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外军无人地面车辆发展分析  

2008-04-22 13:34:08|  分类: 装备科技H |  标签: |举报 |字号 订阅

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无人地面车辆(UGV,亦称机器人)是一种能够受控或自主完成复杂地形机动、辅助或取代人类完成特定作战,保障任务的无人驾驶地面机动平台,是信息技术与工业技术高度复合发展的产物,是人类传统作战行动在陆战场上的延伸。

发展背景

无人地面车辆在近期的阿富汗战争和伊拉克战争中得到广泛应用,在未爆弹药处理、预警侦察,安全巡逻、战场救护、简易爆炸装置探测、探扫雷、城区辅助作战和后勤保障等很多战术作战领域发挥了重要作用,大大节省了人力,减少了伤亡。各国从实战使用中充分认识到,在未来地面作战中,无人地面车辆将成为信息化装备体系的重要组成部分、减少人员伤亡的重要手段、提高战术精确打击能力的有力保证,尤其是在战术预警侦察方面,灵活机动,不怕牺牲的无人地面车辆能够深入危险地域和侦察盲区实施侦察,将逐渐成为地面战场战术信息获取和发布的重要装备。航空航天预警侦察虽然可以在战略层次为军队制定作战计划提供支持,但却难以满足地面作战的战术需要,而无人地面车辆则可在战术层次为地面作战部队提供更为详尽的战场信息,成为提高战场态势感知能力的重要手段。在未来作战需求的牵引下和信息技术发展的推动下,世界各主要国家目前都在大力开展相关技术攻关,使无人地面车辆呈现出方兴未艾的发展势头。

发展和应用现状美国

(1)未来战斗系统无人地面车辆

美国陆军研制的无人地面车辆主要是属于未来战斗系统(FCS)的多功能通用,后勤机器人车辆(MULE,亦译为“骡子”)和小型机器人车辆。用于支援地面,空降突击作战的“骡子”的主体部分是2.5吨重的通用作战平台,平台上安装了用于进行徒步作战的中央控制装置和用于半自动作战和随从作战的自主导航系统。“骡子”的6×6轮式通用作战平台的每一个轮子都装备有独立的铰接式悬挂装置,使其能跨越障碍物,并能在瓦砾和其他复杂地形中穿行。自主导航系统能够对平台周边环境进行自动探测,对行走路线进行实时计划,根据复杂地形的特点对车辆进行控制,具备在较少人员直接干预下完成多种作战任务的自主作战能力。“骡子”能够使用直升机吊运,能够携载1900~2400磅(860~1088千克)的任务设备,能够使用地面远距离地雷探测系统探测、标记和排除反坦克地雷。

小型机器人车辆将以iRobot公司的由探测装置、搜索装置和爆炸器材处理模块组成的“派克波特”(Packbot)机器人为基础进行研制,只是体积更小,重量更轻。目前有850部“派克波特”正在阿富汗和伊拉克进行作战使用,并在战争中发挥了重要作用。2002年,美军为驻阿富汗部队装备了安装有彩色和微光摄像机的“派克波特”,多次帮助美军士兵在山区安全地完成了洞穴搜索任务,在阿富汗的群山里探测“基地”与塔利班残余分子隐藏起来的武器,包括藏匿在牛羊尸体中的爆炸物。“派克波特”于2003年被部署到伊拉克,用于帮助美军士兵完成城市作战和危险地域侦察任务。在2004年11月的费卢杰城市作战中,改进型“派克波特”成为城市复杂地形战场态势感知的关键手段。

美国陆军于2007年2月在布利斯堡和白沙导弹靶场对FCS成功地进行了包括使用无人地面车辆对一系列建筑物进行清理在内的“实验1.1”试验演习。由于能够通过数据链路及实况视频和“阿帕奇”直升机,“悍马”车和无人机进行信息交换,在和清理部队的比赛中,“派克波特”大获全胜。

(2)已装备使用的其他无人地面车辆

美国福斯特·米列公司研制的“魔爪”(Talon)机器人曾经在波斯尼亚成功地排除过手榴弹,也曾在世贸大楼的废墟中参与搜救工作。2001年装备驻阿美军用于实施战场侦察任务和致命化学与放射性物质探测任务。目前它在伊拉克和阿富汗已经执行了2万多次任务。以“魔爪”为基础,美英两国于2004年1 1月开始研制“剑”(SWORDS,“特种武器观察、侦察、探测系统”的英文缩写)机器人。2005年3月,美国陆军首次在伊拉克战场上部署了18部携带有自动火力攻击武器(一挺M240型762毫米机枪或M249型5.56毫米机枪,“巴雷特”12.7毫米阻击步枪和其他轻武器)的“剑”机器人,每分钟能发射1000发子弹。“剑”是第一种参加与敌方作战的无人地面车辆,标志着无人地面车辆开始向武装型发展。

