För närvarande sker en stadig utveckling av konceptet att utföra svärmoperationer från luft, land och hav med hjälp av många "öde" system, eftersom för att besegra motståndare ägnar de väpnade styrkorna i många länder stor uppmärksamhet åt utbyggnaden av avancerade autonoma teknik. Utvecklingen av sådan teknik för närvarande är dock främst inriktad på luftvärmar och det är osannolikt att de inom en snar framtid kommer att kunna ha en betydande inverkan på resultatet av militära operationer.
Utplaceringen av svärmar av luft-, mark-, yt- och ubåtsautonoma plattformar tvingar dock militären att ta itu med de skrämmande utmaningarna att behålla och finansiera denna teknik, trots dess relativt nya introduktion.
Enligt försvarsminister Gavin Williamson, som talade vid Royal Defense Research Institute för ett år sedan, fick till exempel brittiska departementet för försvarsförändringstransformationsfond”att utveckla svärmskvadroner med nätverksdrönare som kan förvirra och bedöma fiendens luftvärn. Vi hoppas att tekniken kommer att vara klar för distribution i slutet av detta år.”
Högt uppsatta tjänstemän från USA: s specialoperationskommando håller i princip med om denna ståndpunkt. "Helheten av obemannade system som arbetar med ett gemensamt uppdrag är fortfarande en integrerad del av kommandoens färdplan för det lovande konceptet" Specialapplikationer för speciella situationer ", - sade programchefen för enheter av flygplanstyp.
Hans kommentar stämmer överens med kommandon, som talade om hur svärmteknologi kan stödja "taktisk informationsmedvetenhet" för specialstyrkor i en stridsituation. Befälets koncept, NGIA (Next Generation Information Awareness), integrerar "fjärranslutna biometriska och tekniska sensorer, avancerad dataarkitektur och analys för att komplettera traditionell intelligensinsamling i fientligt territorium."
En talesman för ledningen förklarade olika principer för stridsanvändning, inklusive hur svärmar av vertikala start- och landningsdrönare kunde stödja NGIA-konceptet. Bland andra övervägda principer för stridsanvändning av den nya tekniken är utplacering av UAV från en avancerad position för att genomföra visuell, ljud och elektromagnetisk spaning, och därigenom inte äventyra specialstyrkorna, på vars träning man spenderade mycket pengar.
Han talade också om kommandoens önskan att skapa ett konsortium av "bästa industriella partner" som kan utveckla en lösning för svärmande UAV och omsätta den i praktiken under de kommande sex åren.
Kontinuerlig aktivitet
Varje operativ användning av svärmlösningar kan börja innan NGIA -konceptet implementeras. Amerikanska myndigheter genomför redan olika program som syftar till att använda nära sammankopplade tekniker.
Program som OFFSET (Offensive Swarm-Enabled Tactics) från DARPA Defense Advanced Research Projects Agency, TOBS (Tactical Offboard Sensing) från US Air Force och LOCUST (Low-Cost UAV Swarming Technology-inexpensive UAV swarm technology) US Navy.
TOBS-konceptet är baserat på AC-130J Ghostrider brandstödsflygplan, som kan skjuta upp flera Area-I ALTIUS (Air-Launched, Tube-Integrated Unmanned System) -drönare på en gång för att förse flygplanet med information om potentiella mål.
Det amerikanska flygvapnet kunde inte lämna detaljer om TOBS -programmet, men branschkällor sa att ALTIUS -drönare är utrustade med värmekameror och optoelektroniska kameror och en datalänk som ger vägledning till Ghostriders beväpningskomplex. Med TOBS -konceptet kan Ghostrider engagera mål i de mest utmanande väderförhållandena.
US Air Force -projektet LOCUST fokuserar på samarbete med upp till 30 Coyote -drönare för att stödja insamling, övervakning, inriktning och spaningsuppdrag. MIT Perdix UAV övervägs också som en alternativ plattform för LOCUST -programmet.
DARPA höll sin sista demonstration som en del av OFFSET -projektet i juni 2019. OFFSET -konceptet förväntas kunna säkerställa gemensam drift av upp till 250 UAV och integration av automatiska markfordon (AHA) i ett enda nätverk.
Demonstrationen i juni i Fort Benning, den andra av sex planerade, illustrerar konceptet med ett nätverk av drönare och markfordon som utför spaningsuppdrag i samhällen med höga vertikala strukturer, smala gator och grunda betraktningsvinklar. Enligt DARPA fick Lockheed Martin och Charles River Analytics under OFFSET -programmet i uppdrag att "konstruera ett svärmssystem i form av en realistisk spelapplikation inbäddad i fysiska autonoma plattformar."
