管窺國外無人智能化排爆裝備新發(fā)展

鄭大壯

恐怖主義泛濫的當今，恐怖分子隨時都能夠?qū)⑿⌒捅ㄎ锘螂[蔽性強的危險品帶入密集人群之中，一旦觸發(fā)，后果將不堪設(shè)想。此外，戰(zhàn)場上難以對付的“簡易爆炸裝置”也讓人毛骨悚然?？梢蕴寡?，傳統(tǒng)人為的排爆手段危險高、效率低，已經(jīng)不能滿足于實戰(zhàn)需求。隨著無人智能化技術(shù)的演進，新型排爆裝備的應(yīng)用或?qū)⒊蔀榉纯智把氐纳姟?/p>

“米斯”系統(tǒng)裝上“地面之眼”

在2016年6月舉行的歐洲防務(wù)展上，雷聲英國公司與愛沙尼亞米爾萊姆公司共同對外展示了一款以“米斯”履帶式混合模塊化步兵系統(tǒng)（見題圖）為基礎(chǔ)，搭載雷聲公司研發(fā)的“地面之眼”傳感器而組成的新型智能化爆炸物探測系統(tǒng)，頗為引人注目。

此次防務(wù)展舉辦前，致力于為軍事工程領(lǐng)域提供防務(wù)產(chǎn)品的愛沙尼亞米爾萊姆公司早在2015年9月英國倫敦舉行的國際防務(wù)安全與設(shè)備展上，就展示過履帶式混合模塊化步兵系統(tǒng)的原型產(chǎn)品，綽號“米斯”，并于2016年春季成功進行了測試。我們可以稱它是“機器人步兵”，也可叫它“無人戰(zhàn)車”?？傊転閼?zhàn)場上的士兵們提供任何想要的幫助并確保他們的安全，同時還能減輕他們的行軍負擔。

從定義上講，履帶式混合模塊化步兵系統(tǒng)是具備多種功能的無人地面車輛，用來代替人去執(zhí)行復(fù)雜而危險的任務(wù)，既能降低部隊面臨的風(fēng)險程度也是部隊戰(zhàn)斗力的倍增器?！懊姿埂钡撵`活性和延展性不僅提升了作戰(zhàn)效率，通過簡單的維護保養(yǎng)和補給也大大減少了無人作戰(zhàn)系統(tǒng)在生命周期內(nèi)的消耗。

“米斯”的架構(gòu)是以車載式平臺為中心，兩側(cè)各配有一部履帶艙，每部履帶艙都安裝了獨自的動力系統(tǒng)。值得一提的是，動力系統(tǒng)為柴油發(fā)動機和電動機組合配搭，既可以使用電力驅(qū)動也可使用柴油驅(qū)動，也能混合驅(qū)動，明顯提升了續(xù)航時間和行動效能。

“米斯”無人車全長2.5米，寬2米，高60厘米，行駛速度50千米/時，自身重量是700千克，最多能裝下700千克的載荷，使用混合動力的續(xù)航時間是8小時。據(jù)悉，其亮點在于它的中央設(shè)備艙。與其他無人地面車輛不同的是，“米斯”是一套完全模塊化組裝的系統(tǒng)，通過在車載式平臺的中央設(shè)備艙上整合進各式各樣的設(shè)備進而成為“百變金剛”。

首先，在運輸模塊下，“米斯”在中央設(shè)備艙里可裝入一定體積重量的物資遂行前線運輸，特別是緊急物資。其次，在救援模式下，“米斯”的中央設(shè)備艙能裝下一副擔架，隨時將傷員送往后方。再次，在作戰(zhàn)模塊下，中央設(shè)備艙能裝入反坦克導(dǎo)彈、7.62毫米通用機槍、40毫米自動榴彈發(fā)射器（CIS 40 AGL）和CIS 50MG重機槍等武器。除上述模塊外，中央設(shè)備艙還能搭載吊裝設(shè)備、通信中繼設(shè)備、滅火設(shè)備，也可充當無人機基站。

說到操控方式，“米斯”有兩種。一是遙控方式，由操作人員手中的指揮與控制終端接收來自“米斯”傳感器上實時發(fā)送的數(shù)據(jù)，并且通過戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈向“米斯”發(fā)送指揮數(shù)據(jù)。二是在“米斯”上安裝自動化控制系統(tǒng)，在植入障礙物規(guī)避機制后使其自動運行?？刂葡到y(tǒng)自動引導(dǎo)車輛抵達目的地，并沿預(yù)定路線行進。

