“粉碎者”:技術超前的無人戰車

“粉碎者(Crusher)”無人作戰平臺不同于急于投入現役的其他無人作戰平臺，它是一款旨在驗證軍用智能作戰機器人技術的技術平臺，因而在研制中敢于大膽創新，大量運用新技術將人們更多的“夢想”融入其中——

UPI計劃：由“旋轉者”轉型為“粉碎者”

“粉碎者”并非一項一蹴而就的開發項目，它隨著時事的變遷而轉型——其原型是2001年美國國防部啟動的無人地面作戰車輛(UGCV)計劃中的“旋轉者(Spinner)”無人車。可以想像，如果沒有“9·11”事件及其后的反恐戰爭，當年美軍的這一計劃將研制出替代重型裝甲車的未來地面作戰平臺。然而，歷史不允許假設，同年爆發的“9·11”事件徹底改變了美國陸軍的軍事戰略走向，美國陸軍自此走上輕型化、特種化、無人化的轉型之路。正是在這種背景下，DARPA等研究機構預便紛紛先于軍方展開未來無人作戰平臺的預研工作。隨后，美國軍方為應對可以預見的漫長低強度戰爭及沖突，遂加速了未來戰斗系統(FCS)項目的研制、裝備進程。為滿足軍方未來的作戰需求，DARPA聯合陸軍，以“旋轉者”無人車為基礎，于2004年7月啟動了一項名為“UPI(Ugcv-Perceptionfor Off-Road Robots Integration)”的技術驗證項目。UPI意即“無人地面作戰車輛感知及越野機器人整合”項目，項目通過對各種新技術和戰術的驗證，以幫助軍方開發符合未來作戰需求的無人戰車。2004年底，美國軍方選定擁有先進智能機器人研制經驗和技術基礎的卡內基·梅隆大學國家機器人技術中心(NREC)為主研機構，并以愛爾蘭Timony技術公司、美國CTC技術公司、SAFT電池公司以及波音公司地面系統分部等在新材料、車載電子系統、動力系統等領域頗有建樹的知名企業作為這個項目的子承包商，共同展開“粉碎者”無人戰車的開發工作。

作為一款驗證軍用智能作戰機器人技術的技術平臺，與現役戰場無人作戰平臺相比，“粉碎者”加大了對新動力、新材料和新技術的應用，為未來10～15年內智能作戰機器人真正走向戰場進行探索，體現了目前作戰機器人技術的最高水平。以DARPA要求UPI項目須達到的技術指標為例：樣車必須采用先進的動力和懸掛系統，一次能源補給后的行程在450km以上，全系統自維持時間不少于14天；樣車的基本負載模塊與全系統質量的比例小于25％，負載模塊可選配，且輸出功率不低于10千瓦；擁有不低于現役無人作戰平臺的越野、越障能力；具有較高級的人工智能以及網絡中心站功能，能夠獨立遂行巡邏、偵察等簡單任務。正是在這些指標的指引下，NREC會同各子承包商在兩年時間內開發出這款“粉碎者”無人戰車。

技術性能特點

通過對比可以發現，“粉碎者”和“旋轉者”在外形、尺寸上具有很大的相似性，只是后者兩側有明顯的裙板，而前者沒有。另外“粉碎者”在“旋轉者”的基礎上，采用了全新的車體結構和材料，在很多性能指標上都超越了原型車。

車體結構和底盤 “粉碎者”車身低矮，酷似一部未裝配完成的中型車輛底盤。全車采用成熟的6×6輪式底盤驅動，柴油發動機后置。柴油機的進、排氣口都置于發動機后部，而且為適應涉水潛行的需要，進、排氣口皆可被密封。為滿足對全車質量的嚴苛要求，車體采用多種高強度新型材料制造，如車身框架由CTC公司研制的高強度鋁合金制成，車體前部的鼻形防撞緩沖器由鈦合金制成，懸掛和減震系統則由高屈服強度系數的鋼構件制成……多種措施使全車自身質量控制在6.5噸左右。

