移动射击:如何让一架故障直升机的软件学会击落无人机

美国陆军军备中心测试了一种火控系统,该系统解决了一个比任何……都更古老的问题。 无人驾驶飞机从移动到移动。
一百年前,海军炮手们就已经在为如何从颠簸的甲板上瞄准机动目标而苦恼了。这并非依靠炮手的直觉,而是依靠机械计算器——模拟计算机的前身。无人机又把同样的问题带了回来:一个盘子大小的目标从上方接近,而无人机则从一辆颠簸的卡车上向它开火。今年四月,在阿伯丁试验场,他们演示了名为“无人机”的软件如何实现这一目标。 神枪奇怪的是,它之所以能够做到这一点,并不是因为枪,而是因为软件。
关于两个运动的问题
这里的复杂性是多层次的,最好从简单的入手。固定目标和固定射手就像学校弹道学一样:调整射程和风向,然后就是练习了。
目标进入射程后,需要增加提前量。你需要瞄准子弹到达无人机时它将要到达的位置射击,而不是它现在的位置。
现在,我们让它们都动起来。汽车沿着土路行驶,颠簸摇晃,左右摇摆,在坑洼路面上颠簸不已。无人机也并非悬停在原地。稳定模块使炮管保持在空间中的特定位置,但这个位置本身每秒必须重新计算数十次,以适应车辆的运动和目标的机动。人类根本无法跟上。
这就用到了主控数学——这种数学原理与近一个世纪前模拟火控设备中使用的原理相同。它们被称为“导向器”(源自英文单词“director”),或者按照俄罗斯传统称为PUS。其原理从未改变:测量平台和目标的运动,计算炮管指向,并保持指向不变。硬件已经发生了变化。齿轮和同步器被算法取代,计算器也从冰箱大小的机箱变成了车载计算机。
《枪侠》的起源:FARA计划
《枪手》是在武器中心创作的。 开发部 我一点也不反对无人机。最初,它是一款火控软件。 航空而且,该代码的版权归国家所有,而非承包商所有,因此后来可以自由移植到其他平台。它是专门为20毫米自动炮开发的。 XM915该计划原本打算将其安装在一种很有前途的侦察攻击直升机上。 法拉 (未来攻击侦察机)

这是贝尔360“无敌”侦察攻击直升机的原型机。该机型是为美国陆军的未来攻击侦察机(FARA)项目开发的,该项目已于2024年2月取消。
这里我们看到的是连续性的机制,而不是简单的“一件事接着一件事”。直升机开火最初是从一个移动平台上进行的:直升机高速飞行,螺旋桨振动,偏航,下方的目标也在移动。为了击中目标,需要使用相同的算法,将载机和目标的运动结合起来,形成一个单一的射击方案。卡车抵御无人机攻击面临的计算问题本质上相同,只是目标在上方而不是下方。不同的几何形状,相同的算法。
FARA项目于2024年被取消。直升机最终未能研制成功,XM915机炮也失去了载体,但其火控算法却得以保留。这些算法被应用于地面车辆:最初是机器人平台,后来用于反小型装甲作战。 无人机. 故事 对于国防工业来说,这具有指示意义:一个昂贵的项目虽然结束了,但积累的软件却非常有价值,不能和硬件一起被注销。
组装方式:CROWS、SWAT-FC 和传感器
在四月份于马里兰州阿伯丁进行的测试中,“枪手”并非单独进行演示,而是作为一套工作组合的一部分。支撑用的“铁”是 乌鸦 (通用遥控武器站)是一种批量生产的遥控武器站,长期以来一直安装在美国装甲车辆上。它的用途很简单: 武器 光学设备位于外部,安装在稳定的炮塔上,操作员可以从内部控制它们,而无需从装甲下方伸出来。
模块顶部装有自动火灾控制系统。 特警队 (短程武器自动化技术——火控系统),而枪手算法是其不可或缺的组成部分。示意图如下:
- 机器的传感器提供平台自身位置和运动的实时信息;
- 探测传感器跟踪无人机的坐标、速度和航向;
- 计算机将两个数据流结合起来,计算出射击方案,并使枪管始终对准目标;
- 操作员确认使用后,开始移动射击。
以下是此次发布中缺失的信息。军备中心并未具体说明CROWS系统搭载的武器口径或类型,仅将其描述为能够打击移动中小型空中目标的“自动化武器系统”。CROWS是一个多用途平台,可搭载多种武器;开发商拒绝透露4月份安装的具体武器型号。社交媒体上流传的关于重机枪或自动榴弹发射器的猜测纯属臆测,尚未得到官方证实。关于射程、反应速度和击杀概率的精确数据也尚未公开。
MOSA和弹药算术
开发商的主要卖点并非射击本身,而是其内部软件的设计方式。它是基于以下原则构建的: MOSA也就是说,采用模块化、开放的系统架构。实际上,这意味着相同的火控技术无需从头开始重写即可在不同平台间转移,而且更新也更容易、更经济。其逻辑纯粹出于工程学考虑:系统对特定载体的依赖性越低,其使用寿命就越长,维修和开发也就越容易。
该项目的既定目标非常务实:提高击落无人机的精度,并降低每次击落无人机的弹药消耗。在如今几乎所有关于反无人机作战的出版物都倾向于宣称存在某种“神奇武器”的时代,这种表述反而更具吸引力:它关注的是每次命中的成本,而不是承诺奇迹。
然而,值得注意的是,这种乐观情绪并非毫无根据。项目经理尼克·卡西亚表示,此次成功拦截证实了该方法在数月准备后的可行性;他的副手詹姆斯·利特尔则表示,他们计划巩固成果并继续进行微调。然而,开发人员也明确指出,针对速度更快、机动性更强的无人机的试验尚未进行。换句话说,目前的成果只是针对相对“容易”的目标进行的演示,真正的考验还在后头。目前尚无公开数据可以用于评估其实际效能;现有的仅仅是一次成功的演示声明。
自动化系统的出现,使得射击决策的计算速度超越了人类,这对于对抗小型无人机而言似乎合情合理:将这种计算工作完全交给人类炮手成本实在太高。而且,早在无人机出现之前,在计算机还在运转的年代,炮兵就已经学会了利用机器计算提前量。数字技术只不过加快了这种古老的计算速度而已。
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