Doskonała technologia dla idealnego żołnierza. Część 1
Przewaga bojowa współczesnego żołnierza
Ponieważ coraz bardziej złożone przestrzenie bitewne stawiają jednostkom coraz większe wymagania taktyczne, wojsko i przemysł dążą do opracowania technologii nowej generacji, które mogą zapewnić taktyczną przewagę nad przeciwnikami z bliskimi rówieśnikami o znaczących zdolnościach bojowych.
Technologie nowej generacji, mające na celu zapewnienie współczesnemu żołnierzowi najskuteczniejszych środków wykonywania pełnego zakresu zdolności operacyjnych, są nieustannie badane, rozwijane i wprowadzane do wojsk w celu optymalizacji siły ognia, przeżywalności i celności na wszystkich poziomach taktycznych, w tym najniższe.
Lista tych technologii jest obszerna, począwszy od systemów komunikacyjnych i urządzeń użytkownika końcowego po autonomiczne pojazdy wsparcia oraz systemy pozyskiwania i pozyskiwania celów, które zmniejszają fizyczne i poznawcze obciążenie współczesnego żołnierza.
Zgodnie z doktryną NATO współczesna przestrzeń operacyjna jest definiowana jako „przestrzeń obejmująca wszystkie poziomy złożonego konfliktu w złożonych środowiskach, w tym spornych terytoriach morskich, gdzie informacje należy traktować jako broń".
Współczesne siły zbrojne mierzą się z niemal równorzędnymi i potężnymi przeciwnikami, takimi jak Chiny, Iran, Korea Północna i Rosja, którzy nieustannie budują swoje zdolności w różnych dziedzinach. W konsekwencji siły zbrojne muszą być gotowe nie tylko do radzenia sobie z tradycyjnymi i istniejącymi zagrożeniami, ale także do przeciwdziałania nowym zagrożeniom związanym z wojną hybrydową, która obejmuje zarówno broń kinetyczną, jak i niekinetyczną.
Zagrożenia te dotyczą szczególnie zdemontowanych jednostek walki wręcz i sił operacji specjalnych (SOF). Jednak rozwiązaniem może być nie tylko odnowienie uzbrojenia, sprzętu i oprogramowania, ale także opracowanie zasad użycia bojowego i taktyki, metod i metod prowadzenia działań bojowych. Wszystko to musi zostać połączone, aby zapewnić grupom bojowym zestaw zdolności do przeciwdziałania szerokiemu spektrum zagrożeń w obszarze informacyjnym i cybernetycznym, a także w dziedzinie wojny elektronicznej.
Na przykład rosyjskie siły zbrojne z powodzeniem wdrażają koncepcję „wojny nowej generacji” (własnej wersji wojny hybrydowej). Jej realizacja została pięknie zademonstrowana podczas operacji wojskowych na Ukrainie i w Syrii, gdzie zaawansowane jednostki naziemne były wspierane przez starannie przygotowane operacje informacyjne.
To właśnie ta działalność skłoniła armie wielu krajów do zidentyfikowania i opracowania szeregu nowych technologii wspierających małe grupy bojowe (na poziomie kompanii i niższych), których zadaniem mogłoby być prowadzenie operacji w warunkach zakazu dostępu/blokowania obszar, w którym sygnały satelitarne GPS i inne sygnały komunikacyjne mogą być łatwo blokowane.
Doświadczenia bojowe w Europie Wschodniej, zwłaszcza na Ukrainie, pokazały, że siły koalicyjne działające w bliskim sąsiedztwie sił rosyjskich mają różne problemy w swoich sieciach komunikacyjnych.
Ukraiński attache wojskowy w Wielkiej Brytanii powiedział, że wojna elektroniczna pozostaje „atrakcyjną” opcją dla sił rosyjskich działających na wschodzie Ukrainy. „EW jest wysoce skutecznym wariantem ataku niekinetycznego, który jest dość trudny do wyśledzenia”, dodając, że siły koalicji w regionie bardzo dobrze wiedzą, co oznacza zagłuszanie łączności VHF. Sieci UHF i GSM.
Na przykład z nieznanych przyczyn „nagle zatrzymuje się ruch radiowy”, jednocześnie regularnie zakłócając działanie bezzałogowych statków powietrznych i urządzeń naziemnych roboty, opierając się głównie na sygnałach GPS.
