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美軍為什麼重點發展的微納型無人機?

近年來,美軍對微型無人機的興趣越來越濃,開始大量使用微型無人機進行戰場偵察活動,使軍隊的作戰方式發生了很大變化。 微型無人機成本低,攜帶與操作方便,能為連、排及單兵提供即時戰場情報。 這些無人機還能以“蜂群”形式出動,以干擾敵方雷達系統,由於目標過多,敵方很難對它們進行攔截。 美軍正是看中了微型無人機的一系列優點,因此,先後發展出多款精巧的軍用級微型無人機。

PD-100“黑黃蜂-2”無人機

PD-100“黑黃蜂-2”無人機是美國特種部隊使用的一種微型無人機,主要用於執行偵察、目標指示、火力校射和損失評估等任務。

PD-100的設計非常精巧,僅有手掌大小,重18克,品質相當於3~4張打印紙。 該無人機由硬質塑膠製成,士兵可在一分鐘內做好使用準備。 PD-100最高飛行速度為35千米/小時,續航時間約25分鐘,航程達3.2千米。 該無人機主要依靠電池供電,遙控有效距離為1000米。 該無人機的控制設備包括平板電腦和手柄。

▲PD-100“黑黃蜂”2無人機裝有3台視角為130度的微型攝像機

PD-100“黑黃蜂-2”無人機裝有3台視角為130°的微型攝像機,3個攝像頭一個朝向前方,一個朝向飛機下方,最後一個攝像頭方向和地面呈45°。 PD-100可根據設定好的程式自動執行任務,能夠將收集的情報即時發回操作員平臺。 PD-100無人機本身不存儲資料,墜毀或被人截獲並不會洩露戰術秘密。 PD-100雙葉螺旋槳能夠使PD-100靜音飛行。 PD-100還攜帶全球定位系統、溫度計、羅盤和高度感測器。 而機身設計能很好地抵抗大風,飛行相當穩定。

PD-100“黑黃蜂-2”微型無人機既能通過地面遙控和即時取景器操作飛行,也可通過GPS自動駕駛儀設置成自動飛行模式。 它非常適合在城市地區或森林地區使用。

尤其是在茂密的叢林、建築物內部、人員密集的村莊等受限環境中。 不過這架無人機的售價不菲,單價達到了4萬美元。 通常情況下,一名士兵會配備2架PD-100微型無人機。 其中一架用於執行任務,另一架則處於充電狀態。

▲PD-100“黑黃蜂-2”無人機

美軍特種部隊已經獲得多套PD-100微型無人機系統。 2011年,挪威普羅克斯動力公司(Prox Dynamics)公司獲得了美國陸軍納提克士兵研究、發展與工程中心的小型系統測試與評價獎。

據美國《國防系統》2016年8月份報導,美國海軍陸戰隊進行了2016年航空地面任務綜合實驗,對多種新型裝備進行了測試,其中最令人矚目的是PD-100微型無人直升機。 PD-100攜帶方便,整套系統裝在一個袋子裡就行,只要有電,便可在1分鐘內升空;其體積小,靜音性較好,隱蔽性較強;容易操作,基本上不需要培訓和操作經驗;安全可靠,對人沒有危險。

PD-100“黑黃蜂-2”微型無人機的主要用途包括:戰術級分隊的決策輔助;密閉空間的偵察與搜救;對作戰區域實施持續監控;為班排級戰鬥開闢“上帝視角”;對目標進行識別;檢查危險區域的設施。

近戰隱蔽自主無人一次性飛機(CICADA)

美國海軍官員2015年透露,美國海軍研究實驗室(NRL)正在測試一種僅為光碟大小的微型無人機,這種無人機裝有特殊的聲學、氣象和化學檢測感測器,可批量飛行至危險地區執行監測任務。