“粉碎者”在車體結構上不同于以往輪式無人車輛的一個突出特點還在于，其車體前部帶有防撞緩沖裝置。此鼻形緩沖裝置設在車體正前部，主要功能就是防止車輛自主高速行駛時與障礙物的撞擊對前輪懸掛系統和車內設備的損害。以往無人車輛或者因為智能化程度不高，需要操縱人員全程監視運行狀況；或者由于車輛自身質量較小、行駛速度較低，無須采用類似裝置。而“粉碎者”自身質量約6.5噸，加之其動力強勁，高速行駛時的防撞擊問題遂成為焦點問題之一。

為克服實心輪胎行駛時的顛簸對車載精密設備的影響，車身兩側輪胎并未采用輕型、小型無人車輛上常用的實心輪胎，而是采用直徑1.2m的失壓續行輪胎，既可根據車輛行駛的地面狀況調整輪胎內的氣壓數值，提高燃油效率以實現較遠的續航里程，又可在遭到彈丸或彈片貫穿后，繼續保持迅速機動能力。另外，每只車輪的獨立懸掛裝置都被密閉在車體兩側突出的防塵、防水密封盒內。

“粉碎者”車體上方的空間為負載區，其體積遠比一般中、小型無人車輛大，可加裝大尺寸負載模塊。

技術性能指標 與現役各類無人車輛相比，“粉碎者”是個名副其實的大家伙。全車自身質量約6.5噸，其基本負載模塊的質量達到3.63噸，基本負載模塊／系統總質量比達到36％，遠高于UPI要求的25％。車體全長5.11m、寬2.59m、高1.52m，在車輪壓力適中的條件下，底盤距地面約0.4m。

主動力系統采用一臺60千瓦的低溫增壓柴油機，其燃氣排出溫度不超過300℃，10m范圍內噪聲低于57分貝，可在7秒內將整車從靜止狀態加速至41.8km／h。副動力系統由SAFT公司的鋰離子聚合物電池包組成，輸出功率為18.7千瓦，能支持全車不低于60分鐘的全速行駛。

其之所以重視車輛的電驅動能力，源于陸地戰場具有探測、交火距離近以及環境復雜等與海、空作戰模式和環境顯著不同的特點，加之近年來戰場監控系統的完善，以紅外搜索與跟蹤(IRST)系統為代表的被動探測手段興起，低噪聲、低紅外輻射的電驅動越來越成為各國陸軍看好的先進動力驅動方式。

該車的轉向控制系統把輪式轉向方式和滑動轉向方式結合起來，而滑動轉向方式以前只用于履帶式車輛。高速行駛時，車輛可以利用傳統的輪式轉向；低速行駛時，轉向系統會對兩邊車輪的速度加以控制，使兩側車輪產生速度差，實現滑動轉向，從而使車輛在類似于城市戰環境的狹窄空間內具有更好的機動能力。

在越野、越障能力方面，“粉碎者”也有不俗表現。它可以攀爬40°的斜坡、在30°側斜的陡坡上正常行駛，在獨立、高度可調的懸掛系統的幫助下可輕松翻越1.22m的矮障，能越過2m寬的塹壕和深溝。

為驗證未來無人平臺戰術，“粉碎者”也具備多種控制手段，如無線電搖控、智能全自主控制等。

人工智能的先行者

與二戰時期全憑人類控制的機械化作戰平臺相比，配備了現代計算機技術的信息化作戰平臺在更好地發揮裝備性能方面，取得了極大的成功。然而，機器終歸是機器，即便是擁有超強記憶能力、高速計算速度的電子系統，在情況瞬息萬變的戰場上也略顯笨拙。而研制“粉碎者”的一個重要目的正在于驗證并發展當前的人工智能技術，以期引領未來無人作戰平臺的發展。雖然在計算機技術未取得突破性進展的當代，希望通過“粉碎者”的開發使系統具備類人的思維、判斷能力仍屬夢想，但DARPA和NREC的技術人員仍希望通過各種技術手段，使“粉碎者”的智能盡可能地達到更高水平，擁有一定的“自主判斷”、“自主學習”的能力。

