俄羅斯軍用地面機器人系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(上)

尼古拉耶夫

目前，主要國家的軍事部門都將軍事技術裝備自動化（機器人化）作為武器裝備主要發(fā)展方向之一。為了在武裝沖突中取得優(yōu)勢，世界各主要大國都在著力研究作戰(zhàn)機器人。其中美國在該領域取得的成就最大。如果說在伊拉克使用了32個型號的機器人共365件，那么，在美國國防部的“2009～2034年無人作戰(zhàn)系統(tǒng)綜合發(fā)展路線圖”計劃框架內，根據(jù)“陸軍旅戰(zhàn)斗隊改進計劃”，將研制和裝備約200個型號的地面機器人。按照該計劃，每年對地面機器人的科研工作和采購撥款約為15億美元。該計劃要求到2020年前各種地面機器人技術系統(tǒng)的裝備數(shù)量不少于武器裝備總數(shù)的30%。另一種評估是，到2030年前無人軍事技術裝備的比重可能達到有人戰(zhàn)車的70%，而占戰(zhàn)車總數(shù)的30%。預計研發(fā)計劃完成后武裝力量的作戰(zhàn)能力將得到大幅度提高，并使軍人和其他裝備的數(shù)量減少。據(jù)美國軍方評估，新型旅的作戰(zhàn)能力將是原來的2～2.5倍。

美軍計劃在旅一級使用的地面無人車輛類型有：裝備偵察器材和殺傷武器的地面戰(zhàn)車、戰(zhàn)術分隊多用途作戰(zhàn)保障車輛、分隊居民點作戰(zhàn)便攜式支援車輛、各種質量的通用和特種地面車輛。

通過實施新的作戰(zhàn)行動指揮和遂行原則，并采用軍用地面機器人技術系統(tǒng)，來確保全面整合和提高相互協(xié)同水平，是北約和其他發(fā)達國家武裝力量改革重要的一部分。

中國也在這個方向上堅定地推進，中國軍事領導層密切關注新技術在軍事領域的推廣。

那么，俄羅斯在這方面的狀況如何？

俄羅斯地面機器人類型

俄羅斯在軍用地面機器人系統(tǒng)方面的研制自然不甘落后，從其亮相的各種無人地面系統(tǒng)看，從機動性方面可分為便攜式、便攜-車載式、自行式、車載-自行式四類。

便攜式機器人系統(tǒng)

國外研制了大量便攜式機器人系統(tǒng)，質量小于12kg，采用履帶式或輪式底盤，最大時速可達到10～20km/h。這類機器人系統(tǒng)被用于執(zhí)行偵察、物資運輸、煙霧偽裝保障、繪制地圖、目標指示保障等任務。

而在俄羅斯，為俄羅斯聯(lián)邦安全局、內務部、緊急情況部和俄羅斯原子能公司研制的同類機器人質量為8～15kg，最大時速范圍為2.5～10km，與國外先進水平有一定差距。還應指出的是，目前俄羅斯工業(yè)尚未理順具有所需性能的此類機器人的必要生產體系。

俄羅斯有代表性的這類產品是“Servosilia工程師”便攜式機器人。該機器人用于對事故發(fā)生地、目標建筑物進行偵察，并用機械手處理危險物體。其質量小，置于背囊中，一人即可攜帶，能夠舉起8kg的重物并獨立沿階梯攀爬。這種機器人的構造中有10個堅固的掛點，可以外掛專用載荷模塊，并可將圖像實時傳輸至控制器局域網絡和互聯(lián)網。這種機器人已經在俄羅斯緊急情況部的消防部隊進行了試用，從而積累了進一步改進的材料。

便攜-車載式機器人系統(tǒng)

便攜-車載式機器人系統(tǒng)質量為12～200kg，主要在城鎮(zhèn)地區(qū)運用。此類機器人系統(tǒng)在國外軍隊中裝備數(shù)量最多，盡管其型號少，但在熱點地區(qū)應用最為廣泛。雖然便攜-車載式機器人系統(tǒng)的數(shù)量多于便攜式機器人系統(tǒng)，但二者的最大移動速度相近。俄羅斯此類機器人的移動速度也不及國外同類產品，這同樣是因為俄羅斯的研究與生產落后于國外。

