Съвместната работа на пилотирани и безпилотни системи е ефективен фактор за повишаване на бойната ефективност на американската армия. Развитието, което се развива във всички клонове на въоръжените сили, обещава драматична качествена промяна в способностите. Тази статия разглежда някои от програмите и ключовите технологии в тази област
Американската армия е първата, която започва разработването на концепцията за съвместна работа на пилотирани и безпилотни системи (SRPiBS), за първи път през 2007 г., като прави опит с помощта на специално устройство да установи взаимодействие между безпилотни летателни апарати (БЛА) и хеликоптери. След това видео терминалите OSRVT (One System Remote Video Terminal) от Textron Systems (тогава AAI) бяха инсталирани в задната част на хеликоптерите UH-60 Black Hawk на американската армия.
Изискването беше 36 хеликоптера да получат армейската система за управление и управление (A2C2S), за да се повиши нивото на познаване на ситуацията на командира на хеликоптера при приближаване към района за кацане. След интегрирането на системата A2C2S, технологиите и механизмите за сътрудничество постепенно започнаха да се развиват.
Въпреки че първоначалното развитие на способностите на SRPiBS по време на операцията на американците в Ирак беше инсталирането на допълнително оборудване в пилотската кабина, този подход беше изместен от интегрирането на технологии - чрез разработването на концепцията SRPiBS 2 (възможността за взаимодействие на 2-ро ниво), което позволява показване на изображения на пространството зад кабината на съществуващи дисплеи. В същото време архитектурата и подсистемите на OSRVT позволяват напълно да се запазят всички възможности за представяне на наличната информация от сензорите на пилота.
Възможностите на SRPiBS са достигнали значително развитие и тяхното значение за американската армия се демонстрира от настоящата програма за реорганизация на батальйони от ударни хеликоптери AN-64 Apache, оборудвани с БЛА Shadow.
През март 2015 г. 1 -ви батальон във Форт Блис смени знамето, превръщайки се в 3 -та ескадрила и първата от 10 щурмови разузнавателни части, които армията щеше да сформира.
След приключване на прехода всяка бригада от бойната авиация на дивизията на армията ще разполага с батальон от 24 щурмови хеликоптера Apache и рота от 12 БПЛА MQ-1C Grey Eagle, както и десантно-разузнавателна ескадрила с 24 хеликоптера Apache и 12 БЛА Shadow.
Първоначалните възможности направиха възможно механизмите на SRPiBS да достигнат нива на взаимодействие 1 и 2 в съответствие със стандарта STANAG 4586 (непряко приемане / предаване на данни и метаданни към / от БЛА и директно приемане / предаване на данни и метаданни към / от БЛА, съответно), понастоящем армията се стреми към ниво 3 (контрол и наблюдение на бордовото оборудване на БЛА, но не и самото) и в дългосрочен план е насочено към постигане на ниво 4 (контрол и наблюдение на безпилотни летателни апарати с изключение на изстрелването и връщането).
Основната задача на армията в процеса на създаване на механизми за съвместна работа е разполагането на RQ-7B Shadow V2 UAV и по-специално въвеждането в експлоатация на нейния общ тактически канал за предаване на данни TCDL (Tactical Common Datalink). TCDL предлага значителни ползи, като осигурява повишени нива на оперативна съвместимост и криптиране и преместване на трафика от претоварената част от спектъра към Ku обхвата.
Докато армията е в състояние да комбинира своите БЛА Shadow и Grey Eagle с хеликоптери, настоящият фокус е върху тактическата авиация.„От тази гледна точка Shadow е гръбнакът на системата за взаимодействие, а Grey Eagle само увеличава способността си да взаимодейства с други платформи. С преминаването от най -ниските към най -високите нива на взаимодействие, натрупахме сили и опит да преминем към ниво 4 “, казва полковник Пол Крейви, ръководител на Службата за развитие на доктрините и бойно обучение за безпилотни летателни системи.
Армията постепенно въвежда платформите Shadow V2 и ще продължи да го прави до края на 2019 г., каза Крейви и добави, че „армията разработва тактики, методи и последователност и доктрина паралелно с това разполагане. SRPiBS все още е само в началото на своето пътуване, но субединиците започват да включват тези тактики в бойната си подготовка … една от субединиците разгърна всичките си системи в бойна операция, демонстрирайки първоначалните възможности за съвместна работа."