Podczas ćwiczeń w Niemczech dowódca plutonu 173. Brygady Powietrznodesantowej używa urządzenia użytkownika końcowego (tabletu) do przesyłania informacji do dowódcy kompanii przez sieć taktyczną
Według przedstawiciela Getac, Jacksona White'a, siły zbrojne coraz częściej inwestują w technologie C4ISTAR (Command, Control, Communications & Computers Intelligence, Surveillance, Target Acquisition & Reconnaissance - dowodzenie, kontrola, komunikacja, komputery, zbieranie informacji, nadzór, wyznaczanie celów i wywiad ), aby wspierać „strategię wojny asymetrycznej i cyfryzacji”. Jako przykłady podał serwer i laptop swojej firmy X500, a także najnowsze urządzenie użytkownika końcowego, utwardzony tablet MX50. wydany w 2017 roku.
Ten 15-calowy tablet umożliwia wymianę dużej ilości danych na potrzeby aplikacji do mapowania 6D oraz innych programów do zarządzania operacyjnego i orientacji sytuacyjnej. Urządzenie przenośne wielkości piórnika może przechowywać do XNUMX terabajtów danych, przetwarzać i dystrybuować dane z platform naziemnych i powietrznych, umożliwiając jednostkom frontowym „analizę platformy, misji i innych danych w celu zapewnienia odporności operacyjnej w trudnych warunkach bojowych”.
Tablet X500 posiada ogólną architekturę podstawową, która umożliwia integrację z istniejącymi i przyszłymi sieciami C4ISTAR. Urządzenie działa w systemie operacyjnym Windows 10, który zapewnia ochronę danych, uwierzytelnianie i fizycznie bezpieczne uruchamianie. Jeśli tablet wpadnie w ręce wroga, można go wyłączyć zdalnie za pomocą oprogramowania do zarządzania urządzeniami mobilnymi.
Wojsko na najniższych szczeblach intensywnie korzysta ze smartfonów i tabletów, w tym Getac MX500
Odmowa komunikacji
Potrzeba bezpiecznej wymiany wiadomości w spornej i zatłoczonej przestrzeni walki pozostaje kluczowym i niezbędnym wymogiem dla sił wojskowych dążących do skutecznego działania w dzisiejszych i przyszłych środowiskach operacyjnych.
Według niektórych ekspertów, systemy komunikacji nowej generacji powinny dziś nie tylko mieć zwiększoną ochronę przed zagłuszaniem (wskazuje na to przykład Ukrainy), ale także zapewniaćоwyższe szybkości transmisji danych, aby dać żołnierzom możliwość obsługi pełnego zakresu możliwości C4ISTAR.
Takie potrzeby doprowadziły do powstania i dystrybucji programowalnych stacji radiowych nowej generacji. Są w stanie zaakceptować wiele specjalnych protokołów komunikacyjnych i zapewnić komunikację w najtrudniejszych warunkach.
Ponadto wiele bardziej zaawansowanych sił zbrojnych dąży do rozszerzenia swoich wpływów i nawiązania globalnej współpracy. Wymaga to wyższych poziomów współdziałania systemów łączności z lokalnymi sojusznikami, którzy nie dysponują zaawansowanymi technologicznie programowalnymi systemami radiowymi i taktycznymi, dostępnymi dla „zachodnich” armii.
Michael McFerron z 1. Dywizji Piechoty Morskiej Stanów Zjednoczonych, zauważając potrzebę lepszego zarządzania sygnaturą komunikacji małych grup bojowych, ostrzegł: „Musimy wziąć pod uwagę zakłócenia elektromagnetyczne i wysyłane przez nas sygnały. Jeśli wysyłasz sygnały, jesteś martwy.
„Jak działać w takiej przestrzeni? – spytał McFerron, podkreślając, jak ważne jest odcięcie komunikacji wroga przy jednoczesnej ochronie komunikacji Korpusu Piechoty Morskiej. „Jeśli działamy w takim środowisku, czy możemy chronić nasze systemy przed bardziej zaawansowanymi zagrożeniami? Jak przygotowujemy się i szkolimy do pracy w tym środowisku?”