該無人機被稱為“近戰隱蔽自主無人一次性飛機”(CICADA),可攜帶多種探測設備並批量飛行到偏遠地區或人員難以接近的地區。 美海軍官員表示,該專案已經持續數年時間,但仍處於實驗室開發階段,正等待投入更多資金來推向實際部署應用。 該專案由海軍研究實驗室自籌經費進行開發,接下來還將在亞伯丁試驗場開展更多的測試飛行。

▲CICADA微型無人機被稱為“飛行電路板”

CICADA無人機全重65克,僅有巴掌大小,這是美海軍能夠攜帶感測器的最小、最簡單、成本最低的飛行器。CICADA的機身由可充當升力面機翼的印刷電路板和自動駕駛控制器組成,因此CICADA微型無人機被稱為“飛行電路板”。它由飛機、氣球甚至大型無人機投放,自身並不攜帶動力設備,屬於滑翔機性質,可從8840米高空滑翔下降。CICADA自帶的壓力、溫度和濕度感測器能夠準確估算風力和風向,然後生成預期的滑翔路徑。在自動駕駛儀、雙軸陀螺儀和GPS導航的控制下,CICADA的著陸精度達到4.5米以內。該微型無人機沒有攝像頭或光電感測器,但裝有天氣感測器、聲學探測技術或生化探測設備。

這種無人機的飛行距離正比於其釋放高度:其滑翔距離約為其釋放高度的3倍。落地後的CICADA可以通過較為簡單的演算法和較少的資料關聯將各無人機組成集群。由於數量多、尺寸小、價格便宜,這些無人機為一次性使用。它們可以用所攜帶的特殊感測器檢查目的地區域是否存在化學或生物污染,或者測量暴風雨區域的相關氣象參數,使人員避免過於接近危險區域。

此外CICADA內置的鋰電池不僅能為控制系統和感測器提供電力,還可對機身的電子設備進行加熱。其能在9100米的高度釋放,並能在-57℃和40節風速下正常飛行和工作。由於其尺寸較小且滑翔時不會發出聲音,因此可以悄無聲息地降落或滑行至離目標非常近的地方進行監聽或偵測工作。

NRL設想,CICADA作為微型無人機平臺搭載麥克風和振動感測器降落至敵人附近,獲取敵人對話。或在路邊著陸,檢測是否有車輛通過。還可攜帶生化探測設備進入放射性沾染區進行檢測。目前CICADA還無法安裝光學成像設備和網路感測器,但NRL正在努力中。NRL的最終目標是能讓CICADA形成蜂群式感測器網路,對目的地區域進行大範圍探測。儘管原型機單價以達1000美元,但NRL表示,進入流水線生產環節的CICADA的成本可降至250美元。

“灰山鶉”(perdix)微型集群式無人機

據美國《國防》雜誌網站報導,美國國防部戰略能力辦公室(SCO)主任威廉﹒羅珀2017年7月在空軍協會大會上表示,潛在敵人正在研發能夠令美軍平臺及人員日益陷入更大風險的新軍事技術。因此,未來美軍將在符合倫理道德的情況下,將作戰中的所有危險工作盡可能轉移給機器。沿著這樣的方向,SCO正圍繞許多項目與國防部研究實驗室進行合作。其中未來作戰中,無需回收的一次性低成本無人系統將發揮至關重要的作用。“灰山鶉”項目就是美軍在研的無人系統編隊專案。“灰山鶉”專案驗證了戰鬥機發射可執行情報、監視、偵察(ISR)任務的自主無人機蜂群能力。

無人機集群是指借鑒自然界的自組織機制,使具備有限自主能力的多架無人機在沒有集中指揮控制的情況下,通過相互間通信產生整體效應,實現較高程度的自主協作,從而能在儘量少的人員干預下完成預期的任務目標。據無人系統技術網站2017年7月10日報導,Kratos防務與安全解決方案公司所屬的微系統公司宣佈已經開發出一種被稱為“狼群”的集群技術,可使多個自主飛行器獨立地跟隨同1架長機形成蜂群效應。集群中的每架飛機可以相互識別和定位,相互間保持預先定義的距離,整個集群可以隨時調整和重組,無需中央控制系統。

