Společná práce systémů s posádkou a bez posádky je účinným faktorem pro zvýšení bojové účinnosti americké armády. Probíhající vývoj ve všech odvětvích ozbrojených sil slibuje dramatickou kvalitativní změnu schopností. Tento článek pojednává o některých programech a klíčových technologiích v této oblasti
Americká armáda jako první začala v roce 2007 poprvé rozvíjet koncept společné operace systémů s posádkou a bez posádky (SRPiBS) a pokusila se pomocí speciálního zařízení navázat interakci mezi bezpilotními prostředky (UAV). a helikoptéry. Poté byly do zadní části vrtulníků americké armády UH-60 Black Hawk nainstalovány video terminály OSRVT (One System Remote Video Terminal) od společnosti Textron Systems (tehdy AAI).
Požadovalo se, aby 36 vrtulníků obdrželo Velitelský a řídící systém armádního výsadku (A2C2S), aby se zvýšila úroveň situačního povědomí velitele vrtulníku při přiblížení k přistávací ploše. Po integraci systému A2C2S se technologie a mechanismy spolupráce postupně začaly vyvíjet.
Přestože počáteční vývoj schopností SRPiBS během působení Američanů v Iráku byl instalací dalšího vybavení do kokpitu, tento přístup byl nahrazen integrací technologií - prostřednictvím vývoje konceptu SRPiBS 2 (možnost interakce 2. úroveň), která umožňuje zobrazovat obrázky prostoru za kokpitem na stávajících displejích. Architektura a subsystémy OSRVT současně umožňují plně zachovat všechny možnosti pro prezentaci dostupných informací ze senzorů pilotovi.
Schopnosti SRPiBS dosáhly významného rozvoje a jejich význam pro americkou armádu dokazuje současný program reorganizace praporů útočných vrtulníků AN-64 Apache vybavených stínovými UAV.
V březnu 2015 změnil 1. prapor ve Fort Bliss vlajku a stal se 3. eskadrou a první z 10 útočných průzkumných jednotek, které se armáda chystala vytvořit.
Po dokončení přechodu bude mít každá bojová letecká brigáda armádní divize prapor 24 útočných helikoptér Apache a rotu 12 bezpilotních letounů Gray Eagle MQ-1C a také útočnou průzkumnou letku s 24 vrtulníky Apache a 12 stínovými bezpilotními letouny.
Počáteční schopnosti umožnily mechanismům SRPiBS dosáhnout interakčních úrovní 1 a 2 v souladu se standardem STANAG 4586 (nepřímý příjem / přenos dat a metadat do / z UAV a přímý příjem / přenos dat a metadat do / z v současné době armáda směřuje k úrovni 3 (řízení a monitorování palubního vybavení UAV, ale ne sama) a dlouhodobě se zaměřuje na dosažení úrovně 4 (kontrola a monitorování bezpilotních prostředků kromě vypuštění a návratu)).
Hlavním úkolem armády v procesu vytváření mechanismů pro společnou práci je nasazení RAV-7B Shadow V2 UAV a zejména zprovoznění jejího společného taktického kanálu pro přenos dat TCDL (Tactical Common Datalink). TCDL nabízí významné výhody tím, že poskytuje zvýšené úrovně interoperability a šifrování a přesouvá provoz z přetížené části spektra do pásma Ku.
Zatímco armáda je schopna kombinovat své bezpilotní letouny Shadow a Gray Eagle s vrtulníky, v současné době se zaměřuje na taktické letectví."Z tohoto pohledu je Shadow páteří interakčního systému a Gray Eagle pouze zvyšuje svou schopnost interakce s jinými platformami." Když jsme přešli z nejnižší na nejvyšší úroveň interakce, získali jsme sílu a zkušenosti k přechodu na úroveň 4, “říká plukovník Paul Cravey, vedoucí Úřadu pro rozvoj nauk a bojového výcviku pro bezpilotní letadlové systémy.