下面，筆者著重談?wù)劇懊姿埂鄙洗钶d的由雷聲公司“地面之眼”傳感器構(gòu)成的爆炸物探測系統(tǒng)。大家都知道，美軍多年來在伊拉克和阿富汗戰(zhàn)場上面臨的一大難題就是如何處置那些隨時可能要人命的“簡易爆炸裝置”（IED）?！暗孛嬷邸闭菫榇嗽O(shè)計研發(fā)。

較之于救援、攻擊等常規(guī)任務(wù)而言，“地面之眼”的科技內(nèi)涵比較高。這種新式傳感器是一種模塊化、輕型、具有戰(zhàn)術(shù)機動支援能力的傳感器，晝間和夜間均可用于實戰(zhàn)，虛警率也較低，主體部分由激光陣列和高分辨率攝像頭構(gòu)成。目前，有關(guān)試驗已經(jīng)證明特定的激光束能夠鑒別用于制造爆炸物的化學(xué)粉末，比如硝酸銨和硝酸鈉。

“地面之眼”利用的是激光成像技術(shù)，其顯著特點是掃描能力強，能夠提供高質(zhì)量圖像，在不需要近距離“挖掘”的情況下對埋藏在地表的簡易爆炸裝置、地雷和其他危險品的尺寸、形狀和位置進行準確識別和研判。

開放式架構(gòu)的“米斯”搭載“地面之眼”其實是最理想的選擇。實戰(zhàn)中，先用“地面之眼”定位爆炸物存放地，之后“米斯”馬上換裝自動化排爆設(shè)備來清除。當然，除了搭載在“米斯”上外，“地面之眼”還可由單兵攜帶使用，也可搭載至探地雷達（美軍曾使用過探地雷達來探測簡易爆炸裝置，然而探地雷達需要體積較大的接地天線，部署靈活性欠佳）或是非線性節(jié)點探測儀（一種具有探測功能的電子設(shè)備，可用于搜尋竊聽、起爆裝置）上，用于提升此類設(shè)備的辨識能力。

近年來，無人車輛在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用蓬勃發(fā)展。美軍于21世紀初就將與“米斯”性質(zhì)相類似的“魔爪”“派克波特”、MARCbot等無人車輛部署在伊拉克戰(zhàn)場用來應(yīng)對簡易爆炸裝置，并取得了不錯效果。米爾萊姆公司CEO庫爾達表示，以往的無人車輛都只能執(zhí)行單一特定任務(wù)，而“米斯”號稱是世界上第一款模塊化履帶式無人車輛，能換裝各種設(shè)備執(zhí)行多樣化任務(wù)。

與此同時，“米斯”在使用某一模塊時是獨立的，但是將若干模塊隨時都能換裝到一部車輛時就變成了一個作戰(zhàn)整體，也只有在多種模塊快速切換才能適應(yīng)未來實戰(zhàn)需求。當然，如何將這些模塊設(shè)備方便的攜帶和使用也是今后需要研究的?？梢蕴寡?，在5～10年時間里，無人地面車輛或?qū)⒃谲娛卵b備發(fā)展歷程中占有舉足輕重的作用，“米斯”似乎也不會例外。

“光譜”爆炸物探測無人機

2016年11月14至17日，在以色列特拉維夫舉辦的第四屆國際國土安全&網(wǎng)絡(luò)空間博覽會上，以色列激光探測系統(tǒng)公司（LDS）對外展出了一款綽號為“光譜”（Spectro Drone）的小型無人機，頗為引人注目。據(jù)悉，“光譜”被稱為是世界上首款能夠在空中從數(shù)米外的安全距離探測地面爆炸物的無人機系統(tǒng)。

激光探測系統(tǒng)公司的技術(shù)人員表示，“光譜”無人機系統(tǒng)類似于飛行的機器人，尤其對簡易爆炸裝置和其他爆炸材料、毒品以及化學(xué)合成物具有非常敏銳的“嗅覺”。這款無人機能夠?qū)Ω鞣N有毒氣體、液體、粉末或是散貨狀危險品予以有效精準識別。無人機執(zhí)行任務(wù)時的行動半徑為3千米，也就是說，以無人機為圓心3千米范圍內(nèi)只要存在可疑爆炸物，它都可以探測到。與此同時，除探知危險材料是否存在的職責外，其還能對不同的爆炸物材料進行遠程實時分析，以便為清除和下一步行動提供重要依據(jù)。

