军用地面无人系统现状及关键技术简述

王新宇

陆军装甲兵学院演训中心硕士研究生（ 32370 部队）

1.引言

军用地面无人系统能够代替军人执行战场监视、目标引导、地面打击等多样化任务，正成为未来战争的重要陆战力量。世界主要军事强国高度重视地面无人系统的研制、试验和装备，已广泛应用于斩首行动、反恐维稳、局部战争中，且作战效果显著。一般而言，军用地面无人系统主要包括地面无人车系统和地面机器人系统，无人车主要指采用轮式或履带式行走装置的无人驾驶车辆，如以色列“守护者”4×4无人车等；地面机器人主要指采用行走装置的机器人，如“大狗”四足机器人等。

2.发展现状

随着人工智能等技术发展和战争形态演变，军用地面无人系统正进入快速发展时期，已逐步融入新时代陆军武器装备体系，无疑是陆军武器装备转型发展的重要力量。

2.1国外研究现状

2.1.1美军

美军地面无人系统装备种类和数量最多，研制水平最高。近年来，陆续发布了《无人系统综合路线图2017-2042》《机器人与自主系统战略（2015-2040）》等文件，为发展地面无人系统提供指导。美军许多装备已在战场广泛应用，如执行火力打击任务的“利剑”及“魔爪”机器人等。目前新装备试验的有多用途战术运输车MUTT，可拖拉重型装备和士兵；有战斗机器人LLAMA和RCV-L，能够和士兵伴随协同，是将机器人从工具转变为士兵队友的具体体现。

2.1.2俄军

俄罗斯作为一个陆地大国，对军用无人系统发展极其重视。2015年叙利亚战场，俄军整建制遥控指挥地面无人系统攻坚作战，操纵配备有轻机枪、火箭筒和榴弹发射器的6台“平台-M”无人战车和6部“暗语”战斗机器人，以强大火力支援叙政府军。“伊斯兰国”武装分子很难打准这些目标较小、防护较强、灵活机动的机器人，因慌乱射击暴露自身位置，最终被击毙七十余名并占领阵地。目前，俄军正在加速试验各种机器人武器平台，包括改良型“天王星”-9、Shturm和Soratnik地面无人战车。

2.1.3以色列军

以色列国防军发展重点集中于中型自主无人车领域，其自主装备和研制水平均处于世界前列。“守护者”系列地面无人车早在2008年就已装备并部署在加沙地带，是目前国外现役自主水平最高的无人车，具备全天侯感知能力，能自主决策，自主设定行驶路线、规避障碍，还可以跟随车辆或士兵行进，能够与其他地面无人系统组网并协同作战，最大行驶速度80千米/时。目前，最新装备的无人装甲战车“卡梅尔”，能够自行驾驶车辆，实时检测威胁，并就关键决策向机组人员提供建议。

2.1.4欧洲国家军队

欧洲主要国家在欧盟和北约合作框架下加强地面无人系统建设，旨在开发模块化地面无人系统。英、法、德军均已装备多款地面无人系统，其中，英军现装备有“手推车”MK.8地面无人系统、“搜索者”Hunter排爆机器人等，并组织多场大规模演习进行实战化试验；法军现装备有“卡梅伦”、“卡博”、CITV等先进地面无人系统，目前推进“马赛克”（MOSAIC）项目，旨在满足对轻型侦察和支援车辆的要求；德军地面无人装备同样处于世界前列，现装备有“任务大师”地面武装侦察机器人、MV4系列机器人等，其中MV4系列机器人在德军索马里维和行动中表现出色。

2.1.5日军

作为世界工业机器人技术领先国，日本在军用地面无人系统方面研发实力较强。我国一些知名高校，为取得关键技术系统性突破，到日本引进人才。日本无人系统研究公司较多，且研发水平较高，SCHAFT公司、FANUC公司等机器人产品在世界市场占有重要地位。目前，日军已完成试验并小批量装备的HRP-2双足机器人，能够完成爬楼梯、在废墟中行走和移除障碍物等任务，能随着地形的变化而改变其外形。

2.2国内研究现状

近年来，我军的地面无人装备发展非常迅速，我国的军工央企和一些装备科技创新企业研制出很多类型的地面无人装备，应该说拥有一定自主水平的智能无人装备层出不穷。从整体层面看，遥控操作型小型地面无人系统技术已基本成熟，少量装备军队；半自主型地面无人系统大多处在关键技术开发与验证阶段，已有少量样机，并进行了一些性能和作战试验，尚无装备；在完全自主的地面无人系统方面，虽然开展了一些关键技术研究，但距离实战要求差距比较大，不具备装备条件。

目前，我军已多次在一些部队中展开地面无人车演习试验。履带式无人战斗车能够提供伴随火力支援，可选装各种口径的机枪和自动榴弹发射器，适合在岛屿复杂地形条件下使用。小型侦查无人车可以代替一般士兵进行先期渗透，也可以利用自带的侦察定位功能为火力覆盖提供精确的指引，能获得不少有价值的战场信息。无人弹药输送车能够给步兵班提供伴随弹药支援，不用担心持续火力问题，作战效能得到成倍提高。多轮无人地面车既能提供后勤保障，驮运官兵的装备、背囊，也能执行侦察、突击等任务，在通行能力上，能够适应复杂地形。

总体看，我军地面无人系统虽然发展较晚，与美、俄、以等国家军队发展水平存在一定差距，但近些年我军掀起了地面无人系统研究、试验、装备的高潮，正逐步缩短差距、加快地面无人系统定型列装。