Armáda postupně zavádí platformy Shadow V2 a bude v tom pokračovat až do konce roku 2019, řekl Cravey a dodal, že „armáda souběžně s tímto nasazením vyvíjí taktiku, metody a sekvenování a doktrínu. SRPiBS je stále jen na začátku své cesty, ale podjednotky začínají tyto taktiky zahrnovat do svého bojového výcviku … jedna z podjednotek nasadila všechny své systémy do bojové operace, čímž předvedla počáteční schopnosti společné práce. “
Od srpna 2015 do dubna 2016 byla letka 3 nasazena na Blízký východ na podporu operací Spartan Shield a Unwavering Determination, což umožnilo vyhodnotit mechanismus spolupráce v reálných podmínkách. Omezení provozu vrtulníků Apache však nedovolovalo jednotkám využívat celou škálu schopností. Cravey vysvětlil: „Tato útočná průzkumná vrtulníková letka provedla mnohem více nezávislých letů UAV, než s nimi mají společné operace … V této fázi skutečného boje opravdu nemáme možnost vidět celou škálu bojů zblízka nebo získat dostatek zkušeností ze společné práce. “
Plukovník Jeff White, vedoucí průzkumných a útočných operací Úřadu pro rozvoj nauk a bojového výcviku, uvedl, že bylo vynaloženo značné úsilí na poučení se ze získaných zkušeností a analýzu výsledků práce provedené po cvičení, jakož i na vypracování bojový výcvikový plán a infrastruktura pro operace SRPiBS.
„Jednou z oblastí, ve kterých spolupracujeme se všemi zúčastněnými stranami, je rozšíření vzdělávací základny. Schopnost učit se na skutečných platformách, stejně jako na virtuálních systémech s individuálním a týmovým školením, řekl White. - Část školení probíhá na našem Longbow Crew Trainer [LCT] a Universal Mission Simulator [UMS]. Využití LCT a UMS je důležitým krokem správným směrem. “
Tyto systémy pomohou částečně vyřešit problém omezení přístupu do kombinovaného vzdušného prostoru a dostupnosti „skutečných“platforem a také sníží náklady na školení.
Plukovník Cravey poznamenal, že velká část vývoje konceptu SPS & BS probíhá v souladu s očekáváními a přispívá k vylepšení přesně těch schopností, pro které byl navržen. "Na úrovni jednotky je implementována v souladu s tím, co jsme koncipovali." Jak příležitosti přecházet na vyšší úrovně interakce rostou, můžeme vidět, že se objevují některé nové techniky, které naši kluci mohou používat. A v tuto chvíli je používají k provádění základních věcí, jak jsme zamýšleli. “
Zatímco použití palubního zařízení UAV pro sledování, průzkum a shromažďování informací je nejdostupnější funkcí a může se stát zřejmým faktorem rychlého nárůstu schopností, Cravey poznamenal, že mezi všemi druhy sil roste povědomí o tom, že ostatní hardware může poskytnout širší výhody. "Existuje velká poptávka po válce s využitím elektronických / radiotechnických prostředků a určováním cílů pomocí platforem UAV, což nám umožňuje vyvinout mechanismy pro společné akce systémů s posádkou a bez posádky." Spouštíme UAV, který detekuje vysokofrekvenční signály z nepřátelských pozic a přenáší je přímo do vrtulníků Apache, které tyto pozice následně zpracují. “
Jak White poznamenal, potenciál pro využití schopností SRPiBS, kromě již existujících schémat, získává stále více uznání v jiných typech ozbrojených sil. "Jednou z oblastí, na kterou se chceme zaměřit, jsou kombinované bojové operace se zbraněmi na základě pozemních sil." Ale možná se sféra, jejíž neustálé rozšiřování pozorujeme, může zdát dost neočekávaná - společné akce kombinovaných zbraní … to znamená společná práce, a to nejen s využitím pouze armádních sil a prostředků, ale také s zapojení společných sil a prostředků. Snažíme se tento směr vypracovat, abychom zvýšili účinnost všech poboček a poboček ozbrojených sil. “
Klíčem ke zlepšení SRPiBS je také vylepšení platformy Shadow V2, z nichž řada již byla nasazena nebo se plánuje její nasazení.
"Nejviditelnějším vylepšením, které již bylo na platformě Shadow implementováno, je avionika s vysokým rozlišením," řekl Cravey. „To pomáhá vyřešit největší problém Shadowa - silné akustické podpisy viditelnosti platformy.“
Cravy vysvětlil, že palubní vybavení Shadow V2 UAV zahrnuje optickou průzkumnou stanici L-3 Wescam MX-10, která pořizuje fotografie a video s vysokým rozlišením, což umožňuje dronu pracovat ve větší vzdálenosti od cílů, zatímco úroveň odmaskování hluku.
