地面無人裝備在后勤保障中的應(yīng)用模式研究*

方 鋼 雍歧衛(wèi) 趙彥濤 段紀(jì)淼 曾國棟 郭 楊

（1.陸軍勤務(wù)學(xué)院 重慶 401331）（2.聯(lián)勤保障部險供應(yīng)局 武漢 430014）

1 引言

地面無人裝備是指能夠在各種路面或野外環(huán)境中行駛并執(zhí)行某種任務(wù)，但裝備內(nèi)部沒有操作者的裝備，根據(jù)其發(fā)展的階段與控制原理不同，可分為遙控式、半自主式以及全自主式。在眾多作戰(zhàn)場景中，地面無人裝備能夠代替士兵進(jìn)入危險區(qū)域、執(zhí)行特殊任務(wù)，降低士兵的在戰(zhàn)場上的傷亡率。當(dāng)前，地面無人裝備已逐漸應(yīng)用于現(xiàn)代戰(zhàn)爭的方方面面，后勤保障作為戰(zhàn)爭中重要的組成部分，也必將迎來保障模式的變革，向無人化、智能化后勤方向蓬勃發(fā)展。

2 地面無人裝備發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外地面無人裝備發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前，為占領(lǐng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭技術(shù)高地，世界主要軍事強(qiáng)國都已將無人作戰(zhàn)裝備技術(shù)的研發(fā)、裝備的研制上升至國家戰(zhàn)略，并陸續(xù)出臺無人系統(tǒng)相關(guān)發(fā)展規(guī)劃，從政策導(dǎo)向、戰(zhàn)略規(guī)劃以及經(jīng)費預(yù)算等方面予以大力支持。美國國防部從2007 年起，平均每兩年更新一期《無人系統(tǒng)綜合路線圖》，從國家層面出發(fā)，對整個無人系統(tǒng)在未來25 年的發(fā)展進(jìn)行規(guī)劃，進(jìn)而牽引軍地各研究院所、軍工企業(yè)在無人裝備方面創(chuàng)新發(fā)展。目前，美國已研制出了多種類型、功能的地面無人裝備，構(gòu)建了多元融合的地面無人系統(tǒng)。2017 年，美軍的地面無人系統(tǒng)已達(dá)1.5萬多個［1］，相關(guān)裝備也已從之前的單一、零散向集群、規(guī)模應(yīng)用進(jìn)行轉(zhuǎn)變。美軍現(xiàn)有的地面無人裝備典型代表有破碎者（Crusher）、班組任務(wù)保障系統(tǒng)（SMSS）、泰坦（Titan）、魔爪（Talon）以及大狗（Bigdog）等［2～3］，包含地面無人作戰(zhàn)平臺、多用途移動平臺、單兵無人平臺以及仿生無人平臺等多種不同類型地面無人平臺，能夠應(yīng)對現(xiàn)階段大多數(shù)作戰(zhàn)場景對地面無人裝備的需求。

圖1 SMSS

俄羅斯也專門設(shè)立了頂層籌劃機(jī)構(gòu)統(tǒng)籌地面無人裝備的發(fā)展，并在多個文件中對地面無人裝備的發(fā)展進(jìn)行了規(guī)劃，其中，2019 年頒布的《2030 年前人工智能國家發(fā)展戰(zhàn)略》明確提出了人工智能領(lǐng)域的發(fā)展方向［4～5］，人工智能作為提高武器裝備自主性的關(guān)鍵技術(shù)，其研究成果也將應(yīng)用至地面無人裝備中，以全面提高地面無人裝備的無人智能化水平。俄軍現(xiàn)有的地面無人裝備典型代表有MRK-61 三防無人偵察車、天王星（Uran）系列無人車、火星（Mars A-800）無人車等，融合形成了輪式、履帶式等適應(yīng)全地形，偵查、打擊、運輸保障等多功能于一體的地面無人裝備體系。

圖2 Uran-9

除美國、俄羅斯外，其他國家也都不同程度加大了對地面無人裝備的研發(fā)力度，例如以色列“衛(wèi)士”（MK）系列、瑞士GCS 系列以及英國特拉卡爾（Trakkar）等無人車［6］，都已投入戰(zhàn)場進(jìn)行了實際應(yīng)用。不難看出，由于現(xiàn)代戰(zhàn)爭形態(tài)的改變以及無人化戰(zhàn)場的需求，地面無人裝備大規(guī)模進(jìn)入戰(zhàn)場已成必然趨勢，各個國家對地面無人裝備的研發(fā)都十分看重，整體呈現(xiàn)出平臺自主化、功能多樣化的局面。