От август 2015 г. до април 2016 г. ескадрила 3 беше разположена в Близкия изток в подкрепа на операциите „Спартански щит“и „Непоколебима решителност“, което даде възможност за оценка на механизма на сътрудничество в реални условия. Ограниченията в експлоатацията на хеликоптери Apache не позволяват на единиците да използват пълния набор от възможности. Крейви обясни: „Тази щурмова разузнавателна хеликоптерна ескадрила е извършила много повече независими полети на БЛА, отколкото те имат съвместни операции с тях … На този етап в реални битки, ние наистина нямаме възможност да видим пълната гама от близки битки или да получим достатъчно опит в съвместната работа."
Полковник Джеф Уайт, ръководител на разузнавателни и щурмови операции в Службата за развитие на доктрината и бойно обучение, заяви, че са положени значителни усилия, за да се поучат от натрупания опит и да се анализират резултатите от работата, извършена след ученията, както и да се разработи план за бойна подготовка и инфраструктура за операции на SRPiBS.
„Една от областите, в които работим с всички заинтересовани страни, е разширяването на учебната база. Способността да се учи на реални платформи, както и на виртуални системи с индивидуално и екипно обучение, каза Уайт. - Част от обучението се провежда на нашия инструктор Longbow Crew Trainer [LCT] и Universal Mission Simulator [UMS]. Използването на LCT и UMS е важна стъпка в правилната посока."
Тези системи ще помогнат за частично решаване на проблема с ограничаването на достъпа до комбинираното въздушно пространство и наличието на „реални“платформи, както и за намаляване на разходите за обучение.
Полковник Крейви отбеляза, че голяма част от развитието на концепцията SPS & BS протича в съответствие с очакванията и допринася за подобряване на точно възможностите, за които е проектирана. „На ниво единица тя се изпълнява в съответствие с това, което сме замислили. С нарастването на възможностите за преминаване към по -високи нива на взаимодействие може да видим, че ще се появят някои нови техники, които нашите момчета могат да използват. И в момента те ги използват, за да правят основни неща, както сме възнамерявали."
Докато използването на бордово оборудване за безпилотни летателни апарати за наблюдение, разузнаване и събиране на информация е най-достъпната функционалност и може да се превърне в очевиден фактор за бързото увеличаване на способностите, Крейви отбеляза, че има нарастваща осведоменост сред всички видове сили, че другият хардуер може да осигури по -широки ползи. „Има голямо търсене на война с използването на електронни / радиотехнически средства и обозначаване на целите с помощта на БЛА платформи, което ни позволява да разработим механизми за съвместни действия на пилотирани и безпилотни системи. Стартираме безпилотен летателен апарат, който открива радиочестотни сигнали от вражески позиции и ги предава директно на хеликоптери Apache, които след това изработват тези позиции."
Както отбеляза Уайт, потенциалът за използване на възможностите на SRPiBS, в допълнение към вече съществуващите схеми, придобива все повече признание в други видове въоръжени сили. „Една от областите, върху които искаме да се съсредоточим, са бойните операции по комбинирани въоръжения на базата на сухопътните сили. Но може би сферата, чието непрекъснато разширяване наблюдаваме, може да изглежда доста неочаквано - съвместни действия за комбинирани въоръжения … тоест съвместна работа, не само с използването само на армейски сили и средства, но и с участието на общи сили и средства. Стремим се да разработим тази посока, за да повишим ефективността на всички клонове и клонове на въоръжените сили."
Също така, ключът към подобряването на SRPiBS е подобряването на платформата Shadow V2, редица от които вече са разгърнати или се планира да бъдат разгърнати.
„Най-видимото подобрение, вече внедрено на платформата Shadow, е авиониката с висока резолюция“, каза Крейви. "Това помага за решаването на най -големия проблем на Shadow - силни акустични сигнати за видимост на платформата."