Další vývoj letounu V2 je zaměřen na možnost navázání komunikace pomocí Voice over Internet Protocol (hlas přes internetový protokol) a předávání prostřednictvím programovatelných VKV rádiových stanic JTRS. Pro speciální úkoly je Shadow V2 UAV také vybaven radarem se syntetickou aperturou IMSAR.
Elektrárna je stále úzkým hrdlem pro Shadow UAV, a proto jsou plánovány další upgrady spolu s opatřeními zaměřenými na zvýšení odolnosti vůči povětrnostním podmínkám, což umožní zařízení pracovat ve stejných podmínkách jako vrtulník Apache.
Bill Irby, vedoucí bezpilotních systémů ve společnosti Textron Systems, uvedl, že v současné době je k dispozici software verze 3 pro Shadow, přičemž verze 4 je plánována na polovinu roku 2017.
"S armádou jsme vyvinuli velmi náročný plán implementace softwaru, v minulosti byla implementována jedinečná individuální vylepšení a aktualizace, jakmile byly připraveny." To, co jsme udělali, bylo vyvinout přísné schéma pro přidání několika změn najednou, “vysvětlil Irbi.
"Systém je v současné době schopen provozovat software verze 3 na úrovni Interop úrovně 2, takže piloti helikoptér Apache mohou bez odkladu přijímat obrázky a data do svého kokpitu přímo z UAV, aby mohli cíle sledovat v reálném čase." Implementace softwaru v polovině roku 2017 nám umožní dosáhnout interakčních úrovní 3/4, což pilotům umožní ovládat kameru na UAV, přidělovat jí nové trasové body, sledovat ji, měnit trasu letu a také poskytovat lepší viditelnost při plnění průzkumných úkolů, “dodal.
Podle Irbyho budou Shadow drony také schopné pracovat ve spojení s jinými platformami v širším bojovém prostoru. "Protože schopnosti SRPiBS a kanálu pro přenos dat dronu jsou digitální a mají vynikající kompatibilitu, lze do Shadow UAV integrovat jakýkoli systém kompatibilní se standardem STANAG 4586." To znamená, že můžeme navázat komunikaci pomocí mechanismu a technologie SRPiBS s pohybujícími se obrněnými vozidly, letouny a hladinovými plavidly s posádkou i bez posádky. “
Irby uvedla, že společnost vyvinula koncepty, které spojují automatické povrchové vozidlo CUSV (Common Unmanned Surface Vessel) se Shadow UAV, čímž se rozšiřuje dosah platformy na řadu offshore misí. Poznamenal také, že varianta M2 dronu Shadow bude mít standardně datové spojení TCDL a zpočátku bude schopná SRPiBS.
Mimo Spojené státy projevili zájem o schopnosti SRSA další operátoři dronů Shadow, řekl Irby, včetně Austrálie, Itálie a Švédska.
Vylepšení komponent pozemního řízení by mělo rozšířit okruh uživatelů mechanismů SRP a BS. Celkově škálovatelné rozhraní, které se stane jedním ze základů profesionálního růstu operátora americké armády UAV, bude vypadat spíše jako „aplikace“než jakýkoli konkrétní kus vybavení. Operátoři se budou moci připojit k jakémukoli řídicímu systému, který chtějí použít, a v závislosti na požadavcích bojové mise budou mít různé úrovně kontroly nad platformou, se kterou pracují. Pokud například pěchota nasazená vpředu pracuje přes toto rozhraní, pak získá pouze základní přístup a kontrolu nad palubním vybavením malého UAV, aby se zvýšila jejich úroveň velení situace zblízka, zatímco dělostřelecké jednotky nebo posádky vrtulníků budou moci mít vyšší úroveň ovládání.let letadla a jeho palubních systémů.
Technologie terminálu OSRVT se také posouvá vpřed a nedávno vyvinutý Increment II má nové rozhraní člověk-stroj a vylepšené funkce.
OSRVT Increment II je obousměrný systém s vylepšenými funkcemi, který společnost Textron Systems nazývá Interoperability Level 3+. Systém umožní vojákům na bojišti ovládat vybavení dronu, budou moci označovat oblasti zájmu a nabízet letovou trasu operátorům UAV.