MANET (Mobile Ad Hoc Network) to bezprzewodowe, zdecentralizowane, samoorganizujące się sieci składające się z urządzeń mobilnych. Każde takie urządzenie może poruszać się samodzielnie w dowolnym kierunku i w efekcie często zrywać i nawiązywać połączenia z sąsiadami. Takie sieci, niezależne od konstelacji satelitarnych, stają się coraz bardziej popularne. Technologia ta stopniowo rozprzestrzenia się w jednostkach piechoty i SOF, zapewniając personelowi samoleczące się i odporne na zakłócenia systemy łączności.
Jimi Henderson z Silvus Technologies ma własne podejście do nowych wymagań dzisiejszej przestrzeni operacyjnej. Dają one siłom specjalnym i piechocie w bezpośrednim kontakcie z wrogiem, a także UAV i NMR, zdolność do działania w ramach środków zaradczych, gdy z dużym prawdopodobieństwem mogą dojść do zagłuszania kanałów komunikacyjnych.
Na przykład zdolność personelu i zdalnie sterowanych systemów do przeciwdziałania zakłóceniom została poprawiona dzięki zastosowaniu radiotelefonów dwuzakresowych, które obsługują dwa pasma częstotliwości radiowych (np. 2 i 4 GHz) w jednym urządzeniu fizycznym. Według Hendersona takie rozwiązanie pozwala współczesnemu żołnierzowi na szybkie i łatwe przełączanie się pomiędzy alternatywnymi częstotliwościami w celu uniknięcia źródeł zakłóceń bez konieczności rozwoju sprzętu.
„Chodzi o poznanie widma”, wyjaśnił, zauważając, że istniejące systemy radiowe mogą „przeoczyć” problemy z wydajnością i zakłóceniami. Henderson zauważył również, że taktyczne systemy radiowe powinny działać w budynkach, tunelach i konstrukcjach podziemnych, gdzie łączność na linii wzroku może zostać łatwo zakłócona. Z tego powodu zdolność do utrzymywania komunikacji poza zasięgiem wzroku między operatorami a pojazdami bezzałogowymi pozostaje krytycznym wymogiem operacyjnym.
Jednostki działające w wymagających środowiskach miejskich lub podziemnych korzystają z urządzeń MANET i MIMO, takich jak radiotelefon przenośny Streamcaster 4200.
Rozwiązania te obejmują rodzinę radiotelefonów StreamCaster firmy Silvus Technologies. Opcjonalnie obsługują podłączenie nadawczych anten kierunkowych 2x2 i 4x4, zapewniając wzmocnienie sygnału odpowiednio o 2-3 dB i 5-6 dB. Dlatego są dobrze przystosowane do „ekstremalnych sytuacji, w których abonenci poruszają się szybko lub znajdują się poza zasięgiem wzroku, podczas gdy długość i rozstaw anten nie mają znaczenia” – powiedział Henderson.
Radio Streamcaster 4200 2x2 MIMO (multiple-input multiple-output) to najmniejszy system w ofercie firmy, który może zapewnić niezbędne możliwości jednostkom MTR i piechoty. Radio o mocy wyjściowej do 4 watów jest dostępne w wersji „utwardzonej ręcznej”; niskie prawdopodobieństwo zacięcia zapewnia tryb „push-to-talk” (tylko po naciśnięciu przycisku) oraz komunikacja dwupasmowa.
Według Hendersona radiotelefony Streamcaster mogą obsługiwać do 380 węzłów MANET w jednej sieci. Pozwala to na efektywne przesyłanie sygnałów z jednego węzła do drugiego w sposób automatyczny, co zmniejsza zależność od sygnałów GPS i ogólnie komunikacji satelitarnej.
Streamcaster 4200 może również łączyć się z urządzeniami Wi-Fi i GPS za pomocą opcjonalnego złącza zewnętrznego. Każdy system może przechowywać do 128 GB danych w pamięci wewnętrznej. Henderson stwierdził, że sieć takich radiotelefonów może osiągnąć „bardzo niskie opóźnienia, średnio 7 milisekund na przeskok między węzłami”.