▲“灰山鶉”無人機可以由高速飛行的F-16或F/A-18戰機釋放

“灰山鶉”無人機採用3D列印技術製造,機身主體長16.5釐米,翼展30釐米,全重290克,續航時間大於20分鐘,時速74~111千米/小時。Perdix的氣動佈局特殊,有前後兩副機翼,而且上下高度錯開。“灰山鶉”無人機由SCO與美國麻省理工學院的林肯實驗室聯合發展,是一種一次性的無人機,可從戰鬥機的干擾彈發射裝置投放,飛往低空並攝像。在被發射出去之前,該無人機的前部和後部機翼都折疊起來以裝入干擾彈發射筒,飛行時依靠尾部一個螺旋槳推進。

“灰山鶉”無人機可以由高速飛行的F-16或F/A-18戰機釋放。每架F/A-18戰鬥機攜帶有2具圓柱形容器,當戰機以接近聲速通過任務點時,圓柱形容器開始抛灑微小的黑色包裝箱。小黑點密密麻麻,每個包裝箱尾部閃爍著點點亮光,是白色的減速傘。當包裝箱下落到一定高度後通過減速傘穩定姿態,然後包裝箱打開,預先折疊的集群無人機“破筒而出”.無人機的尾推發動機自啟動,前後機翼自動張開並鎖定,進入穩定飛行狀態。雖然“灰山鶉”無人機目前還屬於載荷能力較弱的微型無人機,但屬於技術難度較高的變體式無人機。

2015年,美國太平洋司令部在阿拉斯加舉行的“北方利刃”演習中進行了90次無人機行動。這次演習中第一次見證了20架“灰山鶉”無人機成功完成蜂群測試。2016年10月26日,美國軍方在美國海軍航空系統司令部位于加利福尼亞州的中國湖試驗場,成功完成了一次大規模的的微型無人機“蜂群”演示。在演示中,美國海軍3架F/A-18E/F“超級大黃蜂”戰鬥機一共投放了103架“灰山鶉”無人機。這群小型無人及演示了集體決策、自修正和自我調整編隊飛行。在測試中,這些快速飛行的無人機以很高的精度通過一系列航路點,順利到達控制者所設定的目標位置。整個集群裡的每一個體都非常自由,像鳥群一樣忽聚忽散,上下翻飛,而且相互之間能有效避撞。當第一項任務目標出現時,所有無人機從自由飛行狀態全都齊刷刷調轉機頭向目標飛去。

SCO迄今僅提及了“灰山鶉”飛往低空執行情監偵任務的能力,實際上該無人機可以有很多用途:

首先,它能夠作為誘餌來迷惑敵人的防空系統或配備電子發射機去干擾雷達。當進入敵方戰區時,可以大量發射這種載有電子發射機的無人機,形成干擾雲,致盲敵方雷達。而如果遇到導彈襲擊,這種無人機也可以作為雷達誘餌發射出去,將敵方導彈引向他處,保證戰機的安全。

其次,這種微型無人機還帶有高品質攝像頭,可以成群地在目的地區域上空活動,以追捕恐怖分子。而其微小的體型,使其不可能成為防空導彈打擊的目標,而其飛行高度和快速飛行能力,也可以避開一般的高射機槍、狙擊步槍的打擊。而如果這種微型無人機的任務艙中換裝微型戰鬥部,則可以變身成為一種小型巡飛彈,打擊人員和輕型車輛等恐怖分子目標。

目前威廉﹒羅珀表示SCO對無人機的自主和蜂群軟體非常認可,該機已經獲得美軍訂單,從2013年該項目開始正式轉為軍用無人機,並在這個時間過程中不斷試驗,不斷分析資料並找到解決方法。該機將於2017年投入使用,並將被部署到敏感地區執行巡邏任務,而且美軍的最終目標是1000架微無人機組成集群。