Aktualizace obsahuje nový hardware a software, včetně obousměrné antény a výkonnějších rádií. Nový HMI přichází v podobě notebooku Toughbook s dotykovým displejem.
Pro americké ministerstvo obrany a dalšího zákazníka nyní software běží na Androidu. Obrázky a data ze systému Increment II lze také distribuovat mezi uzly v síťové síti, i když to není součástí plánů americké armády. Australská armáda má v úmyslu implementovat na svých platformách Shadow obousměrný terminál OSRVT.
Plukovník Cravey také poznamenal, že načtení nového softwaru do systému dává operátorům interakci úrovně 3.
Vylepšený SRPiBS
Americká armáda v současné době vyhodnocuje takzvané schopnosti SRPiBS-X, které podle jejich názoru umožní vrtulníku AN-64E Apache Guardian spolupracovat nejen s bezpilotními letouny Shadow a Gray Eagle, ale také s jakýmkoli kompatibilním UAV provozováno letectvem, námořnictvem a námořní pěchotou.
SRPiBS-X bude podporovat interakci vrstvy 4 s letadly vybavenými komunikačními kanály pásem C, L a S. rok 2019. V lednu bylo dokončeno testování v reálných podmínkách konceptu SRPiBS-X a na základě jejich výsledků byla zveřejněna zpráva.
Nejambicióznější vývoj americké armády v oblasti technologií SRPiBS slibuje do určité míry schopnosti ještě pokročilejší ve srovnání s možnostmi konceptu SRPiBS-X.
Program Synergistic Unmanned Manned Intelligent Teaming (SUMIT) pro synergickou inteligentní spolupráci systémů s posádkou i bez posádky je řízen Centrem pro výzkum letectví a raket USA. Program je zaměřen na rozvoj takových schopností, jako je například schopnost operátora ovládat a koordinovat několik dronů najednou, aby se zvýšila bezpečná vzdálenost (bez nutnosti vstupu do zóny protivzdušné obrany nepřítele) a zvýšila se schopnost přežití letadel s posádkou. V budoucnu se navíc společná práce různých systémů stane jedním z faktorů pro zvýšení bojových schopností.
Program SUMIT je zaměřen na posouzení dopadu dosažené úrovně autonomie, rozhodovacích nástrojů a technologií rozhraní člověk-stroj na mechanismy SRPS. Vícestupňová práce začíná vývojem speciálních simulačních systémů, po nichž bude následovat nezávislé hodnocení systémů pomocí simulací a případně demo lety v následujících letech. Očekává se, že zkušenosti získané z programu SUMIT pomohou určit načasování a potřeby spojené s implementací konceptů autonomní a týmové práce projektu Future Vertical Lift.
V roce 2014 americká armáda podepsala smlouvu se společností Kutta Technologies (nyní divize Sierra Nevada Corporation) na vývoj komponenty prohlášení o letové misi pro program SUIVIIT. Společnost zde také využívá své odborné znalosti ve vývoji rozšířeného obousměrného vzdáleného video terminálu (BDRVT - vylepšená verze OSRVT) a řídicí sady pro ARMS, vyvinuté ve spolupráci s Office of Applied Aviation Technology.
Systém prohlášení o poslání pro SUIVIIT umožní pilotovi létat vlastním letadlem nebo vrtulníkem, zjistit, jaké drony jsou k dispozici, vybrat ty, které jsou potřeba, a seskupit je pomocí inteligentního typu interakce poskytovaného kognitivními pomocníky při rozhodování.
Řídicí sada SRPiBS již podporuje úroveň interoperability 4 a má rozhraní dotykové obrazovky. Systém umožňuje operátorovi minimalizovat množství jím zadaných informací pro vydání úkolu na platformu, proces je implementován prostřednictvím modalit (dotek, gesto, poloha hlavy).
Pokročilé ovládací funkce umožní pilotovi pomocí dotykového displeje přikázat senzoru dronu zachytit a sledovat objekt nebo sledovat úsek silnice s uvedením jeho počátečního a koncového bodu. Poté systém nastaví parametry letu UAV a řízení svých systémů, aby ve výsledku získal potřebné informace. Společnost Kutta Technologies také oznámila vývoj schopností ovládání hlasu, pohybu hlavy a gest.