Zgodnie z aktualnymi potrzebami związanymi z wykonywaniem misji bojowych we wszystkich scenariuszach C2D2E (Communications Degraded / Communications Denied Environment) na rynku dostępnych jest coraz więcej wyspecjalizowanych platform komunikacyjnych MANET dla wojska. Na przykład alternatywna programowalna stacja radiowa TrellisWare Technologies TW-950 Shadow. Został on zaprezentowany w maju 2017 roku na Konferencji Sił Specjalnych SOFIC.
Podobnie jak Streamcaster, radiotelefon przenośny Shadow może działać w rozszerzonym zakresie RF. Pozwala to na szybsze przesyłanie danych i, według Matta Fellowsa z TrellisWare Technologies, „ogląda różne filmy w wysokiej rozdzielczości i jest w pełni interoperacyjne z urządzeniami korzystającymi z zastrzeżonego protokołu TSM-X”.
Urządzenie Shadow waży 312 gramów, działa w zakresach częstotliwości 225-450 MHz i 1250-2600 MHz i ma moc nadawania 2 waty. Radiostacja obsługuje do 16 kanałów z opóźnieniem „mniej niż sekundę” i może pracować pod wodą na głębokości do dwóch metrów.
Stypendyści potwierdzili również, że różne jednostki SOF już używają różnych typów systemów radiowych kompatybilnych z MANET, w szczególności do zwalczania terroryzmu na obszarach zaludnionych oraz w warunkach, w których nie ma sygnału GPS.
Persistent Systems promuje swój system MPU5, którego głównym elementem jest radiostacja 3x3 z technologią MIMO. Według dyrektora Persistent Systems, Herberta Rubensa, „Generuje moc transmisji do 6 watów, zapewniając bezpieczną sieć IP (protokół internetowy) w każdych warunkach i szybkość przesyłania danych przekraczającą 100 megabitów na sekundę”.
MPU5 zawiera również zintegrowany koder/dekoder wideo zdolny do dystrybucji strumieni wideo o wysokiej rozdzielczości w czasie rzeczywistym; system operacyjny Android, na którym działa oprogramowanie ATAK; a także 16 kanałów radiowych z transmisją ruchu przez protokół IP (RoI).
„MPU5 zwiększa świadomość sytuacji, przyczyniając się do pomyślnego wykonania zadania, a także poprawia ogólne bezpieczeństwo. Ponadto system MPU5 stanowi niezwykle ekonomiczne rozwiązanie dzięki implementacji wielu funkcji w jednym komercyjnym produkcie”, wyjaśnił Rubens stanowisko swojej firmy.
Podczas ćwiczeń żołnierz armii amerykańskiej, idąc wyznaczoną trasą, steruje robotem naziemnym
Wsparcie offline i sztuczna inteligencja
Systemy radiowe zgodne ze standardem MANET są coraz częściej wykorzystywane do komunikacji z autonomicznymi platformami, w tym UAV i HMR. Są aktywnie wykorzystywane w scenariuszach operacyjnych, aby zmniejszyć obciążenie personelu SOF i jednostek piechoty.
Na światowym rynku oferowana jest obecnie niezliczona liczba różnych naziemnych systemów robotycznych lub GMR. Obejmuje to małe, śledzone HMP zdolne do usuwania niewybuchów i improwizowanych urządzeń wybuchowych, a także inne zadania związane z gromadzeniem danych wywiadowczych. Również na rynku istnieje szereg dużych platform kołowych, wykorzystywanych zarówno do transportu towarów, jak i do wsparcia bojowego. HMP mogą nawet zapewnić pełne wsparcie ogniowe zdemontowanym zespołom szturmowym i siłom specjalnym.
Nowe technologie pozwalają teraz na wykorzystanie NMR w coraz bardziej złożonych scenariuszach walki. W szczególności istnieje zwiększone zapotrzebowanie na NMR do wykonywania zadań w obszarach zabudowanych i podziemnych sieciach komunalnych.
Źródła branżowe twierdzą, że ten wzrost technologiczny nie polegał na projektowaniu i rozwijaniu zupełnie nowych platform, a bardziej na wprowadzaniu standardów otwartej architektury w celu łatwiejszej integracji ładunków i kontrolerów plug-and-play. Oczywiście istnieją kompromisy między rozmiarami, wagą i mocą i nadal istnieją obawy dotyczące obecnego poziomu autonomii w całym spektrum NMR.
