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善用机器人技术赢得“机器人战争”胜利

来源:防务视点作者:叶东辉责任编辑:康哲2014-12-16 06:18

无人与自主系统发展动力与障碍并存

海军研究实验室研制的“卢卡斯”机器人。

新美国安全中心(CNAS)在《战场机器人Ⅰ:作战范围、持续能力与危情处置》这份报告中称,技术创新转化成军事用途往往需要关键的使能技术,例如无人与自主系统带来作战范围、持续能力与危情处置大幅增长对通信与能源技术同步发展的需求。机器人快速发展取决于以下关键使能技术:

(1)弹性通信链路。无人系统需要依靠自身自主程序配合与操控人员之间的通信以完成任务,在执行复杂任务时,一旦通信通道被切断或干扰,将使其执行任务变得十分困难,目前这类通信通常依赖卫星实现链接。控制无人机的指令链接带宽最低要求为0.1mbps(兆位/秒),而传感器数据传输所需带宽范围较大,例如雷达和光电传感器的带宽要求为1mbps,全动态视频为10mbps,高光谱成像等先进数据传感器要求高达100mbps,这就要求无人系统根据任务类型保证通信链路的带宽有一定弹性。对无人系统而言,其可靠的通信结构应包含7个方面:①卫星或其他常规通信能力;②配备空中通信层以防范卫星通信被切断,例如联合空中通信网络JALN。在反介入区域外,高空长航时无人机、无人艇等可扮演通信中继角色,为区域内的隐身平台提供通信支持;③低拦截概率(LPI)/低探测概率(LPD)通信技术;④无人车辆、无人潜航器等具备任务级自主能力;⑤机载数据处理功能减少带宽压力,通过机载计算机进行数据筛选,选取目标信息;⑥无人机自主调整位置,改变拓扑结构,实现网络自愈,解决通信节点受损和敌方干扰等问题;⑦发展成熟的条令、训练与程序,以适应战时可用带宽可能出现严重下降的情形。

(2)自主/自动化与人类认知。激发无人系统的潜能必须通过提高其自主性来实现,自动化程度的提高亦可减少通信以及控制指令需要,目前该领域最主要的发展方向之一是更先进的环境感知能力。无人系统的长处是重复结构化任务,速度、可靠性等都高于人类,而人类认知在适应环境变化、处理模糊性任务时优势明显,因此未来发展无人系统自主能力可借鉴人类认知。此外,也需增强传感器探测识别目标的能力,改进算法,提高使用武力的鉴别能力,同时必须处于人类控制范围内。

(3)续航能力需要先进电源的支撑。无人与自主系统杰出的续航能力需要有先进的电源加以保证,可穿戴式和负重机器人的发展程度受限于功率,智能电源管理系统作为解决方案之一,可通过智能调节传感器闲/忙时的功率支配提高续航力,但不能产生数量级般的飞跃。因此,因地制宜利用太阳能、波浪能、海洋温差能等可再生能源,结合燃料电池的发展推进电源技术的进步。此外,利用放射性同位素热电动力作为水下超长航时平台的安全动力也十分值得讨论。