“粉碎者(Crusher)”無人作戰(zhàn)平臺(tái)不同于急于投入現(xiàn)役的其他無人作戰(zhàn)平臺(tái)，它是一款旨在驗(yàn)證軍用智能作戰(zhàn)機(jī)器人技術(shù)的技術(shù)平臺(tái)，因而在研制中敢于大膽創(chuàng)新，大量運(yùn)用新技術(shù)將人們更多的“夢(mèng)想”融入其中——

UPI計(jì)劃：由“旋轉(zhuǎn)者”轉(zhuǎn)型為“粉碎者”

“粉碎者”并非一項(xiàng)一蹴而就的開發(fā)項(xiàng)目，它隨著時(shí)事的變遷而轉(zhuǎn)型——其原型是2001年美國國防部啟動(dòng)的無人地面作戰(zhàn)車輛(UGCV)計(jì)劃中的“旋轉(zhuǎn)者(Spinner)”無人車。可以想像，如果沒有“9·11”事件及其后的反恐戰(zhàn)爭(zhēng)，當(dāng)年美軍的這一計(jì)劃將研制出替代重型裝甲車的未來地面作戰(zhàn)平臺(tái)。然而，歷史不允許假設(shè)，同年爆發(fā)的“9·11”事件徹底改變了美國陸軍的軍事戰(zhàn)略走向，美國陸軍自此走上輕型化、特種化、無人化的轉(zhuǎn)型之路。正是在這種背景下，DARPA等研究機(jī)構(gòu)預(yù)便紛紛先于軍方展開未來無人作戰(zhàn)平臺(tái)的預(yù)研工作。隨后，美國軍方為應(yīng)對(duì)可以預(yù)見的漫長(zhǎng)低強(qiáng)度戰(zhàn)爭(zhēng)及沖突，遂加速了未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)(FCS)項(xiàng)目的研制、裝備進(jìn)程。為滿足軍方未來的作戰(zhàn)需求，DARPA聯(lián)合陸軍，以“旋轉(zhuǎn)者”無人車為基礎(chǔ)，于2004年7月啟動(dòng)了一項(xiàng)名為“UPI(Ugcv-Perceptionfor Off-Road Robots Integration)”的技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目。UPI意即“無人地面作戰(zhàn)車輛感知及越野機(jī)器人整合”項(xiàng)目，項(xiàng)目通過對(duì)各種新技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)的驗(yàn)證，以幫助軍方開發(fā)符合未來作戰(zhàn)需求的無人戰(zhàn)車。2004年底，美國軍方選定擁有先進(jìn)智能機(jī)器人研制經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)基礎(chǔ)的卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)國家機(jī)器人技術(shù)中心(NREC)為主研機(jī)構(gòu)，并以愛爾蘭Timony技術(shù)公司、美國CTC技術(shù)公司、SAFT電池公司以及波音公司地面系統(tǒng)分部等在新材料、車載電子系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)等領(lǐng)域頗有建樹的知名企業(yè)作為這個(gè)項(xiàng)目的子承包商，共同展開“粉碎者”無人戰(zhàn)車的開發(fā)工作。

作為一款驗(yàn)證軍用智能作戰(zhàn)機(jī)器人技術(shù)的技術(shù)平臺(tái)，與現(xiàn)役戰(zhàn)場(chǎng)無人作戰(zhàn)平臺(tái)相比，“粉碎者”加大了對(duì)新動(dòng)力、新材料和新技術(shù)的應(yīng)用，為未來10～15年內(nèi)智能作戰(zhàn)機(jī)器人真正走向戰(zhàn)場(chǎng)進(jìn)行探索，體現(xiàn)了目前作戰(zhàn)機(jī)器人技術(shù)的最高水平。以DARPA要求UPI項(xiàng)目須達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)為例：樣車必須采用先進(jìn)的動(dòng)力和懸掛系統(tǒng)，一次能源補(bǔ)給后的行程在450km以上，全系統(tǒng)自維持時(shí)間不少于14天；樣車的基本負(fù)載模塊與全系統(tǒng)質(zhì)量的比例小于25％，負(fù)載模塊可選配，且輸出功率不低于10千瓦；擁有不低于現(xiàn)役無人作戰(zhàn)平臺(tái)的越野、越障能力；具有較高級(jí)的人工智能以及網(wǎng)絡(luò)中心站功能，能夠獨(dú)立遂行巡邏、偵察等簡(jiǎn)單任務(wù)。正是在這些指標(biāo)的指引下，NREC會(huì)同各子承包商在兩年時(shí)間內(nèi)開發(fā)出這款“粉碎者”無人戰(zhàn)車。

技術(shù)性能特點(diǎn)