Крави обясни, че бордовото оборудване на БЛА на Shadow V2 включва оптична разузнавателна станция L-3 Wescam MX-10, която прави фото и видео запис с висока резолюция, което позволява на дрона да работи на по-голямо разстояние от целите, докато нивото на демаскиращ шум.
По -нататъшното развитие на самолета V2 е насочено към възможността за установяване на комуникация с помощта на протокола Voice over Internet (глас по интернет протокол) и предаване чрез програмируеми УКВ радиостанции JTRS. За специални задачи БЛА Shadow V2 е оборудван и с радар за синтетична апертура IMSAR.
Електроцентралата все още е пречка за БЛА Shadow и затова се планират по -нататъшни подобрения заедно с мерки, насочени към увеличаване на устойчивостта на атмосферните условия, което ще позволи на устройството да работи при същите условия като хеликоптера Apache.
Бил Ърби, ръководител на безпилотни системи в Textron Systems, каза, че софтуерът версия 3 за Shadow в момента се въвежда, като версия 4 е насрочена за средата на 2017 г.
„Разработихме много труден план за внедряване на софтуер с армията, в миналото бяха внедрени уникални индивидуални подобрения и актуализации, както бяха готови. Това, което направихме, беше да разработим строга схема за добавяне на няколко промени наведнъж “, обясни Ирби.
„Понастоящем системата е в състояние да изпълнява софтуерна версия 3 на ниво Interop 2, така че пилотите на хеликоптери на Apache могат да получават изображения и данни в пилотската си кабина директно от БЛА без забавяне, те могат да виждат цели в реално време. Внедряването на софтуера в средата на 2017 г. ще ни позволи да достигнем нива на взаимодействие 3/4, което ще даде възможност на пилотите да контролират камерата на безпилотния летателен апарат, да определят нови точки, които да следват, да променят маршрута си на полет, а също така да осигурят по-добра видимост при изпълнение на разузнавателни задачи “, добави той.
Според Ърби дронове Shadow също ще могат да работят заедно с други платформи в по -широко бойно пространство. „Тъй като възможностите на SRPiBS и канала за предаване на данни на дрона са цифрови и имат отлична съвместимост, всяка система, съвместима със стандарта STANAG 4586, може да бъде интегрирана в БЛА Shadow. Това означава, че можем да установим комуникация с помощта на механизма и технологията SRPiBS с движещи се бронирани превозни средства, самолети и кораби с екипаж и безпилотни кораби."
Ърби каза, че компанията е разработила концепции, които свързват автоматичния надводен апарат CUSV (Common Unmanned Surface Vessel) с UAV Shadow, разширявайки обхвата на платформата за редица офшорни мисии. Той също така отбеляза, че вариантът M2 на дрона Shadow ще има стандартна връзка за данни TCDL и първоначално ще може да използва SRPiBS.
Извън САЩ други оператори на дронове Shadow са изразили интерес към възможностите на SRSA, каза Ърби, включително Австралия, Италия и Швеция.
Подобряването на компонентите за наземно управление трябва да разшири кръга от потребители на механизмите SRP & BS. Цялостният мащабируем интерфейс, който ще се превърне в една от основите на професионалното израстване на оператора на безпилотни летателни апарати на американската армия, ще прилича повече на „приложение“, отколкото на някаква конкретна част от оборудването. Операторите ще могат да се свързват с всяка система за управление, която искат да използват, и в зависимост от изискванията на бойната мисия, те ще имат различни нива на контрол върху платформата, с която работят. Например, ако пехотата, разположена отпред, работи чрез този интерфейс, тогава те ще получат само основен достъп и контрол над бордовото оборудване на малък БЛА, за да повишат нивото си на командване на ситуацията на близко разстояние, докато артилерийските части или екипажите на хеликоптерите ще могат да имат по -високо ниво на управление.полет на самолета и неговите бордови системи.
Терминалната технология на OSRVT също се движи напред и наскоро разработеният Инкремент II има нов интерфейс човек-машина и подобрена функционалност.
OSRVT Increment II е двупосочна система с подобрени възможности, която Textron Systems нарича ниво на оперативна съвместимост 3+. Системата ще позволи на войниците на бойното поле да контролират оборудването на дрона, те ще могат да посочат областите на интерес и да предложат маршрут на полет на операторите на БЛА.
