李智勇 胡寶彪

摘要：近年來，在人工智能、系統(tǒng)集成、通信技術(shù)發(fā)展的推動下，美軍無人陸上戰(zhàn)車技術(shù)發(fā)展迅速，其裝備種類更加多樣、作戰(zhàn)運用更加純熟，甚至從一定程度上促成了其戰(zhàn)術(shù)思想的轉(zhuǎn)變。研究分析美軍無人陸上戰(zhàn)車發(fā)展的現(xiàn)狀、技術(shù)和趨勢，對我軍發(fā)展無人化裝備，提高打贏未來戰(zhàn)爭能力，具有很強的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：無人陸上戰(zhàn)車；典型運用；啟示

無人陸上戰(zhàn)車（ Unmanned ground vehicle，簡稱UGV），是一種在與地面接觸且沒有人員承載存在情況下運行的車輛。廣義上講，無人陸上戰(zhàn)車指代任何不攜帶人員、能夠穿越地面、機械化的、遂行指定任務(wù)的設(shè)備，主要用于攜帶工具或輸送物資。美國是無人陸上戰(zhàn)車重視程度最高、研發(fā)最早、運用經(jīng)驗最豐富的國家之一。

1美軍無人陸上戰(zhàn)車關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展情況

從外軍無人陸上戰(zhàn)車發(fā)展情況看，雖然部分國家在某個技術(shù)方面有自己的突出優(yōu)勢，但總體上美國仍處于領(lǐng)先地位。美軍認(rèn)為：無人陸上戰(zhàn)車作為無人軍事自主系統(tǒng)中的重要一員，是陸基武器裝備發(fā)展的重要方向，其所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)主要包括戰(zhàn)場感知技術(shù)、平臺技術(shù)、控制系統(tǒng)技術(shù)和人機交互技術(shù)等。

1.1戰(zhàn)場感知技術(shù)

戰(zhàn)場環(huán)境感知技術(shù)是無人機動平臺中最重要的一環(huán)，無人機動平臺安全、穩(wěn)定行駛的重要前提是環(huán)境感知系統(tǒng)提供的環(huán)境模型、運動姿態(tài)和準(zhǔn)確可靠的定位信息。此類技術(shù)需要廣布的傳感系統(tǒng)和適應(yīng)性強的算法作為支撐，而美軍在相關(guān)領(lǐng)域早已展開了相關(guān)實驗研究：2015年美國陸軍裝備研究開發(fā)工程中心發(fā)布了“自主無人系統(tǒng)在GPS無效環(huán)境中的團隊合作”項目，主要研究自主無人系統(tǒng)感測、協(xié)作架構(gòu)以及在GPS無效時仍能擊中目標(biāo)的系統(tǒng)平臺所需的相關(guān)組件，這些技術(shù)將不僅適用于未來無人戰(zhàn)車，也適用于無人機及無人水下航行器的自主運行；美國卡內(nèi)·基梅隆大學(xué)的國家機器人工程中心研發(fā)的3D范圍感知技術(shù)和圖像處理技術(shù)能夠適應(yīng)煙霧、灰塵和雨雪等惡劣環(huán)境，使用智能分類器使無人陸上戰(zhàn)車安全地檢測并避開樹木、陡坡、溝渠、沖擊、巖石和圍欄等障礙物，還可以為無人戰(zhàn)車規(guī)劃最佳、最安全的行進路線。

1.2平臺技術(shù)

平臺可以為無人陸上戰(zhàn)車提供行進動力、基礎(chǔ)設(shè)備和電力，是無人陸上戰(zhàn)車運行的基礎(chǔ)，好的車輛平臺不僅能夠很好的搭載各類傳感器、武器裝備、動力系統(tǒng)，還要有良好的戰(zhàn)場適應(yīng)能力及通過能力。美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)國家機器人工程中心開展的“自主平臺演示”項目，主要用于整合和測試下一代無人陸上戰(zhàn)車技術(shù)，并與無人機技術(shù)相結(jié)合。項目組對懸架技術(shù)和配置、車體結(jié)構(gòu)、車輛驅(qū)動架構(gòu)、電池技術(shù)、冷卻方式和發(fā)動機等方面展開了研究。項目成功最終成為大型無人陸上戰(zhàn)車集成平臺，其關(guān)鍵性能參數(shù)包括每小時80公里的最高速度和自主執(zhí)行單車道更換的能力，于2009年對無人車輛進行了普遍推廣。

1.3控制系統(tǒng)技術(shù)