具備視覺感知能力的新型“飛鼠”無人機

據簡氏網站2017年7月20日報導,美國陸軍研究實驗室日前測試了名為“飛鼠”的無人機,開發者希望這款無人機能根據特定情況需要,承擔一些偵察任務。

“飛鼠”無人機是一款雙軸無人機,外形看起來像一隻飛鼠。它的體型很小,重量大概只有300克左右,由於自身的轉軸可以自由傾斜,這就給無人機帶來很強的靈活性。“飛鼠”無人機可像直升機一樣起飛和懸停,亦可向固定翼飛機一樣加速飛行。該機將只配備機載照相機作為任務載荷,設計用於低空ISR任務,以便為地面士兵提供周邊戰場態勢和敵方兵力情況。為實現自主飛行,該機最終將會集成電腦視覺技術進行環境感知,探測牆壁、規避障礙等,並可在收集態勢資料時根據任務環境自行尋找合適的落腳點停留。

設計這款無人機的意義在於與現場士兵進行配合,對戰場前方情況進行偵察。至於這款無人機的其他能力,研製者希望這款無人機可以在各種地形上著陸,讓它會自行感應周邊環境並快速進行整合。為此,開發人員需要在無人機上整合人工智慧設備、快速感應的感測器和攝像頭,而又要估計到無人機的重量,這對研發者來說還是非常具有挑戰的。

“狙擊手”微型無人偵察機

英國《每日郵報》2017年5月9日報導,美無人機製造商航空環境公司當天公佈了新開發的四旋翼“狙擊手”微型無人機。該機只有手掌大小,方便攜帶,優秀的隱蔽性使其更適合軍事操作。“狙擊手”微型無人機重130克,採用靜音設計,展開後的尺寸為15×15釐米,每個士兵可以攜帶2架。“狙擊手”無人機可由操作者隨身攜帶,可在1分鐘之內展開。整套系統包含1台四旋翼微型無人機、1台手機大小的控制監視器以及1個無人機儲存盒。無人機通過觸屏屏控制器來控制,飛行速度可達32千米/小時,任務距離超過1000米。無人能持續飛行15分鐘,可抵禦20千米/小時的強風。

▲“狙擊手”無人機功能十分強大,擁有完備的調頻機制,配備了EO傳感系統、長波紅外線檢測器(LWIR)、超高頻無線通訊設備

“狙擊手”無人機擁有完備的調頻機制,配備了光電傳感系統、長波紅外線感測器(LWIR)、超高頻無線通訊設備。其主要進行情報與偵察工作,可在任何時間傳回高解析度圖像和視頻。另一個重要的功能就是可以在沒有信號時也可以自動返回操作者身邊。

“狙擊手”的成功得益于“納米蜂鳥”無人機發展過程中取得的技術進步。“納米蜂鳥”是世界第一台可以用兩翼推進和控制的無人機。正是“納米蜂鳥”的革新促使“狙擊手”無人機擁有更強大的能力。據《航空週刊》報導,美國航空環境公司正在為美國軍方製作樣機,首批20架無人機已經交付美軍。

無人機小型化新發展

目前,除了主控整體操作的電腦晶片以外,無人機的其他部件已經實現小型化。美國麻省理工學院(MIT)的工程師已開始設計一款微型電腦晶片,這種晶片專為瓶蓋大小的無人機量身定做,其功耗顯著減低。MIT團隊的主要貢獻是採用新方法設計晶片的結構和演算法。新型晶片可以每秒20幀的速度處理圖像,並自動執行指令調整無人機飛行方向。這種新型晶片全速運轉的功耗低至2瓦以下,效率比現有的嵌入式晶片提高了一個數量級。研究團隊計畫在今夏把晶片安裝到無人機上,在飛行中測試其性能。MIT團隊還計畫將優化的演算法應用於專用積體電路(ASIC)。團隊預計可將晶片的功耗降低到幾百毫瓦的水準。