2004年5月,驻伊美军接收到第一批改进型MARCbot型无人地面车辆,用于探测简易爆炸装置,还能快速测量可疑目标的重量。2005年8月,美军快速装备组为驻伊、阿美军采办了330套MARCbot型无人地面车辆。这种用于探测路边炸弹的无人地面车辆曾在一周内发现了32个可疑目标,其中26个被证实为路边炸弹,使用效果良好。

(5)正在研制的其他无人地面车辆

2006年2月,美国iRobot公司的运输型R-Gator无人地面车辆试制成功,能够执行安全巡逻、预警侦察、装备运输《可携带约634千克负载》等任务。通过人工操纵或遥控,R-Gator还能够跟随士兵沿指定道路前进,帮助士兵背背包,扛武器,使士兵能节省体力集中精力于主要战斗任务。

美国国防高级研究计划局(DARPA)正在研制“碾碎机”无人地面车辆,美国海军陆战队正在研制“斗士”战术无人地面车辆和轻型“龙腾”机动式地面传感器系统。除“骡子”外,洛克希德马丁公司还决定白行投资研制能为特种部队提供更强战场态势感知能力的“班组任务支援系统”《SMSS》无人地面车辆项目。SMSS可以采用无人或有人两种操控方式,具备全地形作战能力,能够满足作战部队任何时间和任何地点的作战需求,为轻型部队和早期进入部队承担运输、后勤支援以及伤员后送等任务。

另外,美军还正在研制一种战场救伤无人地面车辆,它可以在敌火力覆盖的区域自主寻找伤员,并能对伤员实施战场急救。

欧洲

德国智能机器人研究和应用在世界上处于领先地位。现装备以扫雷和爆炸物清除机器人为主,如“清道夫”2000扫雷车,“犀牛”扫雷车。Rode爆炸物清除机器人、GARANT-3多用途机器人等。德国正在进行“普莱默斯”(PRIMUS,“智能机动式无人驾驶系统项目”的英文缩写)技术演示项目,目的是为半自主化的无人地面车辆开发和集成先进技术,使用的试验平台是数字化“鼬鼠2”装甲车。

德国洛波沃契公司已研制成功用于执行预警侦察,爆炸物清除和未爆弹药处理等任务的“阿山多”(ASENDRO)无人地面车辆和功能类似“骡子”的AUG-V8无人地面车辆。前者用于装备特种部队,能够搬运危险物体,能够进入拥挤空间,通过变换外壳就能将其任务功能从爆炸物清除转换到预警侦察,后者用于装备德国陆军(现已装备300辆),能够携带800千克的任务负载,具备预编程半自主作战能力,能够探测并跨越障碍物。该公司正在研制的另外两个无人地面车辆项目是“莫斯罗”(MOSRO)机动安全机器人和“奥佛洛”(OFRO)安全巡逻车,前者为预编程机器人,作用时间16小时,用于执行预警侦察任务和探测入侵者后者装备热威像探测器,可以探测外部运动和识别车辆,作用时间12小时。这两种车辆都能安装核生化探测传感器。洛波沃契公司还计划研制能够投掷到建筑物内的微型无人地面车辆。另外,德国艾伦·先锋公司已经为其“先锋”Mk2D小型无人地面车辆研制了新型数字系统,并正在考虑研制“自杀式”机器人,即研制一种低成本的,使用后无需回收的机器人。

英国现装备的机器人车辆主要有“土拨鼠”和“野牛”机器人、“手推车”爆炸物清除车、“独眼巨人”Mk3轻型通用机器人、“搜索者”排爆机器人等。目前的主要研究项目有“未来工程坦克”(FET)、“小猎犬”战斗工程牵引车和“地雷探测、标识和处理计划”(MINDER)。

法国现装备的机器人有SAEMC800爆炸物探测机器人、RM35机器人,TSR200机器人,Minirob微型爆炸物清除机器人等。在研项目主要有“自主式快速运动侦察车”(DARDS)和为了压制目标而进行目标侦察与捕捉的“赛兰诺”(Syrano)战场侦察机器人。“赛兰诺”是法国陆军研制的空地一体作战系统的组成部分,主要用于在城市作战环境下执行侦察任务。

