn)時間精度、位置精度和硬件在環(huán)測試。駕駛星座是一個開放式平臺,生態(tài)系統(tǒng)的合作伙伴可在其中集成環(huán)境模型、車輛模型、傳感器模型和交通場景。通過合并來自更廣泛的模擬生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集,該平臺可生成全面、多樣和復雜的測試環(huán)境。
在軍事需求和技術(shù)進步的推動下,地面無人自主系統(tǒng)裝備及技術(shù)在2019年依舊保持活躍發(fā)展態(tài)勢。地面無人自主系統(tǒng)現(xiàn)已成為外軍裝備體系不可或缺的一部分,除偵察、掃雷排爆、巡邏等任務(wù)外,將逐漸向武裝打擊、后勤保障等任務(wù)領(lǐng)域擴展。美國、英國、俄羅斯、以色列等技術(shù)領(lǐng)先國家,在快速發(fā)展地面無人自主系統(tǒng)裝備及技術(shù)的同時,也十分注重其規(guī)范化、系統(tǒng)化發(fā)展。美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部地面車輛系統(tǒng)中心正與下一代戰(zhàn)車跨職能團隊合作,利用工業(yè)部門提供的裝備,來確定陸軍對輕型、中型和重型機器人戰(zhàn)車的未來需求。
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