欧洲防卫厅对自治系统的看法：概念和观点。 1的一部分
地面系统的更多自主权
具有自主功能的陆基武器系统已经在武装部队中得到证明，武装部队将其用于各种任务，包括保护士兵或野战营地。 然而，他们的技术潜力以及他们面临的挑战都很重要。
陆地移动设备的自主权 机器人 今天仍然仅限于简单的功能，如“跟随我”或导航到中间坐标
目前由一些国家的武装部队部署的最着名的具有自主功能的系统是用于装甲车辆的主动防御系统（SAZ），其能够独立地摧毁攻击反坦克导弹，非制导导弹和射弹。 SAZ通常是雷达或红外传感器的组合，可通过火灾控制系统检测攻击设备，该系统可监控，评估和分类威胁。
从检测时刻到射击反弹射击时刻的整个过程是完全自动化的，因为人为干预可以减慢速度或使得及时激活完全不可能。 操作员不仅在物理上无法发出命令来射击反炮弹，他甚至无法控制这个过程的各个阶段。 但是，SAZ总是以这样一种方式预先编程，即用户可以预测系统应该做出反应的确切情况，以及不应该做出反应的情况。 引发SAZ反应的威胁类型事先已知或至少可以高度自信地预测。
类似的原则也决定了其他自主地面武器系统的功能，例如，用于保护战区军事基地的非制导火箭，炮弹和地雷的拦截系统。 因此，SAZ和拦截系统都可以被认为是自主系统，其在激活之后不需要人为干预。
挑战：地面移动机器人的自主权
迄今为止，地面移动系统通常用于探测爆炸物并对其进行中和，或对地形或建筑物进行侦察。 在这两种情况下，机器人都由操作员进行远程控制和控制（尽管一些机器人可以执行简单的任务，例如在没有人工协助的情况下从一点移动到另一点）。 “人类参与仍然非常重要的原因是地面移动机器人在复杂和不可预测的地形中遇到了独立行动的巨大困难。 操作在战场上独立移动的汽车，必须避开障碍物，在移动物体的周围行驶，并在敌人的火力下。 欧洲防务局（EAO）的Marek Kalbarchik说，由于不可预测性，比使用自动武器系统（如上述SAZ）要困难得多。 因此，今天地基机器人的自主性仍局限于简单的功能，例如，“跟随我”和沿给定坐标导航。 无人驾驶机器可以使用“跟随我”功能来跟随另一车辆或士兵，而在中间点导航允许车辆使用坐标（由操作员确定或由系统存储）到达期望的目的地。 在这两种情况下，无人值守的机器使用GPS，雷达，视觉或电磁签名或无线电信道来跟踪引导或沿着某个/记忆的路线。
选择一名士兵
从操作的角度来看，使用这种自主功能的目的通常如下：
•通过在运输车队更换具有自主转移功能的无人驾驶车辆或无人驾驶套件的驾驶员，降低危险区域士兵的风险，或
•为偏远地区的部队提供支持。
这两种功能基本上都依赖于所谓的“避障”元素来防止与障碍物的碰撞。 由于地形的个别区域（丘陵，山谷，河流，树木等）的复杂地形和形状，地面平台中使用的点导航系统必须包括激光雷达或激光雷达（激光雷达 - 光探测和测距）或能够使用预先加载的地图。 然而，由于激光雷达依赖于有源传感器，因此易于检测，目前研究的重点放在被动可视化系统上。 虽然预装载的地图足以在解包机器在众所周知的环境中运行时已经有详细的地图（例如，监视和保护边界或重要的基础设施）。 然而，每当地面机器人必须进入困难和不可预测的空间时，激光雷达对于在中间点导航是非常必要的。 问题是激光雷达也有其局限性，即只有在相对简单的地形中操作的无人机才能保证其可靠性。
因此，该领域需要进一步的研究和开发。 为此，已经开发了几个原型来演示技术解决方案，例如ADM-H或EuroSWARM，以便探索，测试和演示更高级的功能，包括自主导航或无人值守系统协作。 然而，这些样本仍处于研究的早期阶段。
未来有很多困难
激光雷达的局限性不是地面移动机器人（NMR）面临的唯一问题。 根据研究“适应区域和无人地面系统的整合”，以及“在与可居住和无人居住的系统共同执行任务时确定军用无人驾驶车辆的所有基本技术和安全要求”的研究（SafeMUVe）由欧洲防卫厅资助，问题和机遇可分为五类：
1。 操作： 对于具有自主功能的地面移动机器人（通信中心，观察，区域和路线的侦察，伤员撤离，大规模杀伤性武器的侦察，货物跟踪，运输期间的护送，清理路线等），可以考虑许多潜在的任务。 。），但所有这一切的概念操作支持仍然缺乏。 因此，对于具有自主功能的地面移动机器人的开发者来说，很难开发出完全符合军方要求的系统。 组织具有自主功能的无人机的用户论坛或工作组可以解决这个问题。