自行式機器人系統(tǒng)

自行式機器人系統(tǒng)質量為200～2 500kg，主要在起伏地形使用。俄羅斯也在研制此類作戰(zhàn)系統(tǒng)。在“軍工綜合體新聞”網站登載了關于“機動式生物形態(tài)機器人基本平臺”科研工作的信息。此項工作的目標是研發(fā)用于在不確定情況下和在難以通行地形條件下確保機動式生物形態(tài)機器人移動的平臺。目前正在研制兩種平臺：質量小于400kg的中型機動式生物形態(tài)機器人（BPMBR-400） 和質量小于100kg的機動式機器人 （BPMBR-100）。通過在此平臺上安裝控制系統(tǒng)和設備及專用載荷來研制機動式生物形態(tài)機器人。

BPMBR-400配備的控制設備包括信息管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸、導航和定位、路線和移動規(guī)劃、移動控制設備。專用載荷可包括偵察設備、彈藥和裝具運載平臺、地雷和爆炸物探測設備等。

BPMBR-100要能在城市基礎設施和起伏地形（薄冰、深達20cm的積雪、水深達30cm的地面）條件下移動，并打算賦予其上下階梯、越過寬達40cm的壕溝、高達30cm的矮墻的能力，在平坦地形的移動速度應達到15km/h，在起伏地形的移動速度則應達到10km/h。

BPMBR-400也將具備類似能力，區(qū)別只在于它面臨的障礙地帶將更為復雜。根據(jù)合同，試驗型將在2019年1～6月進行國家試驗。該項目的研制商為“信號”全俄科學研究所股份公司，位于科夫羅夫。

值得指出的還有杰格佳廖夫工廠與先期研究基金會研制的“涅列赫塔”履帶式平臺，它可用于偵察、射擊、校射和運輸物資。

車載-自行式機器人系統(tǒng)

當前，車載-自行式機器人系統(tǒng)的發(fā)動機-傳動部分和行走部分的設計技術能夠保證其行駛速度不低于有人駕駛系統(tǒng)（最大速度：硬面公路60～70km/h，起伏地形25～35km/h）。

俄羅斯尚沒有機會對這一級別的機器人系統(tǒng)進行接近實戰(zhàn)條件下的測試運行，這類機器人現(xiàn)處于樣品研制。

地面機器人相關作戰(zhàn)系統(tǒng)

在地面機器人裝備相關系統(tǒng)方面，俄羅斯取得一定成就的項目還包括：

機器人系統(tǒng)編隊集中和分散指揮程序系統(tǒng)

目前正在進行試驗的機器人系統(tǒng)編隊集中和分散指揮程序系統(tǒng)，由聯(lián)合儀表制造公司研制。

該程序系統(tǒng)可用于控制各種無人裝置，如編隊中可包括各種無人地面車輛以及無人機、潛水器等。操縱員對整個編隊進行總體指揮，但編隊內部的任務由無人裝置分配并獨立執(zhí)行。研制商的代表介紹說：“該程序系統(tǒng)采用了基于自適應控制機制的智能控制，其中，機器人能在非標準情況中實時做出合理決定。機器人能獨立越過意外出現(xiàn)的障礙，例如，倒下的樹木，選擇最佳行進路線，靈活地重新分配任務?！痹摮绦蛳到y(tǒng)還可執(zhí)行全自主行動。這種方法可在執(zhí)行戰(zhàn)斗任務時在調整控制系統(tǒng)的情況下采用?？刂葡到y(tǒng)允許同時執(zhí)行多項任務，高效地分配計算系統(tǒng)的資源，在各流程（交換數(shù)據(jù)、相互同步）之間進行相互協(xié)同。

目前正在用“哥薩克步兵”機器

人系統(tǒng)（國立莫斯科鮑曼工程大學機器人技術中心研制）對技術進行演練。模擬技術兵器的車輛能夠識別戰(zhàn)場上的目標，根據(jù)危險程度和自己的武器能力確定優(yōu)先目標。它們能獨立分配目標，占據(jù)有利陣地，更換失去戰(zhàn)斗力的機器人，向操縱員請示攻擊，甚至獨立消滅目標——在沒有操縱員參與的自動模式下。