無人作戰(zhàn)車輛的自主性和智能水平在很大程度上取決于它的控制系統(tǒng)，包括從傳統(tǒng)的算法控制到分層學(xué)習(xí)、自適應(yīng)控制、中立網(wǎng)絡(luò)和多個機器人協(xié)作等更加復(fù)雜的算法。目前無人作戰(zhàn)車輛按其控制系統(tǒng)分類可分為遠(yuǎn)程操作型和自主型：依賴遠(yuǎn)程操作控制技術(shù)的無人車輛是由操作人員進行控制的，其所有的動作都通過操作人員的指令完成；而自主型無人陸上戰(zhàn)車無需人力控制器即可運行本質(zhì)上是一種自動的機器人，車輛使用傳感器掌握周邊環(huán)境，然后使用控制算法對其加以利用或者應(yīng)對。在此方面美軍仍然走在前列：如洛克希德·馬丁公司開發(fā)了“車輛控制站”（VCS）軟件，該軟件是一個完全集成的命令、控制和信息系統(tǒng)，可以用于控制無人飛機、無人陸上戰(zhàn)車以及各種無人彈藥，可以支持至少一個操作員工作站的多個車輛、傳感器、數(shù)據(jù)鏈路以及其他子系統(tǒng)的操作。

1.4人機交互技術(shù)

該技術(shù)的發(fā)展取決于無人車輛的控制方式，界面可以是操縱桿和監(jiān)視器控制面板，在被控制的情況下可以進行遠(yuǎn)程操控或更高級的操作?？▋?nèi)基·梅隆大學(xué)的國家機器人工程中心開發(fā)了用于無人駕駛地面車輛的頭戴式顯示器和輕型操作員控制單元，該遠(yuǎn)程操作單元使用距離傳感器和攝像機的輸入來生成車輛周邊環(huán)境的實時、三維、逼真的模型，使操作員可以從任何角度觀察車輛，更好地了解車輛的環(huán)境，幫助駕駛員在其路線上發(fā)現(xiàn)潛在的危險變化，如路邊爆炸物等。此外，2011-2012年間，密歇根大學(xué)車輛研究中心進行了“無人陸上戰(zhàn)車用戶界面的評估和性能建?！钡难芯?，為了增強情境感，研究人員使用遠(yuǎn)程機器人的虛擬現(xiàn)實視圖操作以給出機器人的鳥瞰圖操縱器的特寫鏡頭或許多其他有用的視圖。

2美軍無人陸上戰(zhàn)車典型運用

美軍將實戰(zhàn)中常用的無人地面作戰(zhàn)平臺按用途主要區(qū)分為4類：小機器人建筑和隧道搜索者、小型物流搬運機、無人僚機地面車以及自主狩獵殺手隊。這幾種裝備在實戰(zhàn)中都各自發(fā)揮不同的作用。

2.1小機器人建筑和隧道搜索者

此類地面車輛主要用于遠(yuǎn)程目標(biāo)以及城市等復(fù)雜地區(qū)的偵察以及爆炸物拆除。其自主性相對較低，主要以人工遙控為主，可配備高分辨率相機（紅外和夜視）、各類傳感器以及機械臂，發(fā)揮其移動性好、可穿越各種復(fù)雜地形以及多層次建筑物的優(yōu)勢，在作戰(zhàn)人員的操縱下，提前發(fā)現(xiàn)陷阱和隱藏的敵方部隊，拆除有危險的爆炸物。例如：QinetiQ公司為美軍生產(chǎn)的TALON地面機器人系列已經(jīng)在伊拉克和阿富汗執(zhí)行了約2000次任務(wù)，該系列作為一種小型遙控車輛，專為偵察及戰(zhàn)斗任務(wù)設(shè)計。

2.2小型物流搬運機

主要用于搬運物資，為士兵減輕負(fù)重，可以不依賴于遠(yuǎn)程操作員。戰(zhàn)場上重負(fù)荷的彈藥和物資會嚴(yán)重制約人員的機動速度及距離，而使用該類型車輛則可以有效為士兵減輕負(fù)重，增強其持續(xù)作戰(zhàn)能力。最典型的為波士頓動力公司的“大狗”：行進速度可以達(dá)到10km/ h，爬坡高度達(dá)35度，能夠承載150公斤的負(fù)重，可以使用控制系統(tǒng)保持平衡并在山地、泥濘道路、雨雪環(huán)境等各種地形正常機動并進行自主導(dǎo)航。