Denna aktivitet syftar också till att definiera "adaptivt, komplext, kollektivt beteende för att förbättra informationsutbyte, beslutsfattande och interaktion med miljön så att UAV: er kan sömlöst interagera, påverka varandra och dra korrekta logiska slutsatser."
Samtidigt slutfördes den tredje utvecklingsfasen i slutet av 2019, enligt Dynetics, totalentreprenör för Gremlins -projektet. Målet med projektet är att starta från ett C-130 transportflygplan och returnera till det en "flock" Gremlin-flygplan. Gremlins -programmet, vars koncept utvecklades av DARPA -kontoret, möjliggör användning av återanvändbara drönare som kan utföra spridda luftoperationer i en komplex stridsmiljö.
Dynetics sade i ett uttalande att”Greml -drönare skjuts upp från befintliga flygplan utanför fiendens luftförsvar. Efter uppdraget tar C-130-flygplanet Gremlin-drönarna tillbaka ombord och transporterar dem till basen, där de snabbt återhämtar sig och skickas tillbaka till flyget."
Sierra Nevada Corporation, Airborne Systems, Applied Systems Engineering, Kutta Technologies, Moog, Systima Technologies, Williams International och Kratos Unmanned Aerial Systems deltar i programmet.
Tekniska lösningar
Enligt direktören för företaget Kratos Steve Fendley kommer hundratals, om inte tusentals drönare i framtiden att kunna delta i svärmar.
Fendley berättade hur svärmar av UAV i framtiden kommer att kunna interagera med målet att utföra ett obegränsat antal strejk- och defensiva uppdrag genom oberoende beslutsfattande på "massnivå".
"Tillförlitligheten ökar exponentiellt om du har ett stort antal fordon som utför en viss uppgift", förklarade Fendley och noterade att förlusten av en eller flera UAV: er i en stor svärm av system inte kommer att påverka uppdraget negativt.
”Själva svärmen och dess beslutsförmåga är inte knutna till något särskilt flygplan, så du kan tappa en eller flera drönare och ändå inte förlora förmågan att slutföra uppgiften. Detta är särskilt viktigt när man spelar mot nästan lika motståndare, där kvantitet spelar roll."
Fendley uppmärksammade också det faktum att svärmar av UAV: er kan anslutas via satellitkommunikation, detta gör att flygplan vid behov kan utbyta data utom synhåll.
”I luften utbyter dessa enheter för olika ändamål all tillgänglig information med varandra, det vill säga att var och en har mer information än den kunde ha om den skulle flyga på egen hand. Följaktligen förbättras möjligheterna för varje enskilt element i svärmen kraftigt."
Men samtidigt har potentialen för svärm UAV ännu inte fullt ut förverkligats, trots förekomsten av "hundratals" tekniska program i USA och andra länder.
Användningen av artificiell intelligens (AI) och maskininlärning i drönares beslutsprocesser och tillhandahållande av distribution och modifiering av kognitiva beslutsslingor är områden som fortfarande måste studeras noggrant. Enligt Fendley, "forskning inom dessa områden är enormt efterfrågad nu", men de flesta svärmskärmar behöver fortfarande fullt ut integrera och optimera AI -programvara. Presentation av UAV -svärmar idag är mer baserad på logik än på AI."
I maj förra året, som en del av sin svärmande färdplan, tillkännagav Kratos ett strategiskt partnerskap med dronmakaren Aerovironment. Detta samarbete syftar till att utveckla konceptet "Integrerade funktioner för mycket effektiva taktiska UAV: er och taktiska missiler." Det föreställer utplacering av Aerovironments Switchblade taktiska rörlanseringsmissilsystem via höghastighets och större obemannade fordon, inklusive Kratos MQM-178 Firejet-drönare. Den 3 meter långa Firejet-bäraren, som ursprungligen skapades som en omfattande vapendropptränare, är en miniatyrkopia av BQM-167A Subscale Aerial Target, som levereras av US Air Force.
Andra attackdronor från Kratos inkluderar också UTAP-22 Mako och XQ-58A Valkyrie.
Mako jetbäraren 6, 13 meter lång, utvecklad 2015, kan leverera UAV -svärmar till platsen och samordna deras handlingar, justera deras uppgifter och skicka information till markkontrollstationen. Den 23 januari 2020 genomfördes den fjärde framgångsrika flygningen av XQ-58A obemannade flygbilar på Yumas träningsplan. Testerna utfördes som en del av US Air Force Research Laboratory -programmet för en billig teknikdemonstrator med LCASD (Low Cost Attritable Strike Demonstrator).