“粉碎者”的人工智能系統由NREC負責開發。該智能系統由高性能計算模塊、存儲模塊、數據分析融合模塊和車載多功能傳感器構成。作為一個能自主行駛的高智能無人平臺，使車載控制系統能夠“感知”外部環境，靈活應對運行過程中的各種情況，遂成為巨大的技術挑戰。在當前信息技術仍未獲得突破性進展之時，各類傳感器，如可見光、紅外、紫外、聲、壓力等傳感器，只是將外界的變化情況轉化為磁存儲介質上的高低電平。傳感器本身不能判斷外界環境性質，比如在車輛行駛過程中，遭遇到一堵無法翻越的土墻或是一叢同樣高度、顏色的枯灌木叢時，單一類型的傳感器無法判斷兩者的區別，而其他頻段的傳感器即便能探知障礙物的區別，也會因與另外的傳感器感知結論相矛盾而使控制系統陷入混亂。而“粉碎者”的控制系統通過復雜的多光譜彩色圖像分析算法、數據融合和經驗匹配的方式，使車輛在預判外界環境、自主決定行動方式上具備了一定的智能水平。

仍以上述場景為例，“粉碎者”載有彩色可見光、紅外和紫外等多種傳感器，在行駛過程中，探路雷達在遠距離發現行駛路徑上的障礙物后，各類傳感器就會對障礙物進行掃描，掃描結果經處理器使用復雜圖形分析算法處理后，判斷出障礙物性質，比如，障礙物是否堅硬無法穿越等。通過對多傳感器數據的融合處理，“粉碎者”已具備判斷環境中各類自然物體的能力。比如，在上述場景中，“粉碎者”在遇到灌木叢時會徑直駛過，而面對尺寸相似的土墻時，則會避而遠之繞道而行。

此外，“粉碎者”除通過本身傳感器獲得外界信息外，還可通過數據鏈接受衛星、無人偵察機發回的高解析度圖像資料，用于在更大范圍內判斷前方情況。同時，“粉碎者”還能將遭遇到的各種情況、場景特性等信息記錄下來，下次再遇到類似情況時，根據以往經驗采取相應的運作，即具有一定的學習和經驗積累能力。

“粉碎者”智能系統的另一個挑戰則是對城市戰環境的判斷以及如何具體行動。城市戰環境中，地形更加復雜、道路曲折，加之人員車輛等動態障礙出現，使其面臨著比野外環境更為困難的技術挑戰。對無人作戰平臺而言，在城市戰環境中，目前迫切需要解決的是對敵我雙方作戰人員的識別。事實上，戰場上的誤擊原本就是一種極難杜絕的現象，即便在冷戰后爆發的幾次重要局部沖突中，大型有人作戰平臺普遍配備有目標識別裝置，仍不能徹底根除因識別設備偶然失效而造成的誤傷事件。隨著作戰機器人走向戰場的步伐越來越快，與敵方戰斗員直接交火自然也無法避免。“粉碎者”的出現，正擔負有探索無人作戰平臺未來如何直接進入戰斗角色的重任。

據NREC介紹，“粉碎者”仍將利用多種傳感器模塊以及數據融合能力，提高對單兵等個體目標的智能鑒別能力。對于單兵這樣的個體對象，即使為其配備敵我識別器也無法完全解決問題，而且在城市戰環境下，敵、我、友、平民混雜，只為我方、友方的單兵裝備敵我識別器，無人平臺仍無法將敵方武裝人員與平民作有效區分。因此，“粉碎者”的智能鑒別能力將重點放在對人員臉部、膚色和衣著等特征的識別上。

客觀上，“粉碎者”也有“變聰明”的需要。以往，小型無人作戰平臺主要依賴半自動的操縱方式，操作者在顯示屏前通過無線信號實時獲取平臺所處環境的信息，并以此作為控制機器運行的前提，這在中、近距離內沒什么問題。但對于像“粉碎者”這樣的大、中型無人作戰平臺而言，由于其續航里程較遠、自維持時間也很長，仍沿用半自動的操作方式不再現實；而且身處前方的無人車如果經常采用大功率無線信號與后方聯系，也容易被對方探知。因此大、中型無人平臺需要具備更高的智能水平，研制團隊為“粉碎者”開發了一套低功率低帶寬無線通信系統，用于遠距離通信。

結語

根據NREC和DARPA的規劃，現已制成的兩輛“粉碎者”樣車將陸續完成一系列技術驗證項目，最終發展出一種更加智能化的車載控制系統，它能最大限度地減少人為干預，自主完成指定任務。用美陸軍軍方高層的話說，如果這一項目按預期順利進展，那么在未來5～15年內，新的更加智能化的無人地面平臺將真正走上戰場。

編輯／劉蘭芳