3.军用地面无人系统关键技术

军用地面无人系统是系统架构、环境感知、态势评估、自主控制、自主规划、安全防护、动力源等一系列关键技术融合而成。

3.1系统架构技术

系统架构技术是军用地面无人系统结构和行为的总体技术，包括软、硬件功能描述以及之间的接口^[1]。由于军用地面无人系统属于复杂系统，因此需要设计合理架构，确保复杂系统的灵活、开放、可配置。目前美军已开发无人系统联合架构，属于无人系统标准化信息架构，用于提高无人系统子系统间的互操作性，并提供无人平台的重复利用和标准化。美军目前发展的大多数地面无人系统兼容无人系统联合架构(JAUS)，装备间互操作性得到提高，有助于实现协同作战。

3.2环境感知技术

环境感知技术主要是利用各种传感器、摄像头、雷达获取环境特征，具体包括可见光相机、红外相机、激光雷达、毫米波雷达、惯导系统等^[2]。可见光相机用于检测车道线，红外相机用于夜视辅助功能，激光雷达用于检测周围环境物体距离和三维建图，毫米波雷达用于跟踪附近的物体，惯导系统用于精准定位。环境感知的重难点是对于未知的复杂地形和越野环境的感知处理，因此，需要提升立体视觉信息处理技术、多源数据信息融合处理技术等水平。

3.3 态势评估技术

近年来，随着人工智能的发展，基于深度学习的战场态势评估技术成为重要研究方向。该学习方法能够为有效模拟指挥员思维从不同角度来理解复杂战场态势，可为分析战场空间、时间以及为交互上的多样层次关系提供支持，可适应态势状态空间的高维度特点^[3]。目前，美军地面无人系统深度学习研究主要是利用深度学习处理各种传感器数据、大数据，挖掘其中的有价值情报，支撑决策制定；分析网电、电子战的进攻模式，提高应对能力等。

3.4自主控制技术

算法致胜是未来智能化战争的制胜灵魂。自主控制技术采用多种控制算法，对动力、导航、通信、武器、驾驶、等进行控制，使地面无人系统能够单独自主作战，或与其他无人系统和有人系统协同作战，甚至实现集群作战，目前已成为无人系统技术研究的热点和重点^[4]。常用控制算法有预测控制、模糊控制、自适应控制和神经网络控制等。随着作战中军用地面无人系统数量增加，特别需要实现多系统的协同，那么控制技术要求不仅是单一装备的控制，还要求各系统之间的相互协同配合。

3.5自主规划技术

无人系统的核心特点是具有一定的自主能力。自主规划是指军用地面无人系统自主进行任务规划和路径规划。任务规划主要完成独立行动和编队任务规划，路径规划是生成一条避开障碍和敌人攻击的轨迹。目前军用无人地面系统做不到全自主，还是人机协同作战模式，即“人在回路”。为使地面无人系统自主能力达到实用程度，必须开发更为智能的仿人算法。通过这些算法提供健壮的决策能力，处理好非精确、非完整、不确定甚至是矛盾的数据集，实现军用地面无人系统的智能自主。

3.6安全防护技术

地面无人系统安全与防护技术用于保障地面无人系统在运行过程中的自身安全，阻止未授权访问和使用地面无人系统有关信息的技术，以及研究如何设计无人平台的综合防护措施，提高综合防护等级，增强战场生存能力。在信息安全方面，主要借鉴通信安全技术，如加密技术、抗欺骗技术、抗劫持技术等，重点需要解决分布式控制系统安全问题；在防护方面，主要借鉴坦克装甲车辆的综合防护技术。

3.7动力源技术

系统动力源主要包括内燃机系统、纯电驱动系统、燃料电池系统、混合动力系统动力源等。其中，内燃机系统动力源主要应用在重、中型无人系统；纯电驱动系统和燃料电池系统动力源主要应用在小、微型无人系统中；混合动力系统动力源在轻、中和重型无人系统中均有应用。从实际应用情况看，混合动力系统动力源具有行驶里程长、红外特征小、油耗相对低等优点，发展前景较好，主要包括内燃机－发电机组集成、动力电池集成控制、功率电子集成和能量综合管理控制等关键技术。

4.结束语

随着人工智能的不断发展，未来军用地面无人系统性能会大幅提升，将颠覆传统作战模式，使战争形态发生根本性变革。因此，建立世界一流陆军，必须在地面无人系统方面领先于其他国家。未来研究可考虑以下几方面: 人工智能技术是实现弯道超车的技术突破点；尽快制定军用地面无人系统发展路线图，开展装备研究；注重军用地面无人系统作战理论和作战概念研究，促进关键技术突破；与海上无人系统、空中无人系统等统筹考虑，开展多种异构无人系统的联合作战研究。

参考文献

1. 高明,周帆,陈伟.地面无人作战系统的发展现状及关键技术[J].现代防御技术,2019,47(03):9-14.

2. 邵金海.无人驾驶汽车安全行驶的三大系统[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2019(03):191-193.

3. 朱丰,胡晓峰.基于深度学习的战场态势评估综述与研究展望[J].军事运筹与系统工程,2016,30(03):22-27.

4. 王桂芝,沈卫.国外自主地面无人系统发展综述[J].机器人技术与应用,2017(06):23-25.

5. 邹渊,焦飞翔,崔星,张旭东,张彬.地面无人平台动力源集成技术发展综述[J].兵工学报,2020,41(10):2131-2144.

作者简介

王新宇，陆军装甲兵学院演训中心军事装备专业硕士研究生，主

要研究方向：军事装备，电话：[phone]。