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美國海軍正在的微型無人機系統——單元可重組作戰飛行陣列(SWARM),能夠同時完成監視、偵察、情報彙集和攻擊任務;通過它,可以組建無人機作戰信息平臺,同時蒐集戰場上各種各樣的信息,然後彙集到指揮人員處進行處理,作出判斷;它甚至可以直接根據自己的判斷進行對敵攻擊。
文斯·卡斯特里在北卡萊羅納海岸的海灘度假,海面上棕色鵜鶘飛行的陣列引起了他的興趣。不時會有一隻鵜鶘俯衝到海里捕捉被發現的魚,一隻離開陣列後幾秒鐘,便會有其他的鵜鶘靠上來填補因它離開留下的空缺。當捕到魚的鵜鶘要重新加入陣列的時候,它會自動排到隊列的末尾去。
這使他聯想到他和海軍作戰中心的同事們正在研究的課題。他們曾經通過集體討論,想出了一個絕妙的小型、廉價無人機計劃,這些無人機能夠組建成一個飛行編隊,相互配合執行監視、偵察和其它任務,那時他們得到的只是一個模糊的概念,沒有任何切實可行的設計方案。
而此時,鵜鶘的飛行使他靈機一動:如果一架飛機迷失了,由其他飛機跟上補缺,這樣,一隊微型飛機能夠在作戰中實現信息共享,針對所發生的事件相應改變作戰方案。同時,所有的微型飛機都必須是全能選手,能夠在執行任務的過程中扮演任何角色,從而便於相互替換。
2年過去了,卡斯特里從鵜鶘身上得到的啓發,如今演變成了單元可重組作戰飛行陣列(SWARM,Smart Warfighting Array of Reconfigurable Modules)計劃。這個計劃深受美國海軍的重視。而它低廉的成本使其應用前景十分廣闊。最終,政府各個部門甚至是私人產業都將能夠使用SWARM,以執行各種各樣的任務:包括氣象研究、交通控制、監視邊境非法入境行爲、監視森林火災隱患、尋找身陷困境的船隻和旅行者等。
SWARM的作戰“單元”
SWARM的每個作戰“單元”是一架約1.2米長,約10千克重,帶有1.2米寬機翼的微型飛機,它的負載達1.8公斤,可用來裝配任何型號的照相機、攝像機、監聽麥克風、生化武器探測裝置,甚至是一件小型武器。一架這樣的微型飛機成本只有2000美元。
而在阿富汗戰場上使用的“捕食者”無人機則有約8.3米長,負載超過317公斤,配備有地獄火導彈發射裝置,價格則是300萬美元。與“捕食者”相比,這種微型無人機的設計理念完全不同。
除了外型尺寸上的巨大差別,兩者在操作模式上也有很大不同,操作一架“捕食者”需要1個遙控指揮員、2個傳感器操作員、數名後勤人員和一個由C-130運輸機運載的地面控制中心。而控制一個SWARM的所有微型無人機只需要1個人,所使用的設備只不過是一個類似於PDA(個人數字助理)的裝置。一SWARM飛行編隊正在敵方上空盤旋,突然,其中一架被敵軍的導彈擊中,另一架及時發現這一情況,對這個區域進行搜索,並且發現可疑建築物;而第三架則跟蹤隱藏的發射架發射完導彈後的紅外線,對其位置進行遠紅外拍攝;這兩架飛機把所蒐集到的信息傳送到一架裝備有無線收發器的飛機上,它上面的收發器把所有圖片傳到指揮官那裏進行分析,指揮官認爲飛機已經發現了敵人的地對空導彈發射架,於是派出第5架飛機用激光制導導彈將其摧毀。這些飛機全都是微型無人機,而所有的操作只需要一個操作人員來完成。目前,已經有數架此種SWARM原型機進行了測試飛行,海軍計劃9月份從艦船上發射飛機進行巡邏和情報蒐集任務的試驗。
任務1:尋敵殲敵