Актуализацията включва нов хардуер и софтуер, включително двупосочна антена и по-мощни радиостанции. Новият HMI се предлага под формата на лаптоп Toughbook със сензорен екран.
За Министерството на отбраната на САЩ и друг клиент софтуерът вече работи на Android. Изображения и данни от системата Increment II също могат да се разпространяват между възли в мрежова мрежа, въпреки че това не е част от плановете на американската армия. Австралийската армия възнамерява да внедри двупосочен терминал OSRVT на своите платформи Shadow.
Полковник Крейви също отбеляза, че зареждането на нов софтуер в системата дава на операторите ниво 3 взаимодействие.
Подобрен SRPiBS
В момента американската армия оценява така наречените възможности на SRPiBS-X, което според тях ще позволи на хеликоптера AN-64E Apache Guardian да работи заедно не само със своите БЛА Shadow и Grey Eagle, но и с всеки съвместим БЛА. управляван от ВВС, ВМС и от морската пехота.
SRPiBS-X ще поддържа взаимодействие на Layer 4 със самолети, оборудвани с комуникационни канали от обхватите C, L и S. 2019 година. През януари тестването в реални условия на концепцията SRPiBS-X приключи и беше публикуван доклад въз основа на техните резултати.
Най-амбициозните разработки на американската армия в областта на технологиите SRPiBS обещават възможности до известна степен дори по-напреднали в сравнение с възможностите на концепцията SRPiBS-X.
Програмата за синергично безпилотно пилотирано интелигентно екипиране (SUMIT) за синергично интелигентно сътрудничество между пилотирани и безпилотни системи се управлява от Центъра за изследване на авиацията и ракетите на армията на САЩ. Програмата има за цел да развие такива способности, като например способността на оператора да контролира и координира няколко дронове едновременно, за да увеличи безопасното разстояние (без да е необходимо да влиза в зоната на ПВО на противника) и да увеличи жизнеспособността на пилотираните самолети. Освен това в бъдеще съвместната работа на различни системи ще се превърне в един от факторите за увеличаване на бойните възможности.
Програмата SUMIT е насочена към оценка на въздействието на постигнатото ниво на автономност, инструменти и технологии за вземане на решения на интерфейса човек-машина върху механизмите на SRPS. Многоетапната работа започва с разработването на специални симулационни системи, които ще бъдат последвани от независима оценка на системите, използващи симулации, и евентуално демонстрационни полети през следващите години. Опитът, натрупан от програмата SUMIT, се очаква да помогне за определянето на времето и нуждите, свързани с прилагането на автономните и концепции за работа в екип на проекта Future Vertical Lift.
През 2014 г. американската армия подписа договор с Kutta Technologies (сега подразделение на Sierra Nevada Corporation) за разработване на компонент за изявление на полетна мисия за програмата SUIVIIT. Компанията също така използва своя опит тук в разработването на широко разпространения двупосочен дистанционен видео терминал (BDRVT - подобрена версия на OSRVT) и контролен комплект за ARMS, разработен в сътрудничество с Службата за приложни авиационни технологии.
Система за изявление на мисията на SUIVIIT ще позволи на пилота да управлява свой собствен самолет или хеликоптер, да види кои дронове са налични, да избере необходимите и да ги групира с интелигентен тип взаимодействие, осигурено от когнитивни средства за вземане на решения.
Контролният комплект SRPiBS вече поддържа ниво на оперативна съвместимост 4 и има интерфейс със сензорен екран. Системата позволява на оператора да минимизира количеството въведена от него информация, за да издаде задача на платформата, процесът се осъществява чрез модалности (докосване, жест, позиция на главата).
Разширените функции за управление ще позволят на пилота, използвайки сензорния си дисплей, да командва сензора на дрона да улови и проследи обект или да наблюдава участък от пътя с посочване на началната и крайната му точка. След това системата задава параметрите на полета на БЛА и управлението на своите системи, за да получи в резултат на това необходимата информация. Kutta Technologies също обяви разработването на възможности за глас, движение на главата и контрол с жестове.