Loajální Wingman Program
Navzdory skutečnosti, že armáda již využívá část schopností SRPiBS v reálném provozu, chce americké letectvo vyvinout pokročilejší koncept spolupráce pro své platformy, který bude zahrnovat vyšší úrovně autonomie bezpilotní složky (v r. k provedení zamýšlených typů bojových misí) a ke splnění stanovených cílů bude vyžadovat pokročilé drony. V čele programu Loyal Wingman stojí výzkumná laboratoř amerického letectva (AFRL).
"Zaměřujeme náš program na vytváření integrovaného softwaru a algoritmů, které systému umožní rozhodnout, jak létat a co je třeba udělat pro splnění mise," říká Chris Kearns, programový manažer AFRL pro autonomní systémy.
Kearns uvedl, že kromě hodnocení technologie potřebné k létání také zkoumají, co je potřeba k bezpečnému létání ve sdíleném vzdušném prostoru a plnění úkolů na vlastní pěst. "Jak může dron během letu změnit trasu, aby splnil svůj úkol, a jak chápe, kde se ve fyzickém prostoru nachází, a také v jaké fázi svého úkolu se nachází." Pojďme tyto problémy vyřešit a stane se nenahraditelným prvkem vojenských operací. “
Kerne však současně poznamenal, že letadlo bude operovat v mezích určené mise. "Tato mise je předepsána jemu a nic víc." Velitel vzdušných sil je zodpovědný za stanovení hranic pro porozumění dronu, tedy co to je, co je dovoleno a co není dovoleno to dělat. “
Kearns hovořila o algoritmických aktivitách své laboratoře, včetně náboru stíhaček F-16 jako létajících laboratoří, ve kterých letěli pravidelní piloti po boku pilotů z letecké školy. "Provedli jsme několik testovacích letů, abychom demonstrovali naši schopnost integrovat softwarové algoritmy do letadla a ukázali, že víme, jak létat a jak udržovat bezpečnou vzdálenost ve formaci s jiným letadlem," vysvětlila. - Sundali jsme dva stíhače F-16, z nichž jeden byl řízen pilotem a druhý s pilotem pouze jako záchranná síť. Okřídlený letoun byl řízen algoritmy, díky nimž dokázal manévrovat v různých bojových formacích. Ve vhodnou chvíli dal pilot prvního stíhače F-16 příkaz druhému, aby provedl úkol dříve načtený do palubního počítače. Pilot musel sledovat správnost systémů, ale ve skutečnosti měl ruce volné a let si mohl jen užívat. “
"Dělat to na úrovni velení je kritický krok, který ukazuje naši schopnost bezpečně létat;" to znamená, že můžeme přidat pokročilejší logické a kognitivní nástroje, které nám pomohou „porozumět“prostředí a porozumět tomu, jak se přizpůsobit změnám během letu."
Kearns nastínil plány pro první fázi programu, která před zahájením studia autonomie vyšší úrovně předvede schopnost letadla bezpečně létat. Program Loyal Wingman pomůže letectvu porozumět potenciálním výzvám, na které mohou aplikovat technologii. Jednou z forem bojového využití pro Loyal Wingman by mohlo být použití bezpilotního letadla jako toho, co Kearns nazývá „bombový nákladní vůz“. "Bezpilotní otrokářská letadla budou schopna doručit zbraně na cíl identifikovaný vedoucím pilotem." To je důvod pro rozvoj mechanismu spolupráce - lidé, kteří se rozhodují, jsou v bezpečné vzdálenosti a vozidla bez posádky udeří. “
AFRL's Loyal Wingman Request for Information identifikoval požadavky na technologii, která dosáhne svých cílů, která musí být integrována do jedné nebo dvou vyměnitelných jednotek, které lze podle potřeby nasadit mezi letadla. Demonstrace konceptu je v současné době plánována na rok 2022, kdy kombinovaný tým bude v napadeném prostoru simulovat údery proti pozemním cílům.
Program Gremlins
Není divu, že vývoj technologií a konceptů SRPiBS neprošel Americkou obrannou agenturou pro pokročilé výzkumné projekty DARPA, která v rámci svého programu Gremlins testuje koncepty malých bezpilotních prostředků schopných startovat z palubní platformy a vracet se k tomu.