直至目前，爆炸物探測技術(shù)都需要派人將傳感器帶至要探查材料所在位置數(shù)毫米范圍之內(nèi)，這樣由人攜帶裝備從事探測作業(yè)的傳統(tǒng)方法一是具有較高的風(fēng)險，二是效率低?！肮庾V”無人機恰巧能解決上述難題。它采用了激光探測系統(tǒng)公司所屬專利的距離選通激光光譜技術(shù)，用若干激光波束對可疑爆炸物存放地點實施照射，所用波束主要是紫外線激光。在其他任何探測方式都無法奏效的情況下，這種激光照射探測方法為及時而有效的定位和排除爆炸物提供了一定優(yōu)勢。此外，激光探測系統(tǒng)公司新近研究表明，隨著技術(shù)水平的延伸，“光譜”還可在數(shù)米外的距離探測種類更多的爆炸物材料。不久的將來，“光譜”或?qū)⒊蔀槊逼鋵嵉目罩小胺纯志ⅰ薄?/p>

“光譜”無人機系統(tǒng)的設(shè)計方案是在以色列產(chǎn) “擎天柱”多用途無人機基礎(chǔ)上，加裝激光探測系統(tǒng)公司研制的激光探測傳感”，即“無人機+傳感器”的“配搭”。官方數(shù)據(jù)顯示，“擎天柱”四旋翼無人機能夠攜帶1千克重的載荷飛行約30分鐘，載荷類型也比較豐富，整套“擎天柱”無人機系統(tǒng)由無人機和地面基站組成。四旋翼是時下流行的無人機樣式，具有機身結(jié)構(gòu)簡單、易于機動和維護、造價和使用成本低等優(yōu)點，缺點是電力供應(yīng)有限、空中穩(wěn)定性不佳，惡劣氣象條件下無法使用。

激光探測傳感器由激光照射器、激光測距儀和高分辨率攝像頭三種電子-光學(xué)部件組成，這些部件均集成在一部運行激光系統(tǒng)公司軟件包和專有算法的小型光譜儀上。這種較為先進的專有算法和運算程序能夠讓無人機攜帶的傳感器在被遠程遙控時獲得充足的敏感度，在增加探測精度同時降低誤報和漏報的幾率，并將探測能力提高至了實驗室水準。

“光譜”的工作流程如下：在飛抵需要掃描區(qū)域的上空后，無人機的傳感器載荷便進入自動運轉(zhuǎn)狀態(tài)，然后通過地面遠程遙控來瞄準和操作。當傳感器發(fā)射激光束照射到有威脅存在時，無人機便會向地面控制終端發(fā)出警報，并立刻將威脅區(qū)域的圖像信息傳回。傳感器偵測到的圖像信息會在幾秒鐘之內(nèi)傳回至地面控制單元或是控制中心，進而由地面人員分析是否需要迅即采取措施?！肮庾V”無人機的試飛過程表明，利用這種自動化系統(tǒng)來遙控排爆能夠增強前方人員的安全系數(shù)，提升在大范圍搜索爆炸物和危險品時的效率。激光探測系統(tǒng)公司的激光探測傳感器除安裝在“光譜”無人機上外，也可以安裝到其他地面無人設(shè)備上，由此來升級用戶的態(tài)勢感知和應(yīng)急響應(yīng)能力。

有了“光譜”之類的出色產(chǎn)品，可無需人員，用無人機和機器人就可以完成探測和排除。比如，一個荷蘭的研究小組表示，他們正在開發(fā)一款新式無人機掃雷系統(tǒng)，比現(xiàn)有掃雷方法的效能高出20倍，而技術(shù)花費成本卻是現(xiàn)有的二百分之一。這款綽號為“卡方”（Kafon）的掃雷無人機的工作程方式為三步，即繪圖、探測和排除，全程都不需要人工干預(yù)。在第三步當中，無人機使用機器抓手將一個小型排爆器放置在地雷上。

現(xiàn)如今，機器人尚不能完全取代人的地位和作用，但無人技術(shù)所創(chuàng)造的新成果正悄然臨近，無人技術(shù)與機器人的結(jié)合在軍事領(lǐng)域里的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛?？梢哉f，無論是“米斯”機器人還是“光譜”無人機，在軍民領(lǐng)域中的應(yīng)用不僅僅是排爆手段的進步，也代表著一種行業(yè)趨勢。那就是業(yè)界正在探索用智能化無人操控平臺來逐步取代傳統(tǒng)的人力，這樣能夠大大節(jié)省開支。這兩款無人智能化裝備的問世，也代表著無人排爆領(lǐng)域的發(fā)展前景會十分廣闊。