轻小型便携式机器人能够帮助徒步士兵在城市作战和街区近距离巷战(CQB)中解决很多问题。瑞士迈克若斯威斯公司研制的“间谍机器人”是一种低矮的便携式无人地面车辆,它使用灵活,易于执行多种野外任务,能够在建筑物内和车辆底部进行搜索,为护送队探测隐藏在其他物体中的障碍物。该公司还正在研制一种更小的“微型间谍机器人”,它由可以拿在士兵手-中或挂在腰带上的机器人本体、装在背包中的控制装置和挂在手臂上的显示器组成,重约1~2千克,能够在150米的范围内进行无线遥控操作。

以色列

以色列埃尔比特公司和以色列飞机工业公司目前已分别研制成功“前卫”自主式无人地面车辆和“守护者”无人安全车,这两家公司已决定成立一个合资公司互相取长补短,共同在无人地面车辆市场上做出更好的成绩。合资公司将以“前卫”和“守护者”为基础,研制一个名为“前卫守护者”的由12种车型组成的系列化无人地面车辆。“前卫守护者”为第三代无人地面车辆,将采用飞机工业公司的导航技术和埃尔比特公司的控制系统,能够执行一系列任务,如环形防护,护送,预警侦察,进攻作战(配用遥控武器系统)、后勤支援、通信中继以及传统的爆炸物清除和未爆弹药(UXO)处理等。“前卫守护者”携载3部电视摄像机,拥有2个数据传输通道和1个音频链路,能够和其他装备(包括无人机)建立通信联络和进行数据传输,能够容易地融入到以网络为中心的作战环境中,将在陆军数字化网络中发挥重要作用。该项目的下一个研制重点是增强障碍物规避能力和决策能力,然后是向全自主化发展。

除合作研制“前卫守护者”大型无人地面车辆外,埃尔比特公司还独立研制了可以用于城市作战和街区近距离巷战的多功能情报便携式机器人《VIPeR》,以期在小型无人地面车辆市场找到立足之地。VIPER能够加装的任务组件包括前视红外装置,具备昼夜观测能力的摄像机,爆炸物探测装置和破拆装置、带有望远摄像机和激光指示器的9毫米“乌齐”(UZI)微型冲锋枪、榴弹发射器、4英尺(约1.22米)长的机器人手臂等。VIPER能够爬楼梯,翻越诸如瓦砾之类的障碍物,能够探测简易爆炸装置和伪装炸弹,对前方的敌人和危险发出警告,使徒步士兵远离危险。完成作战鉴定后,以色列国防军的每个步兵排都将装备一个VIPER。另外,该公司还研制了“阿韦多·2004”(Avidoor-2004,其中的“Avidor”是“适用于沙漠和公路的自主车辆”的英文缩写)机器人。它安装了用于进行自动变速,方向控制、加速和刹车的传动装置和伺服装置,还安装了电视、激光雷达,超声装置和雷达,用于进行障碍物探测和道路识别。

北约研究组

由欧洲机器人公司总裁佛兰克·斯内德于2006年4月发起成立的无人地面车辆军事应用北约研究组(成员国包括美国、英国,法国,德国,加拿大、瑞士、比利时、荷兰,波兰、瑞典等27个欧美国家)致力于在主要的无人地面车辆之间实现模块化和互操作,目前正在为无人地面车辆制订发展路线图和标准。北约研究组已经提出研制规格一致、功能各异的无人地面车辆的发展思路,用于执行预警侦察、扫雷、安全巡逻、战场运输等任务。北约研究组已为各种类型的无人地面车辆制订了技术和性能标准,如为执行运输任务的无人地面车辆制订的基本标准是能够在所有地形上为徒步士兵运送补给品、连续作业时间应超过48小时、重量应不超过100千克。对它的高端要求是具备通信能力,自我防御能力和对所有与它接触过的车辆的记忆能力。北约研究组认为所有类型的无人地面车辆都必须具备机动能力、无线通信能力、安全防护能力和多点通信能力。预计北约研究组的第一个演示样机将是具备核生化检测、预警侦察和电子对抗功能的无人地面车辆。

