Najbolj znani razred sistemov z avtonomno funkcionalnostjo, ki jih trenutno uporabljajo oborožene sile nekaterih držav, so sistemi aktivne zaščite (SAZ) za oklepna vozila, ki so sposobni neodvisno uničiti napadalne protitankovske rakete, nevoljene rakete in granate. AES je običajno kombinacija radarjev ali infrardečih senzorjev, ki zaznavajo napadalna sredstva, s sistemom za nadzor ognja, ki sledi, ocenjuje in razvršča grožnje.
Celoten proces od trenutka odkritja do trenutka izstrelka izstrelka je popolnoma avtomatiziran, saj ga lahko posredovanje človeka upočasni ali popolnoma onemogoči pravočasno sproženje. Operater ne samo, da fizično ne bo imel časa dati ukaza za streljanje prot projektila, niti ne bo mogel nadzorovati posameznih faz tega procesa. BACS pa so vedno vnaprej programirani, tako da lahko uporabniki predvidijo natančne okoliščine, v katerih bi se sistem moral odzvati in v katerih ne. Vrste groženj, ki bodo sprožile odziv BAC, so znane vnaprej ali vsaj predvidljive z visoko stopnjo gotovosti.
Podobna načela urejajo tudi delovanje drugih avtonomnih kopenskih orožnih sistemov, na primer sistemov za prestrezanje nevoženih raket, topniških granat in min, ki se uporabljajo za zaščito vojaških baz na vojnih območjih. Tako APS kot prestrezne sisteme lahko torej štejemo za avtonomne sisteme, ki po aktiviranju ne zahtevajo človekovega posredovanja.
Izziv: avtonomija za talne mobilne robote
Danes se zemeljski mobilni sistemi običajno uporabljajo za odkrivanje in nevtralizacijo eksplozivov ali izvidovanje terena ali zgradb. V obeh primerih robote upravljajo in nadzirajo operaterji na daljavo (čeprav lahko nekateri roboti opravljajo preprosta opravila, kot je premikanje od točke do točke brez stalne pomoči ljudi). »Razlog, zakaj je udeležba ljudi še vedno zelo pomembna, je v tem, da imajo mobilni kopeni na kopnem ogromne težave pri samostojnem delovanju na težkem in nepredvidljivem terenu. Upravljajte avtomobil, ki se premika neodvisno po bojišču, kjer mora zaobiti ovire, se odpeljati s premikajočimi se predmeti in biti pod sovražnim ognjem. veliko težje - zaradi nepredvidljivosti - kot uporaba avtonomnih orožnih sistemov, kot je omenjeni SAZ, «je povedal Marek Kalbarczyk iz Evropske obrambne agencije (EDA). Zato je avtonomija kopenskih robotov še danes omejena na preproste funkcije, na primer "sledi mi" in navigacijo do danih koordinat. Sledite mi lahko z vozili brez posadke sledijo drugemu vozilu ali vojaku, medtem ko navigacija po točki omogoča, da vozilo uporablja koordinate (ki jih določi operater ali jih sistem zapomni) za dosego želenega cilja. V obeh primerih vozilo brez posadke uporablja GPS, radar, vizualne ali elektromagnetne podpise ali radijske kanale, da sledi voditelju ali določeni / zapomnjeni poti.
Vojaška izbira
Z operativnega vidika je namen uporabe takšnih samostojnih funkcij na splošno:
• zmanjšanje tveganj za vojake na nevarnih območjih z zamenjavo voznikov z vozili brez posadke ali kompleti za vožnjo brez posadke z avtonomnim sledenjem konvojem, ali
• zagotavljanje podpore vojakom na oddaljenih območjih.