Program Gremlins, poprvé vyhlášený DARPA v roce 2015, zkoumá možnost bezpečného a spolehlivého startu z letecké platformy a návrat „hejna“UAV schopných nést a vracet různé rozptýlené užitečné zatížení (27, 2-54, 4 kg) v „hmotnostním množství“… Koncept počítá s vypuštěním hejna 20 bezpilotních vozidel z vojenského transportního letadla C-130, z nichž každé je schopno letět do dané oblasti 300 námořních mil, hlídat tam jednu hodinu a vrátit se k létání C-130 a „dokování“k němu. Odhadované náklady na bezpilotní letoun Gremlin s vydáním 1 000 jednotek jsou asi 700 000 $, bez palubního zatížení. V tuto chvíli se u jednoho dronu počítá s 20 starty a návraty.
Čtyři společnosti, Lockheed Martin, General Atomics, Kratos a Dynetics, získaly v březnu 2016 zakázky fáze 1. V souladu s těmito smlouvami navrhnou architekturu systému a analyzují návrh pro vývoj koncepčního systému, analyzují metody spouštění a vracení, upřesňují pracovní koncepty a navrhují demo systém a plánují možné další kroky.
DARPA plánuje v první polovině roku 2017 vydat smlouvy fáze 2, každá v hodnotě 20 milionů dolarů. Po předběžném přezkoumání návrhu, které se plánuje na polovinu roku 2018, plánuje DARPA vybrat vítěze a udělit kontrakt fáze 3 na 35 milionů dolarů. Vše by mělo skončit zkušebním letem v roce 2020.
Hlavním úkolem bezpilotního letounu Gremlin je působit jako platformy pro průzkum a shromažďování informací na velkou vzdálenost, a tím odlehčit pilotované vozy nebo dražší drony od nutnosti provádět rizikové úkoly. Aby mohli drony rozšířit své schopnosti, budou moci pracovat v jediné síti a v konečném důsledku budou moci bezpilotní letadla Gremlin spouštět další letecká vozidla s posádkou.
Vysoká úroveň autonomie
Kerns poznamenal, že Loyal Wingman má robustní simulační a modelovací komponentu. "Protože vyvíjíme tyto algoritmy s vyšší úrovní logiky, modelování, včetně simulace, nám umožňuje je testovat." Naše plány jsou otestovat software v řídicí smyčce, integrovat algoritmy do platformy, která bude létat, otestovat ji s ní v řídicí smyčce na zemi, než s ní vyjdeme a pošleme ji létat. To znamená, že po simulaci obdržíme testovací data ukazující výkon systému a také nedostatky, které je třeba odstranit. “
Operátoři jsou součástí kombinované skupiny systémů s posádkou a bez posádky a jejich komentáře a návrhy, tj. Pravidelná zpětná vazba, jsou při vývoji nesmírně důležité. Vyhodnocení kognitivní a fyzické zátěže pilota a řešení jakýchkoli souvisejících problémů je také velmi důležité, vysvětlil Kearns. "Když hovoříme o týmu spolupracujících systémů s posádkou i bez posádky, důraz je skutečně kladen na spolupráci … jak tuto skupinu posílit."
Koncept SRPS má potenciál radikálně změnit schopnosti na bojišti, ale pokud to má jít nad rámec pouhého příjmu dat ze senzoru, který již byl prokázán v reálných podmínkách, pak je velmi důležité zvýšit úroveň autonomie.
Řízení letadla je poměrně obtížný úkol i bez dalších funkcí řízení letu a palubního vybavení dronů k němu připojených. Pokud se práce velkých skupin UAV stane realitou, bude vyžadována vyšší úroveň autonomie, přičemž kognitivní zátěž během provozu UAV by měla být omezena na minimum. Další zlepšování schopností ESS a BS bude také do značné míry záviset na názoru pilotní komunity, který může být negativní v případě, že odpovědnost za kontrolu nad UAV negativně ovlivní jejich práci.
Armáda musí určit, kde lze nejlépe využít schopnosti systémů s posádkou a bez posádky spolupracovat. Nevyhnutelně vývoj technologií, jejichž cílem je zajistit, aby pilot letadla mohl plně ovládat svůj dron. To, že je to dosažitelné, však nutně neznamená, že by takové schopnosti měly být přijaty.