Under testerna fullbordade XQ-58A multitasking och banan oberoende flygplan alla sina uppgifter, inklusive flygning på hög höjd och datainsamling under verkliga förhållanden. Fendley sa att de första flygningarna med lanseringsfordon med Switchblade UAV bör genomföras i början av 2020.
En sådan kombination kan avsevärt utöka driftseffektiviteten för Switchblade -jetplanet, som har en maximal räckvidd på 20 km vid drift i singelläge. "Kombinerat med lanseringsfordonet kommer Switchblades räckvidd att öka med ytterligare 270 km om du vill lämna tillbaka båten och 540 km för uppdraget i en riktning", sade Fendley och noterade att varje Firejet kommer att kunna bära upp till fyra switchblades. "Traditionella svärmar är lättare att implementera med små system, och vi tänker med Firejet gå mot svärmskoncept."
Svärmskapacitet
Kratos deltar också i DARPA: s Gremlins-program, som kan utgöra grunden för dussintals koncept av svärmtyp, inklusive "luftutplacering och stor återinträde av UAV".
I slutet av 2019 genomförde Kratos och DARPA den första flygningen från C-130-flygplanet, vilket ännu inte har avslöjats, vilket är en mellanliggande lösning mellan Firejet- och 167A-fordonen. Denna omärkta bärare har fällbara vingar, vilket gör att den kan transporteras i lastrummet på ett C-130-flygplan.
Efter avslutad uppgift sker transportörernas återkomst till lastutrymmet med hjälp av en teknik som påminner om luftpåfyllning. Detta gör det möjligt för C-130-flygplanet att "docka" med bäraren att återföra det till facket och flytta det till stället för förvaring för återanvändning.
Kratos utvecklar också Wolf Cancer -tekniken för svärmoperationer av UAV: er. Som en del av Wolf Pak-konceptet studeras en kommunikationsteknik som gör att flera luftsystem kan kombineras till ett högfrekvent nätverk och därigenom förbättra kvaliteten på datautbyte.
Wolf Pak -tekniken gör det också möjligt för svärmar att anpassa sig och omkonfigurera på ett decentraliserat sätt, så att drönsvärmar kan flyga på ett förutbestämt avstånd från varandra. Denna programvara utvecklas på begäran av en ouppklarad US Army -kund. Inga ytterligare detaljer lämnades, även om branschexperter föreslår att den kan användas för att stödja en rad operativa krav, allt från underrättelse till mål.
Wolf Pak -programvara, som för närvarande är i kundutvärdering, körs på UWB -länkar som minskar UAV: s elektromagnetiska signatur när man använder en enda kontrollstation.
Kratos sa att Wolf Pak -lösningen utser en”ledare” som fjärrstyrt eller autonomt kontrollerar resten av svärmen. Systemet är också överflödigt, svärmens funktion påverkas inte av avstängning eller skada på en separat drönare. Varje UAV arbetar i en svärm på sin egen integrerade programvara, som undviker konflikter med drönare och andra hinder.
Enligt Kratos kan Wolf Pak -mjukvaran idag styra upp till 10 UAV i en svärm. Flygplan kan också koppla bort sig från nätverket för enskilda operationer, varefter de igen kan ansluta till svärmen. Fendley sa:
“Wolf Pak gör det möjligt att snabbt integrera UAV-team för samarbete, även om det inte inkluderar AI eller beslutsfattande funktioner. Vi använder inte Wolf Pak idag, men ett prototypsystem skapades för att förstå hur konceptet kunde fungera. Programmet innehåller inte en krypterad kommunikationskanal, men dessa dagar behövs ett säkert system för att kunna övervaka i en stridsituation."
Kratos använder ett ännu inte namngivet autonomt system för att stödja sina nuvarande demonstrationsprogram och tillhandahålla ett gemensamt gränssnitt med svärm UAV: er som kan anpassas för att integrera specifika flygplanstyper. Den innehåller en datalänk för fjärrkontroll och övervakning; ytterligare kommunikationskanal mellan fordon som flyger i närheten; Autopilotprogramvara för att säkerställa "grundläggande" flygprestanda; samt en måldator för beslutsfattande på högre nivå. Tekniken inkluderar också AI -programvara som utvecklats av Kratos och andra namnlösa samarbetspartners.