圖3 MK

2.2 我國地面無人裝備發(fā)展現(xiàn)狀

與國外軍事強(qiáng)國相比，我國地面無人裝備的發(fā)展相對較晚，從1992 年我國第一臺無人車ATB-1的問世至今也只有30 年的時間，目前鮮有裝備能夠真正投入大規(guī)模研制并列裝部隊［7～8］。但國家對地面無人裝備的發(fā)展非常重視。2014 年、2016 年陸軍裝備部分別舉辦了兩屆“跨越險阻”無人地面挑戰(zhàn)賽，組織國內(nèi)高校、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)以及個人同臺競技，考察了參賽地面無人裝備的自主機(jī)動、目標(biāo)搜索、編隊行軍、多車引導(dǎo)-跟隨、城鎮(zhèn)戰(zhàn)場偵查、運輸投送等多種能力，有效推動了地面無人裝備的創(chuàng)新發(fā)展?，F(xiàn)階段，國內(nèi)也涌現(xiàn)出諸如“銳爪”、“漢騾”等系列性能優(yōu)越的地面無人裝備。

圖4 “漢騾”

3 地面無人裝備在后勤保障中的應(yīng)用模式

區(qū)別于傳統(tǒng)作戰(zhàn)，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，由于作戰(zhàn)縱深變化、武器裝備升級等原因，執(zhí)行后勤保障的士兵較以往更易遭受地方火力打擊。將地面無人裝備應(yīng)用至后勤保障領(lǐng)域，可有效減少后勤保障士兵的人員傷亡，提高后勤保障的效率。結(jié)合現(xiàn)階段地面無人裝備的發(fā)展現(xiàn)狀，分析在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，地面無人裝備的后勤保障的模式主要有如下方面。

3.1 戰(zhàn)場態(tài)勢感知

戰(zhàn)場態(tài)勢感知即作戰(zhàn)部隊對周圍戰(zhàn)場環(huán)境信息進(jìn)行獲取，通過信息判斷環(huán)境是否安全，從而進(jìn)行科學(xué)決策，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，態(tài)勢感知效果的好壞將直接決定任務(wù)部隊在執(zhí)行保障過程時能否生存。在傳統(tǒng)的后勤保障過程中，后勤部隊對戰(zhàn)場的態(tài)勢感知主要通過士兵的五官來進(jìn)行，顯然，這種方式已難以適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭的廣延性、立體性、分散性等特點。當(dāng)前，大量地面無人裝備都搭載了可見光攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、紅外夜視儀等傳感器，以實現(xiàn)智能避障、路徑自動規(guī)劃等功能。事實上，基于此類傳感器，地面無人裝備還能夠?qū)χ車鷳?zhàn)場態(tài)勢進(jìn)行感知、輔助士兵進(jìn)行決策，且能克服黑夜、雨雪、霧天等不利環(huán)境帶來的影響，實現(xiàn)全天候、全地形狀態(tài)下的戰(zhàn)場態(tài)勢感知，有力提高后勤部隊的戰(zhàn)場生存能力。

3.2 后勤運輸保障

戰(zhàn)場在哪里，后勤保障就要延伸到哪里。近代戰(zhàn)爭中由于后勤保障跟不上導(dǎo)致作戰(zhàn)任務(wù)失敗的戰(zhàn)例比比皆是，可以說，后勤物資能否按時保質(zhì)保量地運輸?shù)阶鲬?zhàn)最前線，將直接左右戰(zhàn)爭的勝負(fù)?，F(xiàn)階段各類后勤保障物資主要還是依靠有人裝備進(jìn)行運輸，一方面，相當(dāng)一部分士兵承擔(dān)著駕駛員的職責(zé)，降低了后勤部隊的專業(yè)利用率；另一方面，后勤部隊在深入戰(zhàn)區(qū)過程中將面臨巨大的風(fēng)險。隨著地面無人裝備的發(fā)展，后勤部隊在進(jìn)行物資運輸時便有更多選擇，以更加靈活地應(yīng)對各種戰(zhàn)場情況。例如，選擇載重量適宜的地面無人裝備，通過自主規(guī)劃行駛路線、自主識別障礙物，能夠搭載相關(guān)物資直接運輸?shù)角熬€，全程不需要人為干預(yù)，或采取“引導(dǎo)-跟隨”的方式利用有人-無人車混合編隊的方式完成運輸任務(wù)。通過地面無人裝備參與運輸過程，能夠避免大量后勤人員過早深入戰(zhàn)區(qū)，有利于運輸補(bǔ)給任務(wù)的快速組織和靈活調(diào)動。在阿富汗戰(zhàn)爭中，美陸軍便大量使用了具備自主導(dǎo)航能力的SMSS 地面無人車進(jìn)行了后勤運輸保障，在后勤運輸保障過程中發(fā)揮了重要作用。