2。 技术： 具有自主功能的NMR的潜在优势非常显着，但仍存在需要克服的技术障碍。 根据预定的任务，核磁共振可配备各种机载设备（用于侦察和监视的传感器，或大规模杀伤性武器的监测和探测，处理爆炸物或武器系统的操纵器，导航和制导系统），信息收集套件，操作员控制套件和控制设备。 这意味着一些突破性的技术，如决策/认知计算，人机交互，计算机可视化，电池技术或联合信息收集，是必不可少的。 特别是，非结构化和有争议的周围空间使导航和制导系统的工作大大复杂化。 在这里，有必要开发新的传感器（热中子探测器，基于过冷原子技术的干涉仪，用于监测和控制的智能执行器，先进的电磁感应传感器，红外光谱仪）和技术，例如，分散和联合SLAM（同时定位和绘图 - 同步地理定位和绘图）和地形的三维调查，相对导航，现金传感器数据的高级集成和集成，以及p的提供 通过技术愿景实现移动性。 问题不在于技术性质，因为大多数这些技术已经在民用领域中使用，如在监管框架中。 实际上，这些技术不能立即用于军事目的，因为必须使它们适应特定的军事要求。
这正是由ENA开发的OSRA综合战略研究计划的目标，该计划是一个可以提供必要解决方案的工具。 作为OSRA的一部分，正在开发若干所谓的技术构建模块或技术构建模块，这应该消除与地面机器人相关的技术差距，例如：可居住和无人居住平台的联合行动，人类与具有不同自治水平的非拳击系统之间的适应性互动; 监测和诊断系统; 新用户界面; 在没有卫星信号的情况下导航; 船员和无人值守平台的自动和自动化指导，导航和控制以及决策算法; 控制几个机器人及其联合行动; 精确指导和控制武器; 主动成像系统; 人工智能和大数据来支持决策。 每个TIA由特殊组织或CapTech拥有，其中包括来自政府，工业和科学的专家。 每组CapTech的任务制定了TIA的路线图。
3。 法规/法律： 在军事领域实施自主系统的一个重大障碍是缺乏合适的验证和评估技术或认证过程，这些技术或认证过程是确认即使在具有最基本的自主功能的移动机器人即使在恶劣和复杂的环境中也能够正确和安全地工作所必需的。 在民用无人机领域所面临的同样的问题。 根据SafeMUVe研究，与特定标准/最佳实践相关的主要滞后是与更高级别的自治相关的模块，即“自动化”和“数据融合”。 例如，“外部环境的感知”，“本地化和制图”，“监督”（决策制定），“交通规划”等等模块仍然处于技术准备的平均水平，尽管有几个决定和用于执行各种任务的算法，但还没有标准可用。 在这方面，这些模块的验证和认证也存在滞后，部分由欧洲倡议ENABLE-S3解决。 新成立的EAU测试中心网络是朝着正确方向迈出的第一步。 这使得国家中心能够实施联合举措，以便为有前途的技术进行测试，例如在机器人技术领域。
在ELROB 2018上测试自动驾驶汽车时的AMV装甲车（带有凸起屋顶的AMV 8x8版本应该是独立的Patria AMV）
4。 的人员： 扩大使用无人驾驶和自主地面系统将需要改变军事教育系统，包括培训操作员。 首先，军事人员需要了解系统自治的技术原则，以便在必要时对其进行适当的操作和控制。 在用户和自治系统之间建立信任是更广泛使用具有更高自治水平的地面系统的先决条件。
5。 金融： 虽然像优步，谷歌，特斯拉或丰田这样的全球商业企业正在投资数十亿欧元开发无人驾驶汽车，但军方在无人驾驶地面系统上花费的金额要小得多，这些系统也分布在拥有自己的国家发展计划的国家。 正在建立的欧洲防务基金应该有助于巩固资金并支持采用协作方法开发具有更先进自主功能的地面移动机器人。
欧洲机构的工作
EAW几年来在地面移动机器人领域很活跃。 在诸如SAM-UGV或HyMUP等合作研究项目中已经开发了具体的技术方面，例如绘图，路线规划，领导或绕过障碍。 均由法国和德国共同资助。
SAM-UGV项目旨在开发基于移动地面平台的技术的独立样本演示，该平台以硬件和软件的模块化架构为特色。 特别是，样本技术演示证实了可扩展自治的概念（在远程控制，半自治和完全自治模式之间切换）。 SAM-UGV项目是在HyMUP项目的框架内进一步开发的，该项目证实了与现有载人机器协调执行无人系统作战任务的可能性。