通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，“粉碎者”和“旋轉(zhuǎn)者”在外形、尺寸上具有很大的相似性，只是后者兩側(cè)有明顯的裙板，而前者沒有。另外“粉碎者”在“旋轉(zhuǎn)者”的基礎(chǔ)上，采用了全新的車體結(jié)構(gòu)和材料，在很多性能指標(biāo)上都超越了原型車。

車體結(jié)構(gòu)和底盤 “粉碎者”車身低矮，酷似一部未裝配完成的中型車輛底盤。全車采用成熟的6×6輪式底盤驅(qū)動(dòng)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)后置。柴油機(jī)的進(jìn)、排氣口都置于發(fā)動(dòng)機(jī)后部，而且為適應(yīng)涉水潛行的需要，進(jìn)、排氣口皆可被密封。為滿足對(duì)全車質(zhì)量的嚴(yán)苛要求，車體采用多種高強(qiáng)度新型材料制造，如車身框架由CTC公司研制的高強(qiáng)度鋁合金制成，車體前部的鼻形防撞緩沖器由鈦合金制成，懸掛和減震系統(tǒng)則由高屈服強(qiáng)度系數(shù)的鋼構(gòu)件制成……多種措施使全車自身質(zhì)量控制在6.5噸左右。

“粉碎者”在車體結(jié)構(gòu)上不同于以往輪式無人車輛的一個(gè)突出特點(diǎn)還在于，其車體前部帶有防撞緩沖裝置。此鼻形緩沖裝置設(shè)在車體正前部，主要功能就是防止車輛自主高速行駛時(shí)與障礙物的撞擊對(duì)前輪懸掛系統(tǒng)和車內(nèi)設(shè)備的損害。以往無人車輛或者因?yàn)橹悄芑潭炔桓?，需要操縱人員全程監(jiān)視運(yùn)行狀況；或者由于車輛自身質(zhì)量較小、行駛速度較低，無須采用類似裝置。而“粉碎者”自身質(zhì)量約6.5噸，加之其動(dòng)力強(qiáng)勁，高速行駛時(shí)的防撞擊問題遂成為焦點(diǎn)問題之一。

為克服實(shí)心輪胎行駛時(shí)的顛簸對(duì)車載精密設(shè)備的影響，車身兩側(cè)輪胎并未采用輕型、小型無人車輛上常用的實(shí)心輪胎，而是采用直徑1.2m的失壓續(xù)行輪胎，既可根據(jù)車輛行駛的地面狀況調(diào)整輪胎內(nèi)的氣壓數(shù)值，提高燃油效率以實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)的續(xù)航里程，又可在遭到彈丸或彈片貫穿后，繼續(xù)保持迅速機(jī)動(dòng)能力。另外，每只車輪的獨(dú)立懸掛裝置都被密閉在車體兩側(cè)突出的防塵、防水密封盒內(nèi)。

“粉碎者”車體上方的空間為負(fù)載區(qū)，其體積遠(yuǎn)比一般中、小型無人車輛大，可加裝大尺寸負(fù)載模塊。

技術(shù)性能指標(biāo) 與現(xiàn)役各類無人車輛相比，“粉碎者”是個(gè)名副其實(shí)的大家伙。全車自身質(zhì)量約6.5噸，其基本負(fù)載模塊的質(zhì)量達(dá)到3.63噸，基本負(fù)載模塊／系統(tǒng)總質(zhì)量比達(dá)到36％，遠(yuǎn)高于UPI要求的25％。車體全長(zhǎng)5.11m、寬2.59m、高1.52m，在車輪壓力適中的條件下，底盤距地面約0.4m。

主動(dòng)力系統(tǒng)采用一臺(tái)60千瓦的低溫增壓柴油機(jī)，其燃?xì)馀懦鰷囟炔怀^300℃，10m范圍內(nèi)噪聲低于57分貝，可在7秒內(nèi)將整車從靜止?fàn)顟B(tài)加速至41.8km／h。副動(dòng)力系統(tǒng)由SAFT公司的鋰離子聚合物電池包組成，輸出功率為18.7千瓦，能支持全車不低于60分鐘的全速行駛。

其之所以重視車輛的電驅(qū)動(dòng)能力，源于陸地戰(zhàn)場(chǎng)具有探測(cè)、交火距離近以及環(huán)境復(fù)雜等與海、空作戰(zhàn)模式和環(huán)境顯著不同的特點(diǎn)，加之近年來戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的完善，以紅外搜索與跟蹤(IRST)系統(tǒng)為代表的被動(dòng)探測(cè)手段興起，低噪聲、低紅外輻射的電驅(qū)動(dòng)越來越成為各國陸軍看好的先進(jìn)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式。

