美军无人陆上战车发展运用研究

■ 李智勇 胡宝彪

无人陆上战车(Unmanned ground vehicle，简称UGV)，是一种在与地面接触且没有人员承载存在情况下运行的车辆。广义上讲，无人陆上战车指代任何不携带人员、能够穿越地面、机械化的、遂行指定任务的设备，主要用于携带工具或输送物资。美国是无人陆上战车重视程度最高、研发最早、运用经验最丰富的国家之一。

1 美军无人陆上战车关键技术发展情况

从外军无人陆上战车发展情况看，虽然部分国家在某个技术方面有自己的突出优势，但总体上美国仍处于领先地位。美军认为：无人陆上战车作为无人军事自主系统中的重要一员，是陆基武器装备发展的重要方向，其所涉及到的关键技术主要包括战场感知技术、平台技术、控制系统技术和人机交互技术等。

1.1 战场感知技术

战场环境感知技术是无人机动平台中最重要的一环，无人机动平台安全、稳定行驶的重要前提是环境感知系统提供的环境模型、运动姿态和准确可靠的定位信息。此类技术需要广布的传感系统和适应性强的算法作为支撑，而美军在相关领域早已展开了相关实验研究：2015年美国陆军装备研究开发工程中心发布了“自主无人系统在GPS 无效环境中的团队合作”项目，主要研究自主无人系统感测、协作架构以及在GPS 无效时仍能击中目标的系统平台所需的相关组件，这些技术将不仅适用于未来无人战车，也适用于无人机及无人水下航行器的自主运行；美国卡内·基梅隆大学的国家机器人工程中心研发的3D 范围感知技术和图像处理技术能够适应烟雾、灰尘和雨雪等恶劣环境，使用智能分类器使无人陆上战车安全地检测并避开树木、陡坡、沟渠、冲击、岩石和围栏等障碍物，还可以为无人战车规划最佳、最安全的行进路线。

1.2 平台技术

平台可以为无人陆上战车提供行进动力、基础设备和电力，是无人陆上战车运行的基础，好的车辆平台不仅能够很好的搭载各类传感器、武器装备、动力系统，还要有良好的战场适应能力及通过能力。美国卡内基·梅隆大学国家机器人工程中心开展的“自主平台演示”项目，主要用于整合和测试下一代无人陆上战车技术，并与无人机技术相结合。项目组对悬架技术和配置、车体结构、车辆驱动架构、电池技术、冷却方式和发动机等方面展开了研究。项目成功最终成为大型无人陆上战车集成平台，其关键性能参数包括每小时80 公里的最高速度和自主执行单车道更换的能力，于2009年对无人车辆进行了普遍推广。

1.3 控制系统技术

无人作战车辆的自主性和智能水平在很大程度上取决于它的控制系统，包括从传统的算法控制到分层学习、自适应控制、中立网络和多个机器人协作等更加复杂的算法。目前无人作战车辆按其控制系统分类可分为远程操作型和自主型：依赖远程操作控制技术的无人车辆是由操作人员进行控制的，其所有的动作都通过操作人员的指令完成；而自主型无人陆上战车无需人力控制器即可运行本质上是一种自动的机器人，车辆使用传感器掌握周边环境，然后使用控制算法对其加以利用或者应对。在此方面美军仍然走在前列：如洛克希德·马丁公司开发了“车辆控制站”（VCS）软件，该软件是一个完全集成的命令、控制和信息系统，可以用于控制无人飞机、无人陆上战车以及各种无人弹药，可以支持至少一个操作员工作站的多个车辆、传感器、数据链路以及其他子系统的操作。

1.4 人机交互技术

该技术的发展取决于无人车辆的控制方式，界面可以是操纵杆和监视器控制面板，在被控制的情况下可以进行远程操控或更高级的操作。卡内基·梅隆大学的国家机器人工程中心开发了用于无人驾驶地面车辆的头戴式显示器和轻型操作员控制单元，该远程操作单元使用距离传感器和摄像机的输入来生成车辆周边环境的实时、三维、逼真的模型，使操作员可以从任何角度观察车辆，更好地了解车辆的环境，帮助驾驶员在其路线上发现潜在的危险变化，如路边爆炸物等。此外，2011-2012 年间，密歇根大学车辆研究中心进行了“无人陆上战车用户界面的评估和性能建模”的研究，为了增强情境感，研究人员使用远程机器人的虚拟现实视图操作以给出机器人的鸟瞰图操纵器的特写镜头或许多其他有用的视图。

2 美军无人陆上战车典型运用

美军将实战中常用的无人地面作战平台按用途主要区分为4 类：小机器人建筑和隧道搜索者、小型物流搬运机、无人僚机地面车以及自主狩猎杀手队。这几种装备在实战中都各自发挥不同的作用。