3.3 設(shè)施設(shè)備巡檢

倉庫、管道、加油站等后勤設(shè)施設(shè)備是戰(zhàn)場保障鏈條的重要組成部分，一旦遭敵破壞，輕則影響后勤物資補(bǔ)給效率，重則直接影響戰(zhàn)爭的成敗。因此，后勤部隊需要對其進(jìn)行持續(xù)不斷地監(jiān)視和保護(hù)，一方面檢測設(shè)施設(shè)備本身是否處于良好的技術(shù)狀態(tài)，另一方面時刻監(jiān)視是否有敵特進(jìn)行偷襲?，F(xiàn)階段，后勤部隊往往需要抽出一部分力量對后勤設(shè)施設(shè)備進(jìn)行全天候巡查巡檢，這種方式在消耗后勤部隊大量精力的同時，還無法保證巡查的效果。依托地面無人裝備對后勤設(shè)施設(shè)備進(jìn)行巡查巡檢，可以通過對其預(yù)設(shè)巡檢路線，實現(xiàn)對設(shè)施設(shè)備全天候的無人巡檢，將傳感器采集到的情況實時回傳至后勤指揮中心，作為指揮員的決策依據(jù)。結(jié)合機(jī)器視覺、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，無人地面平臺還能夠?qū)程胤肿拥犬惓Ｄ窟M(jìn)行智能識別，通過車載揚聲器進(jìn)行語音警告，或?qū)⑼ㄟ^搭載的武器裝備對其進(jìn)行打擊。以色列開發(fā)的“衛(wèi)士“系列無人車主要就是面向巡邏、路線檢查、運輸安全等保障工作進(jìn)行研發(fā)，以色列國防軍目前已在加沙地區(qū)部署該車輛，全天候執(zhí)行巡查巡檢任務(wù)［9］。

3.4 戰(zhàn)場應(yīng)急維修

裝備維修是后勤保障的重要組成部分，任何裝備在戰(zhàn)場上都存在發(fā)生故障的可能。目前，戰(zhàn)場上的裝備故障排除主要依靠操作人員自身或裝備維修保障分隊完成，這種方式除讓執(zhí)行維修任務(wù)的士兵面臨安全風(fēng)險外，時常還難以保證維修的可靠性，有時還會面臨關(guān)鍵零部件缺件等情況。地面無人裝備能夠?qū)?zhàn)場應(yīng)急維修方面提供技術(shù)支撐，形成有人-無人協(xié)同配合的戰(zhàn)場應(yīng)急維修體系。一方面，地面無人裝備可通過車載激光雷達(dá)等傳感器對裝備進(jìn)行直接故障或潛在故障檢測，依據(jù)相關(guān)決策系統(tǒng)對故障類型作出判斷，并推薦出維修方案給維修保障人員；另一方面，地面無人裝備能夠攜帶修理工具等維修器材，為維修人員提供通用化維修零部件，還可以通過3D 打印等技術(shù)對非通用化維修零部件進(jìn)行制作，進(jìn)一步提高戰(zhàn)場裝備應(yīng)急維修能力。2018 年，奮進(jìn)機(jī)器人公司已為美國陸軍單兵設(shè)計了蝎子機(jī)器人，這款質(zhì)量僅11.34kg 的新型無人裝備能夠輕松裝入士兵背包，能夠使用3D 打印技術(shù)在現(xiàn)場進(jìn)行簡易裝備維修［10］。

3.5 戰(zhàn)場后勤防衛(wèi)

打擊地方后勤補(bǔ)給線是古往今來戰(zhàn)爭中的經(jīng)典戰(zhàn)法，因此軍隊需要投入大量的兵力以及資源對后勤部隊進(jìn)行運輸護(hù)送，但由于兵力較為分散，在遭遇敵軍打擊時依然容易出現(xiàn)傷亡，此外，地雷以及部分簡易爆炸裝置也會對后勤部隊的安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。利用地面無人裝備搭載檢測及武器裝備能為后勤部隊提供一定的后勤防衛(wèi)能力，例如俄羅斯研制的“天王星”系列無人掃雷車、美軍Sword 軍用地面無人平臺等，為后勤部隊提供相當(dāng)程度的后勤防衛(wèi)能力的同時，使原本用于后勤防衛(wèi)的兵力能夠投入到更重要的崗位上，提高部隊的整體作戰(zhàn)能力。