此外，在PASEI项目和SafeMUVe和SUGV研究的框架内，目前正在分别解决保护自治系统免受故意干扰，混合任务的安全要求的发展和NMR标准化的问题。
在水上和水下
自动海上系统是海军现代化和改造的关键组成部分，它们可以彻底改变技术先进舰队的行动结构和范式，这将使它们成为一种更加动态的力量，能够更快地响应不断扩大的威胁范围。
自动海事系统（AMS）对敌对行动的性质和各地都有重大影响。 可用于军事系统的部件和技术的广泛可用性和成本降低使越来越多的国家和非国家行为者能够进入世界海洋的水域。 近年来，被开发的资产管理公司的数量增加了数倍，因此必须实施相关的方案和项目，为船队提供必要的技术和能力，以确保在海洋中安全和自由航行。
完全自治系统的影响已经非常强大，任何错过这一技术突破的防御领域也将错过未来的技术发展。 Bezkipazhnye和自治系统可以在军事领域取得巨大成功，执行复杂和艰巨的任务，特别是在海洋环境清楚地说明的敌对和不可预测的条件下。 海洋世界很容易受到挑战，地图中经常缺少这些世界，难以驾驭，这些自治系统可以帮助克服其中的一些挑战。 由于计算机程序与外部空间的相互作用，他们能够在没有直接人为干预，参与操作模式的情况下执行任务。
可以肯定地说，AMC在海上作业中的使用具有最广阔的前景，而且都是“由于”敌意，不可预测性和海平面大小造成的。 值得注意的是，征服海洋空间的无法抑制的渴望，加上最复杂和最先进的科学技术解决方案，一直是成功的关键。
资产管理公司越来越受海员的欢迎，成为船队不可分割的一部分，主要用于非致命任务，例如反地雷战，侦察，观察和信息收集。 但是对于自主海洋系统潜力最大是在海底世界。 海底世界正在成为日益激烈的争端现场，海洋资源的斗争正在加剧，确保海上通信安全的需求很高。
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具有自主功能的陆基武器系统已经在武装部队中得到证明，武装部队将其用于各种任务，包括保护士兵或野战营地。 然而，他们的技术潜力以及他们面临的挑战都很重要。
陆地移动设备的自主权 机器人 今天仍然仅限于简单的功能，如“跟随我”或导航到中间坐标
目前由一些国家的武装部队部署的最着名的具有自主功能的系统是用于装甲车辆的主动防御系统（SAZ），其能够独立地摧毁攻击反坦克导弹，非制导导弹和射弹。 SAZ通常是雷达或红外传感器的组合，可通过火灾控制系统检测攻击设备，该系统可监控，评估和分类威胁。
从检测时刻到射击反弹射击时刻的整个过程是完全自动化的，因为人为干预可以减慢速度或使得及时激活完全不可能。 操作员不仅在物理上无法发出命令来射击反炮弹，他甚至无法控制这个过程的各个阶段。 但是，SAZ总是以这样一种方式预先编程，即用户可以预测系统应该做出反应的确切情况，以及不应该做出反应的情况。 引发SAZ反应的威胁类型事先已知或至少可以高度自信地预测。
类似的原则也决定了其他自主地面武器系统的功能，例如，用于保护战区军事基地的非制导火箭，炮弹和地雷的拦截系统。 因此，SAZ和拦截系统都可以被认为是自主系统，其在激活之后不需要人为干预。
挑战：地面移动机器人的自主权
迄今为止，地面移动系统通常用于探测爆炸物并对其进行中和，或对地形或建筑物进行侦察。 在这两种情况下，机器人都由操作员进行远程控制和控制（尽管一些机器人可以执行简单的任务，例如在没有人工协助的情况下从一点移动到另一点）。 “人类参与仍然非常重要的原因是地面移动机器人在复杂和不可预测的地形中遇到了独立行动的巨大困难。 操作在战场上独立移动的汽车，必须避开障碍物，在移动物体的周围行驶，并在敌人的火力下。 欧洲防务局（EAO）的Marek Kalbarchik说，由于不可预测性，比使用自动武器系统（如上述SAZ）要困难得多。 因此，今天地基机器人的自主性仍局限于简单的功能，例如，“跟随我”和沿给定坐标导航。 无人驾驶机器可以使用“跟随我”功能来跟随另一车辆或士兵，而在中间点导航允许车辆使用坐标（由操作员确定或由系统存储）到达期望的目的地。 在这两种情况下，无人值守的机器使用GPS，雷达，视觉或电磁签名或无线电信道来跟踪引导或沿着某个/记忆的路线。