Obe funkciji se na splošno opirata na tako imenovani element izogibanja oviram za preprečevanje trkov z ovirami. Zaradi zapletene topografije in oblike posameznih območij terena (hribov, dolin, rek, dreves itd.) Mora sistem točkovne navigacije, ki se uporablja na zemeljskih platformah, vključevati laserski radar ali lidar (LiDAR - zaznavanje svetlobe in doseg) biti sposoben uporabljati vnaprej naložene zemljevide. Ker pa se lidar opira na aktivne senzorje in ga je zato enostavno zaznati, je zdaj poudarek na sistemih pasivnega slikanja. Prednaloženi zemljevidi pa zadostujejo, če vozila brez posadke delujejo v znanih okoljih, za katera so podrobni zemljevidi že na voljo (na primer za spremljanje in zaščito meja ali kritične infrastrukture). Vsakič, ko morajo kopenski roboti vstopiti v zapleten in nepredvidljiv prostor, je lidar bistven za krmarjenje po vmesnih točkah. Težava je v tem, da ima tudi lidar svoje omejitve, to je, da je njegovo zanesljivost mogoče zagotoviti le za vozila brez posadke, ki delujejo na razmeroma preprostem terenu.
Zato so potrebne nadaljnje raziskave in razvoj na tem področju. V ta namen je bilo razvitih več prototipov za dokazovanje tehničnih rešitev, kot sta ADM-H ali EuroSWARM, za raziskovanje, preizkušanje in dokazovanje naprednejših funkcij, vključno z avtonomno navigacijo ali sodelovanjem sistemov brez posadke. Ti vzorci pa so še v zgodnjih fazah raziskav.
Pred nami je veliko težav
Omejitve lidarja niso edini problem, s katerim se soočajo zemeljski mobilni roboti (HMP). Glede na študijo "Terensko prileganje in integracija zemeljskih sistemov brez posadke" ter študijo "Ugotavljanje vseh osnovnih tehničnih in varnostnih zahtev za vojaška brezpilotna vozila pri delu v kombinirani misiji, ki vključuje sisteme s posadko in brez posadke" (SafeMUVe), financirano Evropska obrambna agencija lahko izzive in priložnosti razdeli v pet različnih kategorij:
1. Operativno: Za kopenske mobilne robote z avtonomnimi funkcijami je mogoče razmisliti o številnih možnih nalogah (komunikacijski center, opazovanje, izvidovanje območij in poti, evakuacija ranjencev, izvidovanje orožja za množično uničevanje, sledenje voditelju z bremenom, spremljanje zalog, čiščenje poti itd.), vendar še vedno primanjkuje operativnih konceptov, ki bi podpirali vse to. Tako je razvijalcem kopenskih mobilnih robotov z avtonomnimi funkcijami težko razviti sisteme, ki bodo natančno ustrezali zahtevam vojske. Težavo bi lahko rešila organizacija forumov ali delovnih skupin za uporabnike vozil brez posadke z avtonomnimi funkcijami.
2. Tehnično: Možne koristi samostojnih HMP so velike, vendar obstajajo tehnične ovire, ki jih je treba še premagati. Odvisno od predvidene naloge je lahko NMR opremljen z različnimi kompleti vgrajene opreme (senzorji za izvidništvo in opazovanje ali spremljanje in odkrivanje orožja za množično uničevanje, manipulatorji za ravnanje z eksplozivi ali sistemi orožja, sistemi za navigacijo in vodenje), kompleti za zbiranje informacij, upravljalni kompleti in nadzorna oprema operaterja …To pomeni, da so nekatere moteče tehnologije nujno potrebne, na primer odločanje / kognitivno računalništvo, interakcija človek-stroj, računalniška vizualizacija, tehnologija baterij ali skupno zbiranje informacij. Zaradi nestrukturiranega in spornega okolja je upravljanje navigacijskih sistemov in sistemov vodenja zelo težko. Tu je treba iti po poti razvoja novih senzorjev (detektorji toplotnih nevtronov, interferometri, ki temeljijo na tehnologiji superhlajenih atomov, pametni aktuatorji za nadzor in nadzor, napredni senzorji za elektromagnetno indukcijo, infrardeči spektroskopi) in tehnike, na primer decentralizirani in skupni SLAM (Hkratna lokalizacija in kartiranje). Lokalizacija in kartiranje) in tridimenzionalni pregled terena, relativna navigacija, napredna integracija in zlitje podatkov iz obstoječih senzorjev, pa tudi zagotavljanje mobilnosti s pomočjo tehničnega vida. Problem ni toliko v tehnološki naravi, saj se večina teh tehnologij že uporablja na civilnem področju, ampak v regulaciji. Dejansko teh tehnologij ni mogoče takoj uporabiti v vojaške namene, saj jih je treba prilagoditi posebnim vojaškim zahtevam.
