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DARPA OFFSET项目最新进展
2018-04-03

[据美国国防高级研究计划局官网、《航空周刊》网站和《国防系统》网站2017年3月报道] 在城市作战环境中,廉价的无人系统蜂群对于地面作战部队来说既有可能是威胁,也有可能是有利的武器。数百架协同的无人系统蜂群可以扩展部队在城市中的作战范围,例如提供各种传感器、视角和分辨率的信息,以及更多的武器平台等。
因此,DARPA启动了“进攻蜂群战术”(OFFSET)项目,设想在未来让小型地面作战单元于复杂城市环境中使用250个或更多的小型无人机系统(UAS)和/或小型无人地面车(UGS)执行各种作战任务。利用和结合在蜂群自主和人-蜂群编队领域的最新技术,OFFSET项目想要快速发展和部署突破性的蜂群能力。
OFFSET项目的研制周期是42个月,目标是简化无人系统蜂群的规划和控制工作,让作战人员在时间紧迫、视线有限的城市环境中在数分钟内便可构建和部署全新的战术,并让蜂群自主适应编队规模的增减(改变范围达到50%)。OFFSET的项目是发展战术而不是平台,因此将使用商用货架无人机。
 项目第一阶段:使用50架无人机蜂群定位一个目标。
 项目第二阶段:使用100架无人机在城市中开展一次攻击。
 项目第三阶段:使用250个无人系统抢夺一片地域。

 项目最终的目标是使用250个或更多的无人系统在8个城市街区自主执行6小时的任务。
简化无人系统蜂群的规划和控制的关键一环是构建编程界面,其允许使用者快速产生或者改进战术。编程界面的根本目标是允许使用者仅需要思考战术术语而不是平台的细节或者交换的信息。例如使用者可以指定一片想让要蜂群绘图的区域,之后系统将会选择编程模块并告诉蜂群如何移动、如何使用摄像机等,之后把传感器的数据转换成地图。
系统承包商工作
作为系统集成商,诺格公司正在设计、研发和部署一种基于游戏架构的蜂群开放系统架构技术,以设计和集成蜂群战术。而另一家系统集成商,雷神公司正在研发一种虚拟现实(VR)界面,允许一名操作人员控制一大群廉价的无人系统。公司OFFSET项目的首席调研员沙恩•克拉克表示,公司已经测试了由50架无人机组成的蜂群,并计划继续扩充蜂群数量。
在试验中,无人机与使用平板电脑的“蜂群战术制定人员”通过WI-FI进行通信(项目的目标是使平台与通信无直接关联)。“战术制定人员”使用HTC Vive虚拟现实头盔和其他一些控制器与环境开展交互。目前,获得的数据仅用来支持实时决策,但是未来将增加存储功能。
由于与上百架无人机交互起来十分复杂,因此它们将被分为多个群,并分别管理。每群无人机可以显示它们的目标区域、给定的任务、电池寿命和通信链的状态。当然,操作人员也可以看到每架无人机的信息。整个蜂群就像一个ad-hoc网络,每一架无人机都是蜂群的节点。
目前,VR界面拥有一些简单的指挥能力,例如选择在蜂群中选择子群,命令它们移动到特殊的区域或者让无人机旋转飞行以不断获得周围环境的影像。一些无人机将配装拥有图像识别功能的光电摄像机,而其他无人机将使用具备三维绘图功能的激光雷达。除此之外,雷神公司还正在继续发展相关能力,例如使用VR环境描述将被绘制的区域,并选择无人机完成任务,之后利用话音指令绘制该区域。
克拉克表示:“在模拟环境中,使用拥有全新功能的传感器是很方便的,并可以据此制定各类战术。DARPA在BAA中给出的一个例子是,如果有一台可以看穿墙壁的摄像机,那么会产生出很多不同的蜂群战术。我们不仅关注目前的能力,也将关注未来。”
蜂群冲刺
OFFSET项目将开展多次“蜂群冲刺”活动,并通过征求流程选择一些“冲刺者”,在一些技术领域开展研究。项目的五个核心“冲刺”活动都将各自聚焦于一个核心推进领域:蜂群战术、蜂群自主、人-蜂群编队、虚拟现实和物理试验台,并计划每六个月进行一次试验。
雷神公司上述的VR界面也将提供给不同的“冲刺者”。同时“冲刺者”还将使用由微软公司研发的AirSim开放资源飞行模拟器以测试不同的蜂群战术。
第一个“蜂群冲刺”
去年,项目公布了首个“蜂群冲刺”活动,DARPA称其为“插曲1”,目标是产生蜂群战术,部署由50个异构系统组成的蜂群,在两个街区和15-30分钟内定位一个城市目标。第一个“蜂群冲刺”的相关能力包括绘图、标定进入和退出点、部署传感器网络和保持和人员的联系,相关的任务包括侦察、生成作战区域的语义学地图、和/或识别和击败可能的安全威胁。
DARPA刚刚确定了第一个“蜂群冲刺”的所有参与者:洛马公司先进技术实验室、翱翔技术公司、查尔斯河分析公司、马里兰大学、卡内基梅隆大学,并将在今年夏天开展试验(试验环境相对简单:街区中没有电线,建筑物内也没有打开的门),“冲刺者”将使用编成界面、虚拟和/或真实的试验台研发并测试各自的应用程序和战术。
第二个“蜂群冲刺”
为了继续快速推进项目和发展先进技术,3月26日,DARPA开始征求第二个“蜂群冲刺”的项目建议书。第二个“蜂群冲刺”活动聚焦于自主性的提高:在两个街区范围内,使用由50个无人机和无人车组成的异构蜂群在15-30分钟内隔离一个城市目标。“蜂群冲刺者”将使用现有或者发展全新的硬件(传感器、作动器和受动器)、算法、和/或创新的能力,开展有针对性的验证,展示在复杂城市环境中蜂群系统的作战优势。
第二个“蜂群冲刺”将开展物理和虚拟的试验,而参与第二个“蜂群冲刺”活动的“冲刺者”将有机会与1-2个系统集成商一起工作,以发展、评估战术和自主算法,并有机会同DARPA和系统集成商开展进一步的合作。
未来的“蜂群冲刺”活动将覆盖人-蜂群编队、虚拟环境和物理试验台。(中国航空工业发展研究中心 袁成)

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