另外,北约研究组还要求发展欧洲版的DARPA多功能机器人项目。DARPA要求多种机器人能够自主地在一起工作,并能够区分出事件的优先顺序。

除上述国家和组织外,其他国家也在开展无人地面车辆的研制,如加拿大的“改进型地雷探测计划”。意大利、法国和西班牙联合开展的“先进移动机器人”项目、西班牙的“罗德”轮式无人地面车辆以及俄罗斯的“越野车—M3”超轻型移动式机器人等。

发展趋势

具备“随从”作战能力的无人地面车辆将成为发展重点

“随从”作战模式通常要求无人地面车辆先于作战部队行动,如要求小型无人地面车辆实现对单兵,班排的随从,中型无人地面车辆实现对连,营的随从,重型无人地面车辆实现对旅、师的随从。美军现役无人地面车辆在实战运用中已经逐渐体现出“随从”特点。在伊拉克“战后维稳”行动中,美军多次使用“派克波特”和”魔爪”进行单兵和班排的辅助作战,它们先于士兵进入危险街道和建筑物进行侦察,很好地保持了己方士兵和敌人的距离,弥补了城市作战中对进攻方的不利因素,降低人员伤亡的同时提高了城市作战效能,并使“地面非接触作战”成为可能。因此,具备“随从”作战能力的无人地面车辆将成为发展重点。

武装型和全自主式无人地面车辆在短期内还难以取得实质性进展

研制无人地面车辆的最初目的是帮助士兵进行爆炸物清除。目前,世界各国军队和工业界正在扩大无人地面车辆的使用范围,帮助士兵执行更多的作战任务,如预警侦察,监视敌情、占领阵地、扰乱敌军。伤员后送和后勤支援等,而直接替代士兵进行作战的武装型无人地面车辆也已初具雏形,如美英两国联合研制“剑”机器人已经在伊拉克进行了实战试用。目前多个国家正在对武装型无人地面车辆进行努力探索,多数公司认为,它们研制的无人地面车辆能够安装某种武器,如机枪、榴弹发射器或遥控武器站而具备武装型无人地面车辆的特点。倒如,洛克希德·马丁公司的长期目标是在提高SMSS的预警侦察能力的同时,研制武装型SMSS。但是,北约研究组认为,由于关键技术目前还没有取得突破,武装型无人地面车辆在未来20年内仍不会取得实质性进展,而美国陆军也已经搁置FCS分系统之一——武装机器人车辆的研制。

长里程无人地面车辆对形成空地一体无人作战能力至关重要

目前,各国都非常重视无人地面车辆与无人机协同作战能力的研究,如美军陆航及导弹研发工程中心开展的“合作无人地面攻击机器人及协同作战计划”项目研究。该项目包括一辆指挥车、一辆装备Mk19榴弹机枪的“悍马”无人地面车辆和一架“大乌鸦”无人机。在2005年的演示中,作业手遥控“悍马”车沿道路行进,同时无人机进行地域侦察,侦察到目标后将坐标传送回控制单元。作业手确定坐标后,“悍马”车上的Mkl9榴弹机枪将会对目标进行瞄准和打击。“悍马”车在行进过程中始终会锁定目标,以确保打击效果。随后无人机对打击效果进行评估。另外,美国的“派克波特“已在试验中实现了与直升机和无人机的信息交换,以色列的“前卫守护者”也将能够与无人机进行通信联络和数据传输。

虽然上述试验取得了成功,但是目前限制整个无人协同系统的一个瓶颈就是续航里程不足,难以满足高强度,长时间作战需求。不过,随着混合动力技术、燃料电池技术等动力技术的进步和实用化,未来的长航时无人机和长里程无人地面车辆将能够满足战场需求,两种甚至多种无人平台的协同作战将形成真正意义上的“非接触”作战模式,从而使军队具备跨时代的非接触空地一体无人作战能力。

从整体上看,虽然无人地面车辆已经取得了很大进展,但是由于陆地导航的复杂性,无人地面车辆当前尚未达到无人机的成熟水平。它们的最大不同是,无人机在开阔的空中执行任务,只要有全球定位系统和测高仪即可,而无人地面车辆却需要在地面“跋山涉水、翻墙穿林、过街入室”,导航难度更大。可以预料,未来的无人地面车辆智能化程度再高,也不可能完全取代士兵作战,只能是最大程度地减轻劳累、减少伤亡。人们可以要求无人地面车辆具备某些特定能力,但不大可能研制出什么事情都能做的“全能型”无人地面车辆。

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