Програма Лоялен Уингман
Въпреки факта, че армията вече използва част от възможностите на SRPiBS в реална операция, ВВС на САЩ искат да разработят по -напреднала концепция за сътрудничество за своите платформи, която ще включва по -високи нива на автономност на безпилотния компонент (в за изпълнение на предвидените видове бойни мисии) и ще изискват усъвършенствани дронове за изпълнение на поставените цели. Ръководител на програмата Loyal Wingman е Изследователската лаборатория на ВВС на САЩ (AFRL).
„Ние фокусираме нашата програма върху създаването на бордови софтуер и алгоритми, които ще позволят на системата да реши как да лети и какво трябва да се направи, за да се изпълни мисия“, казва Крис Кърнс, програмен мениджър на AFRL за автономни системи.
Кърнс каза, че освен да оценяват технологията, необходима за летене, те проучват и какво е необходимо за безопасното летене в споделено въздушно пространство и за самостоятелно изпълнение на задачи. „Как дронът може да промени маршрута по време на полета, за да изпълни задачата си, и как разбира къде се намира във физическото пространство, както и на какъв етап от задачата си е той. Нека разрешим тези въпроси и това ще се превърне в незаменим елемент от военните операции “.
Керне обаче отбеляза в същото време, че самолетът ще работи в границите на определената мисия. „Тази мисия е предписаната за него и нищо повече. Отговорността на командира на ВВС е да определи границите за разбиране на безпилотния самолет, тоест какво представлява, какво е позволено и какво не е позволено да се направи."
Кърнс говори за алгоритмичните дейности на нейната лаборатория, включително за набиране на изтребители F-16 като летящи лаборатории, в които редовни пилоти летяха заедно с пилоти от летателното училище. „Извършихме няколко тестови полета, за да демонстрираме способността си да интегрираме софтуерни алгоритми в самолет и да демонстрираме, че знаем как да летим и как да поддържаме безопасно разстояние при формиране с друг самолет“, обясни тя. - Свалихме два изтребителя F-16, единият от които се контролира от пилота, а другият с пилота само като предпазна мрежа. Крилатият самолет се управляваше по алгоритми, поради което можеше да маневрира в различни бойни формирования. В подходящия момент пилотът на първия изтребител F-16 даде команда на втория да изпълни задачата, предварително заредена в бордовия компютър. Пилотът трябваше да следи за правилността на системите, но всъщност ръцете му бяха свободни и той можеше само да се наслаждава на полета."
„Правенето на това на командно ниво е критична стъпка, демонстрираща способността ни да летим безопасно; тоест можем да добавим по -усъвършенствани логически и когнитивни инструменти, които да ни помогнат да „осмислим“околната среда и да разберем как да се адаптираме към промените по време на полет."
Кърнс очерта планове за първата фаза на програмата, която ще демонстрира способността на самолета да лети безопасно, преди да започне проучването на автономността на по-високо ниво. Програмата Loyal Wingman ще помогне на ВВС да разберат потенциалните предизвикателства, пред които те могат да прилагат технологиите. Една от формите на бойна употреба за Лоялния Уингман може да бъде използването на безпилотен самолет като това, което Кърнс нарича „бомбен камион“. „Безпилотният робски самолет ще може да доставя оръжия до целта, определена от водещия пилот. Това е причината за развитието на механизъм за сътрудничество - хората, които вземат решения, са на безопасно разстояние, а безпилотните превозни средства нанасят удари."
Искането за информация на лоялния Wingman на AFRL е определило изискванията за технология, която ще постигне целите си, която трябва да бъде интегрирана в една или две взаимозаменяеми единици, които могат да бъдат разгърнати между самолети, ако е необходимо. Демонстрация на доказателство за концепция е насрочена за 2022 г., когато комбинираният екип ще симулира удари по наземни цели в оспорваното пространство.
Програма Gremlins
Не е изненадващо, че развитието на технологиите и концепциите на SRPiBS не е подминато от Американската агенция за напреднали отбранителни проекти в областта на отбраната DARPA, която, като част от своята програма Gremlins, тества концепциите за малки безпилотни летателни апарати, способни да се изстрелват от бордова платформа и връщане към него.