Prav to je namen EAO -jevega celovitega strateškega raziskovalnega programa OSRA, ki je orodje, ki lahko zagotovi potrebne rešitve. Znotraj OSRA se razvija več tako imenovanih tehnoloških gradnikov ali TBB (Technology Building Block), ki naj bi odpravili tehnološke vrzeli, povezane s zemeljskimi roboti, na primer: skupna dejanja platform s človeško posadko in nenaseljenih, prilagodljiva interakcija med človekom in brezpilotni sistem z različnimi stopnjami avtonomije; nadzorno -diagnostični sistem; novi uporabniški vmesniki; navigacija v odsotnosti satelitskih signalov; avtonomni in avtomatizirani algoritmi za vodenje, navigacijo in nadzor ter odločanje za platforme z posadko in brez posadke; nadzor nad več roboti in njihovimi skupnimi dejanji; visoko natančno vodenje in nadzor orožja; sistemi aktivne vizualizacije; umetna inteligenca in veliki podatki za podporo odločanju. Vsak TVB je v lasti posebne skupine ali podjetja CapTech, ki vključuje strokovnjake iz vlade, industrije in znanosti. Izziv za vsako skupino CapTech je razviti časovni načrt za svoj TVB.
3. Regulativno / pravno: Pomembna ovira za uvedbo avtonomnih sistemov na vojaškem področju je pomanjkanje ustreznih metodologij preverjanja in ocenjevanja ali postopkov certificiranja, ki so potrebni za potrditev, da je tudi mobilni robot z najosnovnejšimi avtonomnimi funkcijami sposoben pravilno in varno delovati tudi v sovražno in zahtevno okolje. V civilnem svetu se samovozeči avtomobili srečujejo z enakimi težavami. Po študiji SafeMUVe je glavni zaostanek, opredeljen v smislu posebnih standardov / najboljših praks, v modulih, povezanih z višjimi stopnjami avtonomije, in sicer avtomatizacijo in združevanjem podatkov. Moduli, kot so na primer "zaznavanje zunanjega okolja", "lokalizacija in kartiranje", "nadzor" (odločanje), "načrtovanje prometa" itd., So še vedno na srednji ravni tehnološke pripravljenosti in čeprav obstajajo več rešitev in algoritmov za različne naloge, vendar standard še ni na voljo. V zvezi s tem obstaja tudi zaostanek v zvezi s preverjanjem in certificiranjem teh modulov, ki ga je delno obravnavala evropska pobuda ENABLE-S3. Novo ustanovljena mreža testnih centrov EAO je bila prvi korak v pravo smer. To nacionalnim centrom omogoča izvajanje skupnih pobud za pripravo na preizkušanje obetavnih tehnologij, na primer na področju robotike.
4. Osebje: Razširjena uporaba brezpilotnih in avtonomnih zemeljskih sistemov bo zahtevala spremembe v sistemu vojaškega izobraževanja, vključno z usposabljanjem operaterjev. Najprej mora vojaško osebje razumeti tehnična načela avtonomije sistema, da ga lahko po potrebi pravilno upravlja in nadzoruje. Vzpostavitev zaupanja med uporabnikom in avtonomnim sistemom je predpogoj za širšo uporabo kopenskih sistemov z višjo stopnjo avtonomije.