选择一名士兵
从操作的角度来看，使用这种自主功能的目的通常如下：
•通过在运输车队更换具有自主转移功能的无人驾驶车辆或无人驾驶套件的驾驶员，降低危险区域士兵的风险，或
•为偏远地区的部队提供支持。
这两种功能基本上都依赖于所谓的“避障”元素来防止与障碍物的碰撞。 由于地形的个别区域（丘陵，山谷，河流，树木等）的复杂地形和形状，地面平台中使用的点导航系统必须包括激光雷达或激光雷达（激光雷达 - 光探测和测距）或能够使用预先加载的地图。 然而，由于激光雷达依赖于有源传感器，因此易于检测，目前研究的重点放在被动可视化系统上。 虽然预装载的地图足以在解包机器在众所周知的环境中运行时已经有详细的地图（例如，监视和保护边界或重要的基础设施）。 然而，每当地面机器人必须进入困难和不可预测的空间时，激光雷达对于在中间点导航是非常必要的。 问题是激光雷达也有其局限性，即只有在相对简单的地形中操作的无人机才能保证其可靠性。
因此，该领域需要进一步的研究和开发。 为此，已经开发了几个原型来演示技术解决方案，例如ADM-H或EuroSWARM，以便探索，测试和演示更高级的功能，包括自主导航或无人值守系统协作。 然而，这些样本仍处于研究的早期阶段。
未来有很多困难
激光雷达的局限性不是地面移动机器人（NMR）面临的唯一问题。 根据研究“适应区域和无人地面系统的整合”，以及“在与可居住和无人居住的系统共同执行任务时确定军用无人驾驶车辆的所有基本技术和安全要求”的研究（SafeMUVe）由欧洲防卫厅资助，问题和机遇可分为五类：
1。 操作： 对于具有自主功能的地面移动机器人（通信中心，观察，区域和路线的侦察，伤员撤离，大规模杀伤性武器的侦察，货物跟踪，运输期间的护送，清理路线等），可以考虑许多潜在的任务。 。），但所有这一切的概念操作支持仍然缺乏。 因此，对于具有自主功能的地面移动机器人的开发者来说，很难开发出完全符合军方要求的系统。 组织具有自主功能的无人机的用户论坛或工作组可以解决这个问题。
2。 技术： 具有自主功能的NMR的潜在优势非常显着，但仍存在需要克服的技术障碍。 根据预定的任务，核磁共振可配备各种机载设备（用于侦察和监视的传感器，或大规模杀伤性武器的监测和探测，处理爆炸物或武器系统的操纵器，导航和制导系统），信息收集套件，操作员控制套件和控制设备。 这意味着一些突破性的技术，如决策/认知计算，人机交互，计算机可视化，电池技术或联合信息收集，是必不可少的。 特别是，非结构化和有争议的周围空间使导航和制导系统的工作大大复杂化。 在这里，有必要开发新的传感器（热中子探测器，基于过冷原子技术的干涉仪，用于监测和控制的智能执行器，先进的电磁感应传感器，红外光谱仪）和技术，例如，分散和联合SLAM（同时定位和绘图 - 同步地理定位和绘图）和地形的三维调查，相对导航，现金传感器数据的高级集成和集成，以及p的提供 通过技术愿景实现移动性。 问题不在于技术性质，因为大多数这些技术已经在民用领域中使用，如在监管框架中。 实际上，这些技术不能立即用于军事目的，因为必须使它们适应特定的军事要求。
这正是由ENA开发的OSRA综合战略研究计划的目标，该计划是一个可以提供必要解决方案的工具。 作为OSRA的一部分，正在开发若干所谓的技术构建模块或技术构建模块，这应该消除与地面机器人相关的技术差距，例如：可居住和无人居住平台的联合行动，人类与具有不同自治水平的非拳击系统之间的适应性互动; 监测和诊断系统; 新用户界面; 在没有卫星信号的情况下导航; 船员和无人值守平台的自动和自动化指导，导航和控制以及决策算法; 控制几个机器人及其联合行动; 精确指导和控制武器; 主动成像系统; 人工智能和大数据来支持决策。 每个TIA由特殊组织或CapTech拥有，其中包括来自政府，工业和科学的专家。 每组CapTech的任务制定了TIA的路线图。