Програмата Gremlins, обявена за първи път от DARPA през 2015 г., изследва възможността за безопасно и надеждно изстрелване от въздушна платформа и връщане на „ято“безпилотни летателни апарати, способни да превозват и връщат различни разпръснати полезни товари (27, 2-54, 4 кг) в "масови количества" … Концепцията предвижда изстрелване на стадо от 20 безпилотни превозни средства от военно-транспортния самолет С-130, всяко от които е в състояние да лети до дадена зона от 300 морски мили, да патрулира там за един час, да се върне към летящия C-130 и „докинг” към него. Прогнозната цена на БЛА Gremlin с пускането на 1000 единици е около 700 000 долара, без натоварването на борда. В момента се предвиждат 20 изстрелвания и връщания за един дрон.
Четири компании, Lockheed Martin, General Atomics, Kratos и Dynetics, получиха договори за Фаза 1 през март 2016 г. В съответствие с тези договори те ще проектират архитектурата на системата и ще анализират дизайна, за да разработят концептуална система, да анализират методите за стартиране и връщане, да усъвършенстват работните концепции и да проектират демо системата и да планират възможни следващи стъпки.
DARPA планира да издаде договори за фаза 2 през първата половина на 2017 г., всеки на стойност 20 милиона долара. След предварителен преглед на проекта, предвиден за средата на 2018 г., DARPA планира да избере победител и да възложи договор за фаза 3 на стойност 35 милиона долара. Всичко трябва да приключи с пробен полет през 2020 г.
Основната задача на БЛА Gremlin е да действа като платформа за разузнаване и събиране на информация на голямо разстояние, като по този начин освобождава пилотираните превозни средства или по -скъпите дронове от необходимостта да изпълняват рискови задачи. За да разширят своите възможности, дроновете ще могат да работят в една мрежа и в крайна сметка безпилотните летателни апарати Gremlin ще могат да изстрелват други пилотирани летателни апарати.
Високо ниво на автономност
Кернс отбеляза, че Loyal Wingman има здрав компонент за симулация и моделиране. „Тъй като разработваме тези алгоритми с по -високо ниво на логика, моделирането, включително симулацията, ни позволява да ги тестваме. Плановете ни са да тестваме софтуера в контролния контур, да интегрираме алгоритмите в платформата, която ще лети, да го тестваме с него в контролния контур на земята, преди да излезем с него и да го изпратим да лети. Тоест, след симулацията ще получим тестови данни, показващи работата на системата, както и недостатъците, които трябва да бъдат отстранени."
Операторите са част от комбинираната група от пилотирани и безпилотни системи и техните коментари и предложения, тоест редовната обратна връзка, са изключително важни по време на разработката. Оценяването на познавателното и физическото натоварване на пилота и решаването на всякакви свързани въпроси също е много важно, обясни Кърнс. „Когато говорим за екип от пилотирани и безпилотни системи, работещи заедно, акцентът наистина е върху съвместната работа … как да се даде възможност на тази група.“
Концепцията на SRPS има потенциал да промени радикално способностите на бойното поле, но ако това надхвърля просто получаването на данни от сензор, което вече е демонстрирано в реални условия, тогава е много важно да се повиши нивото на автономност.
Пилотирането на самолет е доста трудна задача дори без допълнителни функции за управление на полета и бордово оборудване на прикрепените към него дронове. Ако работата на големи групи безпилотни летателни апарати стане реалност, тогава ще се изисква по -високо ниво на автономност, докато когнитивното натоварване по време на работа на БЛА трябва да бъде сведено до минимум. По -нататъшното подобряване на възможностите на ESS & BS също ще зависи до голяма степен от мнението на пилотната общност, което може да бъде отрицателно в случай, че отговорността за контрол върху БЛА се отразява негативно на тяхната работа.
Военните трябва да определят къде най -добре могат да бъдат приложени способностите на пилотираните и безпилотните системи да работят заедно. Неизбежно е развитието на технологии, насочени към гарантиране, че пилотът на самолета може напълно да контролира своя дрон. Това, че е постижимо обаче, не означава непременно, че трябва да се възприемат такива възможности.