Według rzecznika Applied Research Associates Matthew Fordhama, dopiero teraz współczesny żołnierz zaczyna korzystać z autonomicznej technologii.
Od ponad dekady Departament Obrony USA naciska na powszechne stosowanie terenowych NMR w misjach wojskowych, ale do niedawna ich rozwój był napędzany głównie projektami badawczo-rozwojowymi.
„Dopiero w 2017 roku Departament Obrony zaczął konkretnie finansować zastosowania wojskowe, wydając zapytanie ofertowe dotyczące systemu oczyszczania tras RCIS (Route Clearance Interrogation System) i platformy do transportu sprzętu wielozadaniowego SMET (Squad Multipurpose Equipment Transport). program” – wyjaśnił.
Armia USA w grudniu 2017 roku wybrała czterech uczestników projektu SMET: Applied Research Associates (ARA) i Polaris Defence (Team Polaris); General Dynamics Land Systems (GDLS); HDT globalny; i Howe & Howe Technologies.
Program ten został określony w dokumencie strategicznym US Army z marca 2017 r. Robotic and Autonomous Systems jako krótkoterminowy priorytet (do 2020 r.) sił lądowych. Koncepcja Manned Unmanned Teaming (MUM-T) polega na zintegrowaniu połączonych możliwości robotycznych i autonomicznych z jednostkami wojskowymi przy zachowaniu pełnej funkcjonalności myśliwców.
Pierwotne zasady użycia bojowego i wymagania dla SMET dotyczyły pojazdu, który mógłby towarzyszyć żołnierzom idącym z prędkością 3 km/h przez maksymalnie 72 godziny bez tankowania na dystansie ponad 97 km. Docelowo urządzenie będzie musiało pracować w trzech trybach: autonomicznym, półautonomicznym i zdalnym.
Platforma musi udźwignąć 454 kg i generować 3 kW na parkingu i 1 kW w ruchu. Przewiezienie 454 kg zmniejszy obciążenie każdego żołnierza w drużynie o 45 kg. Dzięki zmniejszeniu obciążenia platforma umożliwi zespołom bojowym brygady piechoty pokonywanie dużych odległości, a wytwarzanie energii elektrycznej z tej platformy umożliwi ładowanie sprzętu i akumulatorów w podróży.
Platforma SMET przeznaczona jest do wykonywania różnych zadań, w tym transportu amunicji, wody, baterii i sprzętu specjalnego; C4ISTAR; i wsparcie ogniowe.
Oferowany do programu SMET pojazd Polaris MRZR X IS to opcjonalnie sterowana autonomiczna platforma będąca rozwinięciem załogowego pojazdu terenowego Polaris MRZR
Oczekuje się, że Departament Obrony potwierdzi status SMET jako oficjalnego programu w połowie przyszłego roku. Armia USA rozważa zakup do 80 platform po wybraniu preferowanego głównego wykonawcy.
Według Fordhama, platformy i technologie czujników kojarzone obecnie z takimi rozwiązaniami HMR są wystarczająco dojrzałe, aby mogły być szeroko stosowane w celu wsparcia współczesnego żołnierza i wystarczająco opłacalne dla przyszłych inwestycji.
Dotykając przyszłych wyzwań związanych z szybkim rozwojem HMP, Fordham nazwał „absolutne bezpieczeństwo” najważniejszym elementem każdego udanego projektu platformy robotycznej. Działanie HMP musi być zawsze bezpieczne, bez niezamierzonych ruchów lub nieoczekiwanych zachowań.
„Tylko jedna kwestia bezpieczeństwa może cofnąć proces robotyzacji o lata. Przewidywalna wydajność platformy to klucz do sukcesu. Po pierwsze bezpieczeństwo jest zawsze najważniejszym wyzwaniem. Redundancja sterowników sterowania, bezpieczne oprogramowanie, dokładna analiza, kontrola i możliwości testowania są podstawą do pomyślnego osiągnięcia wymaganego poziomu bezpieczeństwa.”
