未来战斗系统中的无人平台
未来战斗系统是一种网络化的系统之系统,由多种平台组成,其中无人系统中包括:无人地面车辆、无人机、无人值守地面传感器。
在未来战斗系统设想中,无人系统是未来行动单元作战概念中必不可少的组成部分,它们将在从侦察到直瞄/非直瞄火力支援的各个战术领域里起重要作用,能够在降低士兵风险和后勤负担的同时扩展未来战斗系统的作战能力。无人系统将赋予未来战斗系统更高的作战效率、部署能力和耐久性。没有乘员的无人平台体积较小,不需要频繁的补给,而且可搭载更大的有效载荷,从而使作战能力实现性的飞跃。美军的目标是到2015年实现地面装备中无人系统占33%。早期部署的未来战斗系统无人系统将具有有限半自主机动能力。远期目标是在无人系统上采用车载/机载智能系统,实现完全自主。
行动单元的确切构成尚未最后确定,但根据当前的未来战斗系统作战需求文件,一个未来战斗系统旅将装备无人地面车辆167辆:63辆武装侦察型无人地面车辆(ARV UGV)、59辆小型的“多用途通用/后勤装备”(MULE)平台、45辆小型无人地面车辆(SUGV);无人机100架:16架IV级战术无人机、12架III级营级无人机、36架II级连级无人机、36架I级排级无人机。
(一)无人地面车辆
无人地面车辆将用作武器平台、后勤车,并用于执行侦察、监视和目标搜索等任务。小型无人地面车辆可部署在复杂的地形中(城区和丛林),用于提供持续的信息优势。大型无人地面车辆可完成高风险任务(如扫雷、打击武装精良的敌人和生化毒剂探测)或发挥其他功能,如用作士兵机器人或医疗后送车。
未来战斗系统中包括3种无人驾驶地面车辆:武装侦察型无人地面车辆(ARV UGV);“多用途通用/后勤装备”(MULE)平台;小型无人地面车辆(SUGV)。
1、武装侦察型无人地面车辆(ARV UGV)
ARV UGV是一种5~6吨重的装甲车;车速为40~90千米/小时;具有行进间射击和静默观察能力;车型:侦察、监视与目标捕获(RSTA)车和突击车;提供防护;能够自我部署。
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该车可执行武装侦察、监视和目标搜索任务,它将由机动平台、操纵人员控制接口、自主导航设备、任务载荷(侦察、监视、目标探测传感器、武器系统)4个主要部分组成。系统按照预编程路线行驶,使用传感器识别雷场、陷阱和敌人位置。
2、“多用途通用/后勤装备”(MULE)平台 “多用途通用/后勤装备”平台是一种2.5吨重的无人地面车辆,车速为8~90千米/小时;最小有效载荷为908千克。该车具有多种用途,主要任务是为徒步士兵运输装备和补给,配备其他载荷后还可执行通信中继、突击和扫雷等任务。
MULE有三种车型:运输车、空中攻击车和扫雷车。运输型多功能效用后勤和设备车辆专门用于支援美陆军目标作战,其任务是提供运载能力,以装载设备,可支援两个步兵班实施作战行动,并可参与医疗撤运行动。空中攻击车将装备高速火力压制武器系统和反坦克系统,其主要任务是提供陆军士兵有效的火力支援。扫雷车则是用于探测地雷,并对雷区进行标号,从而有效保护作战人员的安全和机动能力。
2003年8月,洛克希德·马丁公司被选为MULE项目合同商。
3、小型无人地面车辆(SUGV)
小型无人地面车辆,也称“单兵机器人”,由1个或几个士兵携带,重量为9.08~13.02千克,速度为4.82~9.04千米/小时,主要组成部分包括机动平台、
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操纵人员控制接口以及与各种任务相适应的模块化载荷,可以执行侦察、监视、破门、发烟、投掷榴弹等任务,以支援下车的步兵。
单兵机器人可和作战士兵一起由其他平台运抵战区,徒步士兵可以遥控机器人的行动。该平台具有良好的机动性,可在野外及城区作战,能够爬楼梯、穿门廊、进入地下室以及绕过碎石障碍。在安装模块化传感器和操纵装置载荷后,单兵机器人可以完成半自主侦察和监视任务。单兵机器人由机动平台、轻型操作者控制接口和模块化有效载荷(主要用于生化毒剂的探测)组成。
未来战斗系统对UGCV的基本要求是:(1)耐久性(在不添加补给的情况下在14天内形成450km);(2)越障机动性(慢速跨越1m高的障碍和纵深目标、在时速为20km可跨越0.25m的障碍);(3)有效载重(至少为车重的25%)。