該車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)把輪式轉(zhuǎn)向方式和滑動(dòng)轉(zhuǎn)向方式結(jié)合起來，而滑動(dòng)轉(zhuǎn)向方式以前只用于履帶式車輛。高速行駛時(shí)，車輛可以利用傳統(tǒng)的輪式轉(zhuǎn)向；低速行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會(huì)對(duì)兩邊車輪的速度加以控制，使兩側(cè)車輪產(chǎn)生速度差，實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)轉(zhuǎn)向，從而使車輛在類似于城市戰(zhàn)環(huán)境的狹窄空間內(nèi)具有更好的機(jī)動(dòng)能力。

在越野、越障能力方面，“粉碎者”也有不俗表現(xiàn)。它可以攀爬40°的斜坡、在30°側(cè)斜的陡坡上正常行駛，在獨(dú)立、高度可調(diào)的懸掛系統(tǒng)的幫助下可輕松翻越1.22m的矮障，能越過2m寬的塹壕和深溝。

為驗(yàn)證未來無人平臺(tái)戰(zhàn)術(shù)，“粉碎者”也具備多種控制手段，如無線電搖控、智能全自主控制等。

人工智能的先行者

與二戰(zhàn)時(shí)期全憑人類控制的機(jī)械化作戰(zhàn)平臺(tái)相比，配備了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的信息化作戰(zhàn)平臺(tái)在更好地發(fā)揮裝備性能方面，取得了極大的成功。然而，機(jī)器終歸是機(jī)器，即便是擁有超強(qiáng)記憶能力、高速計(jì)算速度的電子系統(tǒng)，在情況瞬息萬變的戰(zhàn)場(chǎng)上也略顯笨拙。而研制“粉碎者”的一個(gè)重要目的正在于驗(yàn)證并發(fā)展當(dāng)前的人工智能技術(shù)，以期引領(lǐng)未來無人作戰(zhàn)平臺(tái)的發(fā)展。雖然在計(jì)算機(jī)技術(shù)未取得突破性進(jìn)展的當(dāng)代，希望通過“粉碎者”的開發(fā)使系統(tǒng)具備類人的思維、判斷能力仍屬夢(mèng)想，但DARPA和NREC的技術(shù)人員仍希望通過各種技術(shù)手段，使“粉碎者”的智能盡可能地達(dá)到更高水平，擁有一定的“自主判斷”、“自主學(xué)習(xí)”的能力。

“粉碎者”的人工智能系統(tǒng)由NREC負(fù)責(zé)開發(fā)。該智能系統(tǒng)由高性能計(jì)算模塊、存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分析融合模塊和車載多功能傳感器構(gòu)成。作為一個(gè)能自主行駛的高智能無人平臺(tái)，使車載控制系統(tǒng)能夠“感知”外部環(huán)境，靈活應(yīng)對(duì)運(yùn)行過程中的各種情況，遂成為巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。在當(dāng)前信息技術(shù)仍未獲得突破性進(jìn)展之時(shí)，各類傳感器，如可見光、紅外、紫外、聲、壓力等傳感器，只是將外界的變化情況轉(zhuǎn)化為磁存儲(chǔ)介質(zhì)上的高低電平。傳感器本身不能判斷外界環(huán)境性質(zhì)，比如在車輛行駛過程中，遭遇到一堵無法翻越的土墻或是一叢同樣高度、顏色的枯灌木叢時(shí)，單一類型的傳感器無法判斷兩者的區(qū)別，而其他頻段的傳感器即便能探知障礙物的區(qū)別，也會(huì)因與另外的傳感器感知結(jié)論相矛盾而使控制系統(tǒng)陷入混亂。而“粉碎者”的控制系統(tǒng)通過復(fù)雜的多光譜彩色圖像分析算法、數(shù)據(jù)融合和經(jīng)驗(yàn)匹配的方式，使車輛在預(yù)判外界環(huán)境、自主決定行動(dòng)方式上具備了一定的智能水平。

仍以上述場(chǎng)景為例，“粉碎者”載有彩色可見光、紅外和紫外等多種傳感器，在行駛過程中，探路雷達(dá)在遠(yuǎn)距離發(fā)現(xiàn)行駛路徑上的障礙物后，各類傳感器就會(huì)對(duì)障礙物進(jìn)行掃描，掃描結(jié)果經(jīng)處理器使用復(fù)雜圖形分析算法處理后，判斷出障礙物性質(zhì)，比如，障礙物是否堅(jiān)硬無法穿越等。通過對(duì)多傳感器數(shù)據(jù)的融合處理，“粉碎者”已具備判斷環(huán)境中各類自然物體的能力。比如，在上述場(chǎng)景中，“粉碎者”在遇到灌木叢時(shí)會(huì)徑直駛過，而面對(duì)尺寸相似的土墻時(shí)，則會(huì)避而遠(yuǎn)之繞道而行。