2.1 小机器人建筑和隧道搜索者

此类地面车辆主要用于远程目标以及城市等复杂地区的侦察以及爆炸物拆除。其自主性相对较低，主要以人工遥控为主，可配备高分辨率相机(红外和夜视)、各类传感器以及机械臂，发挥其移动性好、可穿越各种复杂地形以及多层次建筑物的优势，在作战人员的操纵下，提前发现陷阱和隐藏的敌方部队，拆除有危险的爆炸物。例如：QinetiQ公司为美军生产的TALON 地面机器人系列已经在伊拉克和阿富汗执行了约2000次任务，该系列作为一种小型遥控车辆，专为侦察及战斗任务设计。

2.2 小型物流搬运机

主要用于搬运物资，为士兵减轻负重，可以不依赖于远程操作员。战场上重负荷的弹药和物资会严重制约人员的机动速度及距离，而使用该类型车辆则可以有效为士兵减轻负重，增强其持续作战能力。最典型的为波士顿动力公司的“大狗”：行进速度可以达到10km/h，爬坡高度达35 度，能够承载150 公斤的负重，可以使用控制系统保持平衡并在山地、泥泞道路、雨雪环境等各种地形正常机动并进行自主导航。

2.3 无人僚机地面车

此类车辆是一种中等规模的无人地面战车，主要为小规模的小型机械化步兵和装甲部队提供帮助。可以通过对战场的不断侦察和观察，向战斗部队提供重要情报信息；还可以凭借高科技相机、传感器和机动性，不间断地执行侦察和守卫工作；此外该战车可以用于战时的数据处理、安排目标和检测威胁，在士兵休息、露营或执行其他任务时保障安全性。例如洛克希德·马丁公司为美军研制的“班组任务支援系统”（SMSS）作为班组支援无人平台，可实现半主动控制及遥控控制，主要实现伴随运输功能，还可以搭载态势感知及打击荷载实现侦察、火力支援等任务。

2.4 自主狩猎杀手队

该类型车辆可以在各种地形和天气条件下深入到战场的前线进行伏击和终止任务。此类型车辆主要用于代替士兵深入到地形复杂或者高风险地区，依托其先进的传感设备及高度的智能性执行定点巡逻、侦察以及作战任务，此类装备自主性较高，大多处于研发试用阶段。如美军的MAARS 重型无人地面车，能够自动躲避致命伤害，具有模块化设计、能够插入多种任务组件，具备综合态势感知、近距离战斗、侦察、巡逻、镇暴等功能。

3 对我军无人地面装备发展与运用的启示

发展无人地面装备是我陆军军事装备转型、打赢具有智能化特征的信息化局部战争的必由之路。而我军在无人陆上战车的研发与运用方面同美军相比还有着较大差距。这需要着眼长远规划发展路线，发挥军民融合优势，将无人地面装备融入作战训练，促进我军无人地面装备体系建设快速发展。

3.1 着眼长远设计发展路线

早在2017 年，美陆军训练与条令司令部即发布了《机器人与自主系统战略》，详细阐述了美陆军未来25 年在无人作战领域的研发重点、能力建设目标及实施途径、方式、步骤等，以指导无人地面系统及无人机技术的研发与应用。而我军无人陆上战车还处于部分试验论证阶段，也没有相关发展的指导性文件。我军应立足当前无人地面装备发展现状，针对自身的作战任务、技术储备、研究特点来设计长远发展的路线图，在战略层面上制定相关的规划和技术路线，以把准未来无人地面装备研发与运用的基本方向。

3.2 发挥军民融合优势

美军在无人陆上战车发展研究上不只依赖于其国家队：国家机器人工程中心，许多军火供应商如洛克希德·马丁、北美QinetiQ等公司在无人地面系统上均有着自己的亮点技术，其各有所长、相互协作促成了美军无人地面装备体系的快速发展。在我国无人地面装备所需的部分关键技术如传感技术、系统集成、AI 技术、各类算法、自动驾驶技术等，需要发挥军民融合优势，整合部队作战需求与地方技术优势，促进无人地面作战装备快速发展。

3.3 研究作战训练标准

美军在无人陆上战车的运用上有着丰富的经验，在伊拉克、阿富汗战场上，美军使用了大量的无人地面装备担负城市侦察、爆炸物拆除、战场巡逻监视以及物资输送等任务。我军需有预见性地研究无人地面装备的作战运用与训练，加大无人地面装备操作训练力度、融入联合训练体系，以确保无人地面装备快速融入作战体系、发挥作战效能。