2.3無人僚機地面車

此類車輛是一種中等規(guī)模的無人地面戰(zhàn)車，主要為小規(guī)模的小型機械化步兵和裝甲部隊提供幫助?？梢酝ㄟ^對戰(zhàn)場的不斷偵察和觀察，向戰(zhàn)斗部隊提供重要情報信息；還可以憑借高科技相機、傳感器和機動性，不間斷地執(zhí)行偵察和守衛(wèi)工作；此外該戰(zhàn)車可以用于戰(zhàn)時的數(shù)據(jù)處理、安排目標(biāo)和檢測威脅，在士兵休息、露營或執(zhí)行其他任務(wù)時保障安全性。例如洛克希德·馬丁公司為美軍研制的“班組任務(wù)支援系統(tǒng)”（SMSS）作為班組支援無人平臺，可實現(xiàn)半主動控制及遙控控制，主要實現(xiàn)伴隨運輸功能，還可以搭載態(tài)勢感知及打擊荷載實現(xiàn)偵察、火力支援等任務(wù)。

2.4自主狩獵殺手隊

該類型車輛可以在各種地形和天氣條件下深入到戰(zhàn)場的前線進行伏擊和終止任務(wù)。此類型車輛主要用于代替士兵深入到地形復(fù)雜或者高風(fēng)險地區(qū)，依托其先進的傳感設(shè)備及高度的智能性執(zhí)行定點巡邏、偵察以及作戰(zhàn)任務(wù)，此類裝備自主性較高，大多處于研發(fā)試用階段。如美軍的MAARS重型無人地面車，能夠自動躲避致命傷害，具有模塊化設(shè)計、能夠插入多種任務(wù)組件，具備綜合態(tài)勢感知、近距離戰(zhàn)斗、偵察、巡邏、鎮(zhèn)暴等功能。

3對我軍無人地面裝備發(fā)展與運用的啟示

發(fā)展無人地面裝備是我陸軍軍事裝備轉(zhuǎn)型、打贏具有智能化特征的信息化局部戰(zhàn)爭的必由之路。而我軍在無人陸上戰(zhàn)車的研發(fā)與運用方面同美軍相比還有著較大差距。這需要著眼長遠(yuǎn)規(guī)劃發(fā)展路線，發(fā)揮軍民融合優(yōu)勢，將無人地面裝備融入作戰(zhàn)訓(xùn)練，促進我軍無人地面裝備體系建設(shè)快速發(fā)展。

3.1著眼長遠(yuǎn)設(shè)計發(fā)展路線

早在2017年，美陸軍訓(xùn)練與條令司令部即發(fā)布了《機器人與自主系統(tǒng)戰(zhàn)略》，詳細(xì)闡述了美陸軍未來25年在無人作戰(zhàn)領(lǐng)域的研發(fā)重點、能力建設(shè)目標(biāo)及實施途徑、方式、步驟等，以指導(dǎo)無人地面系統(tǒng)及無人機技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。而我軍無人陸上戰(zhàn)車還處于部分試驗論證階段，也沒有相關(guān)發(fā)展的指導(dǎo)性文件。我軍應(yīng)立足當(dāng)前無人地面裝備發(fā)展現(xiàn)狀，針對自身的作戰(zhàn)任務(wù)、技術(shù)儲備、研究特點來設(shè)計長遠(yuǎn)發(fā)展的路線圖，在戰(zhàn)略層面上制定相關(guān)的規(guī)劃和技術(shù)路線，以把準(zhǔn)未來無人地面裝備研發(fā)與運用的基本方向。

3.2發(fā)揮軍民融合優(yōu)勢

美軍在無人陸上戰(zhàn)車發(fā)展研究上不只依賴于其國家隊：國家機器人工程中心，許多軍火供應(yīng)商如洛克希德·馬丁、北美QinetiQ等公司在無人地面系統(tǒng)上均有著自己的亮點技術(shù)，其各有所長、相互協(xié)作促成了美軍無人地面裝備體系的快速發(fā)展。在我國無人地面裝備所需的部分關(guān)鍵技術(shù)如傳感技術(shù)、系統(tǒng)集成、AI技術(shù)、各類算法、自動駕駛技術(shù)等，需要發(fā)揮軍民融合優(yōu)勢，整合部隊作戰(zhàn)需求與地方技術(shù)優(yōu)勢，促進無人地面作戰(zhàn)裝備快速發(fā)展。

3.3研究作戰(zhàn)訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)

美軍在無人陸上戰(zhàn)車的運用上有著豐富的經(jīng)驗，在伊拉克、阿富汗戰(zhàn)場上，美軍使用了大量的無人地面裝備擔(dān)負(fù)城市偵察、爆炸物拆除、戰(zhàn)場巡邏監(jiān)視以及物資輸送等任務(wù)。我軍需有預(yù)見性地研究無人地面裝備的作戰(zhàn)運用與訓(xùn)練，加大無人地面裝備操作訓(xùn)練力度、融入聯(lián)合訓(xùn)練體系，以確保無人地面裝備快速融入作戰(zhàn)體系、發(fā)揮作戰(zhàn)效能。

參考文獻：

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（作者單位： 66242部隊）