此外,人工智慧技術對微型無人機的發展有著核心性引領。從人工智慧的角度來看,無人機將向單機智慧飛行、多機智能協同、任務自主智慧的方向發展。

值得重視的是,武器化已經成為微型無人機偵察打擊一體化發展的一個重要方向。據《美國新科學家》網站2017年1月18日報導,美國陸軍提出“導彈部署集群無人機智能彈藥”方案,擬由導彈而非飛機上投放武器化的集群無人機。導彈飛抵目標上空後,可釋放多個智慧四旋翼無人機。散佈的每架無人機均攜帶1枚“爆炸成型彈丸”(EFP)戰鬥部,能有效打擊裝甲車、坦克、火炮等。

▲CICADA微型無人機被稱為“飛行電路板”

CICADA無人機全重65克,僅有巴掌大小,這是美海軍能夠攜帶感測器的最小、最簡單、成本最低的飛行器。CICADA的機身由可充當升力面機翼的印刷電路板和自動駕駛控制器組成,因此CICADA微型無人機被稱為“飛行電路板”。它由飛機、氣球甚至大型無人機投放,自身並不攜帶動力設備,屬於滑翔機性質,可從8840米高空滑翔下降。CICADA自帶的壓力、溫度和濕度感測器能夠準確估算風力和風向,然後生成預期的滑翔路徑。在自動駕駛儀、雙軸陀螺儀和GPS導航的控制下,CICADA的著陸精度達到4.5米以內。該微型無人機沒有攝像頭或光電感測器,但裝有天氣感測器、聲學探測技術或生化探測設備。

這種無人機的飛行距離正比於其釋放高度:其滑翔距離約為其釋放高度的3倍。落地後的CICADA可以通過較為簡單的演算法和較少的資料關聯將各無人機組成集群。由於數量多、尺寸小、價格便宜,這些無人機為一次性使用。它們可以用所攜帶的特殊感測器檢查目的地區域是否存在化學或生物污染,或者測量暴風雨區域的相關氣象參數,使人員避免過於接近危險區域。

此外CICADA內置的鋰電池不僅能為控制系統和感測器提供電力,還可對機身的電子設備進行加熱。其能在9100米的高度釋放,並能在-57℃和40節風速下正常飛行和工作。由於其尺寸較小且滑翔時不會發出聲音,因此可以悄無聲息地降落或滑行至離目標非常近的地方進行監聽或偵測工作。

NRL設想,CICADA作為微型無人機平臺搭載麥克風和振動感測器降落至敵人附近,獲取敵人對話。或在路邊著陸,檢測是否有車輛通過。還可攜帶生化探測設備進入放射性沾染區進行檢測。目前CICADA還無法安裝光學成像設備和網路感測器,但NRL正在努力中。NRL的最終目標是能讓CICADA形成蜂群式感測器網路,對目的地區域進行大範圍探測。儘管原型機單價以達1000美元,但NRL表示,進入流水線生產環節的CICADA的成本可降至250美元。

“灰山鶉”(perdix)微型集群式無人機

據美國《國防》雜誌網站報導,美國國防部戰略能力辦公室(SCO)主任威廉﹒羅珀2017年7月在空軍協會大會上表示,潛在敵人正在研發能夠令美軍平臺及人員日益陷入更大風險的新軍事技術。因此,未來美軍將在符合倫理道德的情況下,將作戰中的所有危險工作盡可能轉移給機器。沿著這樣的方向,SCO正圍繞許多項目與國防部研究實驗室進行合作。其中未來作戰中,無需回收的一次性低成本無人系統將發揮至關重要的作用。“灰山鶉”項目就是美軍在研的無人系統編隊專案。“灰山鶉”專案驗證了戰鬥機發射可執行情報、監視、偵察(ISR)任務的自主無人機蜂群能力。