研制商說，下一步程序系統(tǒng)可安裝到實物裝備上，并調整好準備執(zhí)行各種任務——不僅是軍事任務，還可執(zhí)行民用任務。例如，可“教會”機器人編隊保衛(wèi)建筑物和區(qū)域，進行搜索和救援工作等。

MANET機動性分散式寬帶自組織無線局域網

MANET （Mobile Ad Hoc Network）機動型分散式寬帶自組織無線局域網（研制商為莫斯科SPILNET公司），用于指揮傳感器網絡和機動目標群（無人機、機器人）。

MANET技術能對各種通信信息（數(shù)據(jù)、語音、視頻）打包進行傳輸，確保將信息傳送至用戶，包括多激波轉發(fā)，可允許無線電靜默，能耗低。在機器人技術裝備中采用這一技術可確保與配屬給操縱員的機器人和執(zhí)行裝置不間斷通信（或者為了偽裝而定期通信），提供來自機器人的視頻、語音和其他信息，向具體機器人下達執(zhí)行戰(zhàn)斗任務的指令。同時，在用戶行進過程中，無線網絡的布局可快速調整，自由進出網絡。自組織網絡的實質是向用戶提供通過經由相鄰用戶（而無須使用任何基站、接入點等）發(fā)送和接收相關通信信息來獲得各種網絡服務的可能性。

最簡單的自組織網絡的結構是某區(qū)域（這個區(qū)域可以被稱為網絡覆蓋區(qū)域）內的大量用戶和一個或多個外部網絡接入點。每個用戶的設備都有自己的作用半徑（取決于其功率）。如果外圍用戶向處于網絡中心的用戶或接入點發(fā)送數(shù)據(jù)包，將發(fā)生所謂的數(shù)據(jù)包通過已有路徑上的節(jié)點的多跳傳輸過程。這樣，可以說，每個新用戶都能通過自己的資源擴大網絡作用半徑。因此，每個獨立設備的功率可以是最低限度的，而這將使每個用戶設備成本較低，安全性和電磁兼容性更好。

SPILNET技術具有可伸縮性，可在很大范圍內增加節(jié)點數(shù)量。將網絡增加到成百上千個節(jié)點，可將網絡分組，并進行組間轉發(fā)。網絡覆蓋空間取決于節(jié)點數(shù)量、發(fā)射機功率和所用頻率。為了增加數(shù)據(jù)直傳距離，可采用具有不同工作頻率（例如433兆赫和868兆赫）的網絡模塊。一個無線電網絡模塊可通過UART、SPI、I2C接口同時接入5個傳感器。通過短時間（不越過400毫秒）的路徑選擇，該技術可確保發(fā)送數(shù)字格式的語音、服務數(shù)據(jù)和地理定位數(shù)據(jù)。

使用2.4千兆赫的寬帶收發(fā)機可組織數(shù)據(jù)高速交換。與采用ZigBe標準的、分層的Mesh固定網絡不同，MANET無線網絡模塊不需要經常保持網絡連接，并定期分發(fā)存在包或“暗號”， 這大大提高了網絡的獨立性。SPILNET系統(tǒng)中對訪問進行集中控制，不采用信道定址，因為大量上網將導致在沒有RTS-CTS管理幀交換的情況下被監(jiān)聽。其可在直接交換大信息量數(shù)據(jù)之前保持無線電靜默。

據(jù)公司的研制者證實，該技術幾乎能瞬時上網，具有自組織能力和更高的可靠性，能快速展開，資源消耗量和可伸縮性小，非常有前景，特別是對于以為完成共同任務而聯(lián)入自組織網絡為目的的無人裝置的控制、通信和相互定位。同時，無人裝置在一定程度上能獨立做出作戰(zhàn)決策。此外，該技術甚至在定期失去聯(lián)系或信號傳輸延遲的情況下也能確保無人裝置與控制中心之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，這對于在城市建筑密集條件下或快速移動的無人裝置來說十分具有現(xiàn)實意義。

最低限度的配置和快速展開使得可以在緊急情況下，在進行作戰(zhàn)行動和沒有預先展開的通信基礎設施時使用自組織網絡。（待續(xù)）

【下期預告】

本文下篇將對俄羅斯軍用地面機器人系統(tǒng)研制現(xiàn)狀落后的原因進行分析，并對其發(fā)展方向作出預測——