5. Finančni: Medtem ko svetovni komercialni akterji, kot so Uber, Google, Tesla ali Toyota, vlagajo milijarde evrov v samovozeče avtomobile, vojska porabi veliko skromnejše zneske za zemeljske sisteme brez posadke, ki so razdeljeni tudi med države, ki imajo svoje nacionalne načrte za razvoj takšnih platform. Nastajajoči Evropski obrambni sklad bi moral pomagati pri konsolidaciji sredstev in podpirati skupni pristop k razvoju zemeljskih mobilnih robotov z naprednejšimi avtonomnimi funkcijami.
Delo Evropske agencije
EOA že nekaj let aktivno deluje na področju kopenskih mobilnih robotov. Posebni tehnološki vidiki, kot so kartiranje, načrtovanje poti, sledenje voditelju ali izogibanje oviram, so bili razviti v sodelovalnih raziskovalnih projektih, kot sta SAM-UGV ali HyMUP; oba sofinancirata Francija in Nemčija.
Cilj projekta SAM-UGV je razviti samostojen demonstracijski model tehnologije, ki temelji na mobilni zemeljski platformi, za katero je značilna modularna arhitektura strojne in programske opreme. Zlasti demonstracijski vzorec tehnologije je potrdil koncept razširljive avtonomije (preklapljanje med daljinskim upravljanjem, polavtonomnim in popolnoma avtonomnim načinom). Projekt SAM-UGV je bil nadalje razvit v okviru projekta HyMUP, ki je potrdil možnost izvajanja bojnih nalog z brezpilotnimi sistemi v koordinaciji z obstoječimi vozili s posadko.
Poleg tega projekt PASEI trenutno obravnava zaščito avtonomnih sistemov pred namernim vmešavanjem, razvoj varnostnih zahtev za mešane naloge in standardizacijo HMP.
Na vodi in pod vodo
Samodejni pomorski sistemi (AMS) pomembno vplivajo na naravo vojskovanja in povsod. Razširjena razpoložljivost in zmanjšanje stroškov komponent in tehnologij, ki jih je mogoče uporabiti v vojaških sistemih, omogočajo vse večjemu številu državnih in nedržavnih akterjev dostop do voda svetovnih oceanov. V zadnjih letih se je število upravljanih AWS večkrat povečalo, zato je nujno, da se izvajajo ustrezni programi in projekti, ki bi floti zagotovili potrebne tehnologije in zmogljivosti za zagotovitev varne in brezplačne plovbe v morjih in oceanih.
Vpliv popolnoma avtonomnih sistemov je že tako močan, da bo vsaka obrambna industrija, ki zamudi ta tehnološki preboj, zamudila tudi tehnološki razvoj prihodnosti. Brezpilotni in avtonomni sistemi se lahko z velikim uspehom uporabljajo na vojaškem področju za izvajanje kompleksnih in težkih nalog, zlasti v sovražnih in nepredvidljivih razmerah, kar pomorsko okolje jasno in ponazarja. Pomorski svet je lahko izzvati, pogosto ga ni na zemljevidih in je težko krmariti, ti avtonomni sistemi pa lahko pomagajo premagati nekatere od teh izzivov. Imajo možnost opravljanja nalog brez neposrednega človekovega posredovanja, pri čemer uporabljajo načine delovanja zaradi interakcije računalniških programov z zunanjim prostorom.
Lahko rečemo, da ima uporaba AMS v pomorskih operacijah najširše možnosti in vse "zahvaljujoč" sovražnosti, nepredvidljivosti in velikosti morskega prostora. Omeniti velja, da sta neustavljiva žeja po osvajanju morskih prostorov v kombinaciji z najzahtevnejšimi in naprednimi znanstvenimi in tehnološkimi rešitvami vedno bila ključ do uspeha.
AMS postajajo vse bolj priljubljeni med mornarji, postajajo sestavni del flot, kjer se večinoma uporabljajo v nesmrtonosnih misijah, na primer pri protuminskih akcijah, za izvidništvo, nadzor in zbiranje informacij. Toda avtonomni pomorski sistemi imajo največji potencial v podvodnem svetu. Podvodni svet postaja prizorišče vse hujših sporov, boj za morske vire se zaostruje, hkrati pa obstaja velika potreba po zagotavljanju varnosti morskih poti.