SWARM能夠爲軍事打擊和搜索行動提供先進的情報偵察支持:SWARM從一架黑鷹直升機(1)發射出去後,微型無人機羣就開始對敵軍陣地進行偵察;第一架飛機裝備有一個微型攝像機,用來搜尋可疑目標——一輛坦克(2)和引導第二架飛機進行更近的觀察。第二架飛機裝備有高分辨率遠紅外照相機,用來拍照已發現敵軍坦克(3)的清晰照片,而同時會有另一架飛機(4)將這些拍攝到的圖片送到海岸附近的海軍驅逐艦。這3架飛機對坦克進行不間斷追蹤,並將其準確位置的信息不停地傳送給驅逐艦。驅逐艦在確認目標位置後,在全球定位系統(GPS)的引導下用遠程攻擊武器對敵軍坦克進行打擊。
任務2:港口警戒
配備了SWARM的艦隊能夠對停泊在港口的海軍艦隊進行巡邏警戒,即使來襲敵船距離艦隊停泊的港口尚遠,這些飛機也能夠及早發現:一架微型無人機(1)在港口附近進行巡邏,突然發現一艘小型不明摩托艇迅速向港口移動,這架飛機會自動調整巡邏路線飛向摩托艇,在其上空盤旋、攝像,並不斷把拍攝到的信息傳送給停泊在港口的海軍船隻(2),如果士兵不能識別出摩托艇的身分,就會派出第二架飛機(3),它會將自身攜帶的一罐防暴毒氣投擲到摩托艇上,等到艇上的人員都失去戰鬥能力之後,一艘海軍巡邏艇就會出擊,對這艘摩托艇進行偵察。?/p>
關鍵——人工智能
目前的SWARM系統還需要等待人工智能的發展成熟,才能夠進行獨立思考和判斷。根據卡斯特里的計劃,只要給SWARM編隊指定目標和任務,它就會自己選擇最佳的路線和陣形,辨別目標,然後進行監視和拍照,並把信息送回基地。這樣的任務對單架無人機來說,難度也非同一般,更不用說讓一隊需要相互傳遞信息,相互配合,並不時與彼此通信的無人機來完成了。
自治情報網絡系統
目前海軍研究所正在主持“自治情報網絡系統(Autonomous Intelligient Network System ”的研究,它是推進SWARM項目智能化的關鍵。其正待解決的問題是無線網絡分佈式計算方法(使用多臺無線互聯計算機同時進行計算),該方法的目標是使遠在千里之外的指揮員能夠同時控制成千上百的微型無人機、潛艇、衛星、地面車輛、艦船和飛機。而這個系統需要計算出的則是:不同類型、不同功能和配備不同傳感器的無人機如何及何時部署,足以怎樣使它們相互配合完成任務。
今年秋天,SWARM原型機將展示它們的第一項智能:自主導航,當給SWARM下達從A到達B的任務後,它能夠計算出如何編隊。據卡斯特里介紹,目前有兩種方式可選,一、其中一架爲主機,然後對其它飛機下達命令,進行編隊;二、每架飛機均可爲主機,而每架飛機都需要根據相鄰的飛機的位置調整自己的飛行位置。
保密數據傳輸
爲了使SWARM系統能夠完成比這更加複雜的任務,系統之間需要傳輸大量保密數據。卡斯特里的設計小組計劃給這些飛機裝上可以通過銥星網絡進行高速數據發送的收發器;同時還有另一個選擇:由海軍研究所開發的有效視距通信設備,通過這些設備,加密後的無線電波可以在16到32公里的範圍內傳輸。
動力——柴油發動機
SWARM的微型無人機通過彈射發射架來發射,也有可能在直升機上直接發射,速度可以達到110公里/小時,這意味着它幾乎可以在任何天氣條件下執行任務。從軍用的角度看,這些飛機發射出去後,不需要回收,所以它的機翼設計得很短,並且機翼尖端都向上翹起,以解決惡劣天氣條件下飛機的平衡問題。飛機的引擎採用陶瓷和塑料等輕型材料製造的柴油發動機。與金屬相比,這些材料重量輕、成本低、不易被雷達發現,而且能耐高溫,使燃料燃燒更充分,這一點很重要,因爲這些飛機的飛行距離要達到2413公里,而所攜帶的燃料只有6.8升。但這樣的引擎也並非完美無缺:柴油發動機的噪音很大,這樣它的隱蔽性就不夠好;還有一點,兩衝程引擎在高空缺氧的情況下容易滅火,所以飛機只能在152至2438米的高度飛行。
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