4 地面無人裝備發(fā)展趨勢

當(dāng)前，地面無人裝備在后勤保障領(lǐng)域的應(yīng)用取得了一定進(jìn)展，但依然不同程度存在一些缺陷。下一步，各科研院所、軍工企業(yè)應(yīng)當(dāng)在安全防護(hù)、自主執(zhí)行任務(wù)、一體化支援保障、多平臺協(xié)同等能力生成方面進(jìn)行深化研究。

4.1 安全防護(hù)能力

分析現(xiàn)階段無人地面裝備的戰(zhàn)技性能發(fā)現(xiàn)，用于后勤保障的地面無人裝備普遍存在速度較慢、特征明顯、易被發(fā)現(xiàn)等問題，在當(dāng)前反無人系統(tǒng)面前將十分脆弱，在高危作戰(zhàn)環(huán)境中易被摧毀從而導(dǎo)致任務(wù)失??；此外，無人地面裝備與指揮控制中心之間的通信系統(tǒng)也可能遭敵截獲，導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，甚至篡改控制指令，造成嚴(yán)重后果。因此，需在地面無人裝備的安全防護(hù)方面，有針對性地開展偽裝隱身、指揮鏈路加密等技術(shù)，提高控制系統(tǒng)的魯棒性，加強(qiáng)地面無人裝備的戰(zhàn)場生存能力。

4.2 自主執(zhí)行任務(wù)能力

目前各國地面無人裝備絕大多數(shù)還是依靠人工遙控的方式進(jìn)行操控，處于平臺無人、系統(tǒng)有人的模式，執(zhí)行后勤保障的士兵依然無法完全意義上地聚焦專業(yè)技術(shù)崗位職責(zé)，未能實現(xiàn)真正意義上的自主化。全自主化是地面無人裝備的宏觀發(fā)展方向，要完全實現(xiàn)需通過長期、多維度的持續(xù)攻關(guān)，在具體發(fā)展過程可采取循序漸進(jìn)的方式，從近距離、遠(yuǎn)距離遙控向半自主、全自主控制方式逐步發(fā)展，最終形成人機(jī)協(xié)同、人機(jī)共融和人機(jī)共生的狀態(tài)［11～12］。

4.3 一體化支援保障能力

無人地面裝備在后勤保障中的作用范圍很廣，能夠在戰(zhàn)場態(tài)勢感知、設(shè)施設(shè)備巡檢、后勤運輸保障、戰(zhàn)場應(yīng)急維修、戰(zhàn)場后勤防衛(wèi)等方面發(fā)揮重要作用。但現(xiàn)代戰(zhàn)爭更加強(qiáng)調(diào)聯(lián)合作戰(zhàn)能力，其基于信息化技術(shù)的發(fā)展，動態(tài)化與不可預(yù)測的特性更加明顯，因此需要發(fā)展地面無人裝備一體化支援保障能力。通過研究模塊化、通用化接口技術(shù)以及上裝平臺設(shè)計方案，使無人地面裝備能夠同時集多項功能于一體，增強(qiáng)其自主執(zhí)行復(fù)合型任務(wù)的能力。

4.4 多平臺協(xié)同能力

無人地面裝備受限于平臺性能，在戰(zhàn)場環(huán)境態(tài)勢感知能力、地形通過能力上受到一定限制，為克服系列缺陷，通常考慮將其與無人機(jī)等平臺結(jié)合使用，形成地空協(xié)同無人系統(tǒng)，以達(dá)到全域感知、精準(zhǔn)保障等目的。但該系統(tǒng)在實際應(yīng)用過程中面臨諸如環(huán)境復(fù)雜、資源受限和平臺異構(gòu)等約束條件，使多平臺的協(xié)同作戰(zhàn)能力面臨巨大挑戰(zhàn)。因此，可在基于地空無人系統(tǒng)的協(xié)同能力方面進(jìn)一步深入開展研究，暢通空地?zé)o人系統(tǒng)的協(xié)同性。

5 結(jié)語

隨著戰(zhàn)爭形態(tài)的改變以及無人化作戰(zhàn)需求，地面無人裝備大規(guī)模加入戰(zhàn)場已成必然趨勢，后勤保障作為戰(zhàn)爭中的重要組成部分，也必將順應(yīng)趨勢，向無人化后勤邁進(jìn)。我國科研資源豐富，技術(shù)儲備深厚，正處于大有可為的機(jī)遇期。應(yīng)當(dāng)瞄準(zhǔn)現(xiàn)階段地面無人裝備技術(shù)瓶頸加大研究力度、探索創(chuàng)新后勤保障地面無人裝備應(yīng)用模式，以期在該領(lǐng)域技術(shù)競爭中躋身全球領(lǐng)先的地位。