„Po drugie, z robotami terenowymi jest wiele problemów. Nie mamy Map Google, które pokazują najlepszą trasę, zasady ruchu drogowego ze znakami jak w aplikacjach komercyjnych. Ale mamy dużo kamieni, drzew, dołów i gwałtowną zmianę terenu, które nie są zaznaczone na mapie, wszystko to system musi rozwiązać w czasie rzeczywistym ”- wyjaśnił Fordham.
Applied Research Associates nawiązał współpracę z firmą Polaris w ramach programu SMET, oferując rozwiązanie oparte na załogowym pojeździe terenowym Polaris MRZR ATV, który jest już na wyposażeniu piechoty i sił specjalnych krajów NATO i ich sojuszników . Wariant MRZR X to autonomiczny, opcjonalnie sterowany wariant ATV MRZR zaprojektowany w celu zapewnienia płynniejszego przejścia z systemów załogowych do autonomicznych systemów robotycznych.
MRZR X jest wyposażony w Modular Robotic Applique Kit (M-RAK), który umożliwia integrację autonomicznych technologii przy zachowaniu fizycznej i programowej architektury istniejących platform mieszkalnych.
Matthew Fordham powiedział, że jedną z zalet MRZR X jest to, że „podobna platforma jest już używana w armii amerykańskiej. Koszt produkcji będzie niski, a wsparcie będzie dostępne na całym świecie. Maszyna jest łatwa w obsłudze i konserwacji, a przejście z trybu ręcznego do bezobsługowego następuje jednym ruchem przełącznika. Rozwój algorytmów uczenia maszynowego, przetwarzania wideo i technologii programowalnych macierzy bramek (FPGA) wniósł znaczący wkład w pół-autonomiczną wydajność, której obecnie poszukuje wojsko”.
„Rynek NMR stale się rozwija. Wraz ze wzrostem zaufania żołnierzy do platform zrobotyzowanych będziemy obserwować coraz większą dystrybucję takich systemów. Budżety będą kształtowane z uwzględnieniem konieczności wprowadzenia do arsenału wojskowego dodatkowych naziemnych systemów robotycznych. Patrząc na naszych potencjalnych przeciwników, dążymy do rozszerzenia funkcjonalności naszych robotów. Będą mogli wykonać najbrudniejszą i najniebezpieczniejszą pracę dla naszych żołnierzy.
AMSTAF 6 6x6 to jedna z kilku opcji kołowych HMP oferowanych obecnie przez izraelski przemysł.
Ronen Fishman z izraelskiej firmy Automotive Robotic Industry zgodził się, że rozwój HMP jest niezbędny dla współczesnego żołnierza.
Uważa jednak, że rynek NMR dla struktur bezpieczeństwa narodowego pozostaje bardziej rozwinięty niż rynek NMR dla struktur wojskowych. Jednak w niedalekiej przyszłości technologie te znajdą szerokie zastosowanie w wielu armiach świata.
„Zrozumienie, że NMR powinien odgrywać wiodącą rolę w następnej bitwie, już istnieje, ale minie jeszcze dwa lub trzy lata, zanim to zrozumienie przełoży się na rzeczywiste działanie”.
Według Fishmana najważniejszymi wymaganiami dla NMR, współpracującego ramię w ramię z nowoczesnym żołnierzem, są wysoka zwrotność i doskonała manewrowość. Chociaż oprogramowanie pozostaje kluczowym elementem każdego programu rozwojowego HMP, ponieważ tylko oprogramowanie pozwala na implementację różnych trybów autonomicznych.
„Najtrudniejszą rzeczą w tworzeniu oprogramowania jest to, że wiele podsystemów musi działać w idealnej harmonii, a jednocześnie jest wystarczająco elastyczne, aby zintegrować zaawansowane nowe podsystemy w minimalnym czasie”.
Przemysł motoryzacyjny oferuje obecnie kilka kołowych HMP, w tym AMSTAF 8 8x8; AMSTAF 6 6x6 i AMSTAF 4 4x4, które rozwija wspólnie z BFL India.
Jednocześnie na rynku NMR trwa proces zmniejszania rozmiarów platform i ładunków w celu optymalizacji wsparcia piechoty i jednostek specjalnych, zwłaszcza podczas prowadzenia rozpoznania i usuwania ładunków wybuchowych.
Ciąg dalszy nastąpi...
informacja