此外，“粉碎者”除通過本身傳感器獲得外界信息外，還可通過數(shù)據(jù)鏈接受衛(wèi)星、無人偵察機(jī)發(fā)回的高解析度圖像資料，用于在更大范圍內(nèi)判斷前方情況。同時(shí)，“粉碎者”還能將遭遇到的各種情況、場(chǎng)景特性等信息記錄下來，下次再遇到類似情況時(shí)，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)采取相應(yīng)的運(yùn)作，即具有一定的學(xué)習(xí)和經(jīng)驗(yàn)積累能力。

“粉碎者”智能系統(tǒng)的另一個(gè)挑戰(zhàn)則是對(duì)城市戰(zhàn)環(huán)境的判斷以及如何具體行動(dòng)。城市戰(zhàn)環(huán)境中，地形更加復(fù)雜、道路曲折，加之人員車輛等動(dòng)態(tài)障礙出現(xiàn)，使其面臨著比野外環(huán)境更為困難的技術(shù)挑戰(zhàn)。對(duì)無人作戰(zhàn)平臺(tái)而言，在城市戰(zhàn)環(huán)境中，目前迫切需要解決的是對(duì)敵我雙方作戰(zhàn)人員的識(shí)別。事實(shí)上，戰(zhàn)場(chǎng)上的誤擊原本就是一種極難杜絕的現(xiàn)象，即便在冷戰(zhàn)后爆發(fā)的幾次重要局部沖突中，大型有人作戰(zhàn)平臺(tái)普遍配備有目標(biāo)識(shí)別裝置，仍不能徹底根除因識(shí)別設(shè)備偶然失效而造成的誤傷事件。隨著作戰(zhàn)機(jī)器人走向戰(zhàn)場(chǎng)的步伐越來越快，與敵方戰(zhàn)斗員直接交火自然也無法避免?！胺鬯檎摺钡某霈F(xiàn)，正擔(dān)負(fù)有探索無人作戰(zhàn)平臺(tái)未來如何直接進(jìn)入戰(zhàn)斗角色的重任。

據(jù)NREC介紹，“粉碎者”仍將利用多種傳感器模塊以及數(shù)據(jù)融合能力，提高對(duì)單兵等個(gè)體目標(biāo)的智能鑒別能力。對(duì)于單兵這樣的個(gè)體對(duì)象，即使為其配備敵我識(shí)別器也無法完全解決問題，而且在城市戰(zhàn)環(huán)境下，敵、我、友、平民混雜，只為我方、友方的單兵裝備敵我識(shí)別器，無人平臺(tái)仍無法將敵方武裝人員與平民作有效區(qū)分。因此，“粉碎者”的智能鑒別能力將重點(diǎn)放在對(duì)人員臉部、膚色和衣著等特征的識(shí)別上。

客觀上，“粉碎者”也有“變聰明”的需要。以往，小型無人作戰(zhàn)平臺(tái)主要依賴半自動(dòng)的操縱方式，操作者在顯示屏前通過無線信號(hào)實(shí)時(shí)獲取平臺(tái)所處環(huán)境的信息，并以此作為控制機(jī)器運(yùn)行的前提，這在中、近距離內(nèi)沒什么問題。但對(duì)于像“粉碎者”這樣的大、中型無人作戰(zhàn)平臺(tái)而言，由于其續(xù)航里程較遠(yuǎn)、自維持時(shí)間也很長(zhǎng)，仍沿用半自動(dòng)的操作方式不再現(xiàn)實(shí)；而且身處前方的無人車如果經(jīng)常采用大功率無線信號(hào)與后方聯(lián)系，也容易被對(duì)方探知。因此大、中型無人平臺(tái)需要具備更高的智能水平，研制團(tuán)隊(duì)為“粉碎者”開發(fā)了一套低功率低帶寬無線通信系統(tǒng)，用于遠(yuǎn)距離通信。

結(jié)語

根據(jù)NREC和DARPA的規(guī)劃，現(xiàn)已制成的兩輛“粉碎者”樣車將陸續(xù)完成一系列技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目，最終發(fā)展出一種更加智能化的車載控制系統(tǒng)，它能最大限度地減少人為干預(yù)，自主完成指定任務(wù)。用美陸軍軍方高層的話說，如果這一項(xiàng)目按預(yù)期順利進(jìn)展，那么在未來5～15年內(nèi)，新的更加智能化的無人地面平臺(tái)將真正走上戰(zhàn)場(chǎng)。

編輯／劉蘭芳