自主导航系统(ANS)
自动导航系统项目将提供导航、感知、路径规划、和车辆跟踪算法;以及具有自动机动能力的携载传感器成套装备。它是未来战斗系统项目次要系统当中的一个主要系统。
根据未来战斗系统自动导航系统项目,通用动力公司将负责为美陆军未来战斗系统开发、集成、测试、生产一种系统,这种系统能够自动控制美陆军多种车辆当中的任何一种,包括多功能通用后勤装备(MULE)平台、装甲侦察车以及有人驾驶地面车辆。
(二)无人机
根据使用无人机的的级别,未来战斗系统中的无人机可分为4类,这些
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无人机将共同为分散的提供多层监视与目标指示,它们是:
1、I级/排级无人机。该无人机主要用于执行侦察任务,携带重约450g的有效负载时续航时间为50~90min,作用距离为8~16km,每支行动单元预计将配备36架。
2、II级/连级无人机。该无人机将用于执行侦察任务,将和超视距目标指示装置共同提供态势感知能力。它将采用重约4.5kg的单一有效载荷,在在距其所支援16~30km外工作,滞空时间为2~3h,每支行动单元预计将配备36架。
3、III级/营级无人机。该无人机将主要用于为NLOS/BLOS(非直瞄/超视距)武器系统指示目标,以便为通常以50km/h行进的前线提供筛选功能。
该无人机将在距其所支援40km外巡逻,续航时间6~10h,携载重18~32kg的可互换有效负载,每支行动单元预计将配备12架。
4、IV级/旅级战术无人机。这是一种供旅级使用的无人机系统,多架无人机能够72h持续覆盖75~150km的纵深距离,从而能够灵活地部署在行动
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单元大约6800km的战场内。该无人机采用重量在45~115kg的可互换有效负载,主要任务是提供广域监视和通信中继,每支行动单元预计将配备16架。
RQ-8“火力侦察兵”无人机
上述部分要求可由现有或正在研制中的无人机系统满足,I级和II级无人机分别等同于“轻型建制飞行器”(OAV-L)和“中型建制飞行器”(OAV-M)。主系统集成商已经选择诺斯罗普·格鲁曼公司以其RQ-8A“火力侦察兵”旋翼无人
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机为基础研制未来战斗系统IV类无人机,型号为RQ-8B,改进后的“火力侦察兵”不仅可提供实时的、不间断的情报、监视、侦察(ISR)信息,而且也是一种潜在的杀伤平台,能携带272.4千克(600磅)的有效载荷。
(三)无人值守地面传感器
达信系统公司智能战场系统分部赢得了无人值守地面传感器合同,负责战术和城区无人值守地面传感器系统的研制、集成和试验。
装有各种传感器和通信设备的CyberATV无人全地形车
(四)无人系统面临的主要技术挑战
·软件支持下的感知——障碍分类、规避;理解(如,雨+泥土=泥泞);决策过程;
·平台和性能特征:无人地面车辆——机动性和灵活性;无人机——有效载荷、航程、使用条件和修复;
·环境行为:、合作
·士兵界面:使用技巧/局限性;人为干涉的程度、频率和条件。
无人系统及其合同商
无人地面车辆
小型无人地面车辆(SUGV)
多用途通用/后勤与装备(MULE)车辆 武装机器人车辆(ARV) 自主导航系统(ANS) I级无人机 II级无人机 III级无人机
IRobot公司
洛克希德·马丁公司导弹与火控系统分部联合防御公司地面系统分部 通用动力公司机器人系统分部 无人机
待定 待定 待定
Ⅳ级无人机(旅级使用的无人机系诺斯罗普·格鲁曼公司
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统)
无人值守传感器
无人值守地面传感器 智能弹药系统
非瞄准线系统发射系统(NLOS LS)
达信系统公司智能战场系统分部 无人弹药
通用动力公司
洛克希德·马丁公司和雷声公司
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