3。 法规/法律： 在军事领域实施自主系统的一个重大障碍是缺乏合适的验证和评估技术或认证过程，这些技术或认证过程是确认即使在具有最基本的自主功能的移动机器人即使在恶劣和复杂的环境中也能够正确和安全地工作所必需的。 在民用无人机领域所面临的同样的问题。 根据SafeMUVe研究，与特定标准/最佳实践相关的主要滞后是与更高级别的自治相关的模块，即“自动化”和“数据融合”。 例如，“外部环境的感知”，“本地化和制图”，“监督”（决策制定），“交通规划”等等模块仍然处于技术准备的平均水平，尽管有几个决定和用于执行各种任务的算法，但还没有标准可用。 在这方面，这些模块的验证和认证也存在滞后，部分由欧洲倡议ENABLE-S3解决。 新成立的EAU测试中心网络是朝着正确方向迈出的第一步。 这使得国家中心能够实施联合举措，以便为有前途的技术进行测试，例如在机器人技术领域。
在ELROB 2018上测试自动驾驶汽车时的AMV装甲车（带有凸起屋顶的AMV 8x8版本应该是独立的Patria AMV）
4。 的人员： 扩大使用无人驾驶和自主地面系统将需要改变军事教育系统，包括培训操作员。 首先，军事人员需要了解系统自治的技术原则，以便在必要时对其进行适当的操作和控制。 在用户和自治系统之间建立信任是更广泛使用具有更高自治水平的地面系统的先决条件。
5。 金融： 虽然像优步，谷歌，特斯拉或丰田这样的全球商业企业正在投资数十亿欧元开发无人驾驶汽车，但军方在无人驾驶地面系统上花费的金额要小得多，这些系统也分布在拥有自己的国家发展计划的国家。 正在建立的欧洲防务基金应该有助于巩固资金并支持采用协作方法开发具有更先进自主功能的地面移动机器人。
欧洲机构的工作
EAW几年来在地面移动机器人领域很活跃。 在诸如SAM-UGV或HyMUP等合作研究项目中已经开发了具体的技术方面，例如绘图，路线规划，领导或绕过障碍。 均由法国和德国共同资助。
SAM-UGV项目旨在开发基于移动地面平台的技术的独立样本演示，该平台以硬件和软件的模块化架构为特色。 特别是，样本技术演示证实了可扩展自治的概念（在远程控制，半自治和完全自治模式之间切换）。 SAM-UGV项目是在HyMUP项目的框架内进一步开发的，该项目证实了与现有载人机器协调执行无人系统作战任务的可能性。
此外，在PASEI项目和SafeMUVe和SUGV研究的框架内，目前正在分别解决保护自治系统免受故意干扰，混合任务的安全要求的发展和NMR标准化的问题。
在水上和水下
自动海上系统是海军现代化和改造的关键组成部分，它们可以彻底改变技术先进舰队的行动结构和范式，这将使它们成为一种更加动态的力量，能够更快地响应不断扩大的威胁范围。
自动海事系统（AMS）对敌对行动的性质和各地都有重大影响。 可用于军事系统的部件和技术的广泛可用性和成本降低使越来越多的国家和非国家行为者能够进入世界海洋的水域。 近年来，被开发的资产管理公司的数量增加了数倍，因此必须实施相关的方案和项目，为船队提供必要的技术和能力，以确保在海洋中安全和自由航行。
完全自治系统的影响已经非常强大，任何错过这一技术突破的防御领域也将错过未来的技术发展。 Bezkipazhnye和自治系统可以在军事领域取得巨大成功，执行复杂和艰巨的任务，特别是在海洋环境清楚地说明的敌对和不可预测的条件下。 海洋世界很容易受到挑战，地图中经常缺少这些世界，难以驾驭，这些自治系统可以帮助克服其中的一些挑战。 由于计算机程序与外部空间的相互作用，他们能够在没有直接人为干预，参与操作模式的情况下执行任务。
可以肯定地说，AMC在海上作业中的使用具有最广阔的前景，而且都是“由于”敌意，不可预测性和海平面大小造成的。 值得注意的是，征服海洋空间的无法抑制的渴望，加上最复杂和最先进的科学技术解决方案，一直是成功的关键。
资产管理公司越来越受海员的欢迎，成为船队不可分割的一部分，主要用于非致命任务，例如反地雷战，侦察，观察和信息收集。 但是对于自主海洋系统潜力最大是在海底世界。 海底世界正在成为日益激烈的争端现场，海洋资源的斗争正在加剧，确保海上通信安全的需求很高。
Продолжениеследует...
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