”Vår avsikt är att ha öppna gränssnitt och olika tillvägagångssätt som anpassar sig till alla hårdvaru- / programvarudelar. Kratos vill anpassa sig till dem alla och införliva andra lösningar i våra drönare. Autonomi kan vara inbäddad i grundläggande system med gränssnitt som gör att vi kan interagera och samordna med autonoma och AI -delsystem från andra utvecklare , - noterade Fendley.
Samtidigt presenterade den europeiska missiltillverkaren MBDA flera koncept och system för att stödja UAV -svärmoperationer vid en flygshow i Paris sommaren 2019.
Swarm leverans
En representant för MBDA -företaget sa att en aktiv utveckling av ett eget koncept om Future Air System och dess komponent - svärmskapacitet pågår. I synnerhet inkluderar det leverans av en svärm UAV: er av den så kallade Remote Carrier, som kommer att vara "kompakt och diskret" och kommer att kunna fungera tillsammans med andra plattformar och vapen.
"I takt med att hoten utvecklas och förnekar strategier blir mer sofistikerade kommer det att bli nödvändigt att skapa lokal och tillfällig luftöverlägsenhet", säger företaget i ett uttalande. "I dessa blixtsnabba operationer kommer nätverksanslutna verkställande element att ta upp en betydande del av stridsmolnet, utbyta taktisk information och målkoordinater i realtid med plattformar och andra nätverksnoder för att uppnå önskad effekt."
MBDA kallar sina fjärrskjutare, lanserade från strids- och transportflygplan och ytfartyg, "plattforms- och vapenförlängare som följer med dem."
Enligt en företagsrepresentant inkluderar "fjärrmedia" -projektet nätverksinfraröda och radiofrekventa sensorer med funktionen datafusion och automatisk identifiering av mål i svåra miljöer; hotdetekteringsfunktioner; och utveckling av avancerade planeringsverktyg och beslutsverktyg.
Specifika system som studeras av MBDA har taktiska strejkfunktioner med "kompakta, nätverksanslutna vapen utplacerade utom räckhåll för vapen, kapabla till mycket noggrann påverkan och desorganisera fiendens försvar genom grupp- och svärmbeteende."
Det polska företaget WB Electronics utforskar också svärmskapaciteten för sina drönare och slängande ammunition (BB). Företaget pratade om framtidsplaner för autonoma plattformar som fungerar i svärmskonfigurationer. Enligt WB Electronics Director Martin Masievski kommer den framtida operativa framgången för dessa autonoma tekniker att baseras på den funktionalitet som de kan ge militären.
Till exempel är detta BB och UAV: s förmåga att flyga i avsaknad av en GPS -signal och utbyta meddelanden med andra bemannade och obemannade flygplan under svärmuppdrag.
Masievski sa att WB Electronics utvecklar svärmteknik för att möta militärens behov för obebodda system, särskilt när man stöder operationer under stridsförhållanden, men kunde inte ge mer detaljerad information. Han noterade att WB Electronics arbetar med att nätverka upp till sex Warmate LM -skaffermunitioner, även om detta projekt fortfarande är i de tidiga utvecklingsstadierna. Han uttryckte också sin vision om LM -svärmens kapacitet, som möjliggör användning av upp till 20 drönare bundna till ett enda nätverk för spaning och informationsinsamling.
De flesta svärmteknologier idag är utvecklade för luftrummet. Långsiktiga färdplaner kan dock kompletteras med liknande funktioner för yt- och markfordon.
”Dessa möjligheter är ännu inte väl utvecklade. Men affärsbeslut är nu inriktade på flygplan, säger Masievski. "Men när tekniken utvecklas, nivåerna av autonomi ökar och artificiell intelligens kommer fram för att stödja operationer i tredimensionellt utrymme, blir det möjligt att överföra dem till ytan eller marken."
”Men potentialen är otroligt stor, särskilt när AI -tekniken utvecklas och blir mer praktisk. I framtiden kommer vi att kunna se fantastiska saker, till exempel en svärm av drönare som fungerar som en flock fåglar. Potentialen för dessa möjligheter är enorm."
Förutom möjligheten att starta och returnera flockar med autonoma fordon, bör användarna också kunna fjärrstyra ett stort antal drönare, markrobotar eller ytfordon.
Operatörerna måste vara utrustade med nästa generations markkontrollprogramvara och slutanvändaranordningar för att optimalt manipulera svärmar samtidigt som den kognitiva bördan för personalen minskar. Det är värt att notera företaget Pison, som utvecklar teknik för gestkontroll i USA: s MTR: s intresse. Det gör det möjligt för operatörer att styra funktionen av UAV med handgester med hjälp av en enhet som bärs på handleden. Enligt företaget är nästa steg i demonstrationerna planerade för juni 2020.