無人機集群是指借鑒自然界的自組織機制,使具備有限自主能力的多架無人機在沒有集中指揮控制的情況下,通過相互間通信產生整體效應,實現較高程度的自主協作,從而能在儘量少的人員干預下完成預期的任務目標。據無人系統技術網站2017年7月10日報導,Kratos防務與安全解決方案公司所屬的微系統公司宣佈已經開發出一種被稱為“狼群”的集群技術,可使多個自主飛行器獨立地跟隨同1架長機形成蜂群效應。集群中的每架飛機可以相互識別和定位,相互間保持預先定義的距離,整個集群可以隨時調整和重組,無需中央控制系統。

▲“灰山鶉”無人機可以由高速飛行的F-16或F/A-18戰機釋放

“灰山鶉”無人機採用3D列印技術製造,機身主體長16.5釐米,翼展30釐米,全重290克,續航時間大於20分鐘,時速74~111千米/小時。Perdix的氣動佈局特殊,有前後兩副機翼,而且上下高度錯開。“灰山鶉”無人機由SCO與美國麻省理工學院的林肯實驗室聯合發展,是一種一次性的無人機,可從戰鬥機的干擾彈發射裝置投放,飛往低空並攝像。在被發射出去之前,該無人機的前部和後部機翼都折疊起來以裝入干擾彈發射筒,飛行時依靠尾部一個螺旋槳推進。

“灰山鶉”無人機可以由高速飛行的F-16或F/A-18戰機釋放。每架F/A-18戰鬥機攜帶有2具圓柱形容器,當戰機以接近聲速通過任務點時,圓柱形容器開始抛灑微小的黑色包裝箱。小黑點密密麻麻,每個包裝箱尾部閃爍著點點亮光,是白色的減速傘。當包裝箱下落到一定高度後通過減速傘穩定姿態,然後包裝箱打開,預先折疊的集群無人機“破筒而出”.無人機的尾推發動機自啟動,前後機翼自動張開並鎖定,進入穩定飛行狀態。雖然“灰山鶉”無人機目前還屬於載荷能力較弱的微型無人機,但屬於技術難度較高的變體式無人機。

2015年,美國太平洋司令部在阿拉斯加舉行的“北方利刃”演習中進行了90次無人機行動。這次演習中第一次見證了20架“灰山鶉”無人機成功完成蜂群測試。2016年10月26日,美國軍方在美國海軍航空系統司令部位于加利福尼亞州的中國湖試驗場,成功完成了一次大規模的的微型無人機“蜂群”演示。在演示中,美國海軍3架F/A-18E/F“超級大黃蜂”戰鬥機一共投放了103架“灰山鶉”無人機。這群小型無人及演示了集體決策、自修正和自我調整編隊飛行。在測試中,這些快速飛行的無人機以很高的精度通過一系列航路點,順利到達控制者所設定的目標位置。整個集群裡的每一個體都非常自由,像鳥群一樣忽聚忽散,上下翻飛,而且相互之間能有效避撞。當第一項任務目標出現時,所有無人機從自由飛行狀態全都齊刷刷調轉機頭向目標飛去。

SCO迄今僅提及了“灰山鶉”飛往低空執行情監偵任務的能力,實際上該無人機可以有很多用途:

首先,它能夠作為誘餌來迷惑敵人的防空系統或配備電子發射機去干擾雷達。當進入敵方戰區時,可以大量發射這種載有電子發射機的無人機,形成干擾雲,致盲敵方雷達。而如果遇到導彈襲擊,這種無人機也可以作為雷達誘餌發射出去,將敵方導彈引向他處,保證戰機的安全。

其次,這種微型無人機還帶有高品質攝像頭,可以成群地在目的地區域上空活動,以追捕恐怖分子。而其微小的體型,使其不可能成為防空導彈打擊的目標,而其飛行高度和快速飛行能力,也可以避開一般的高射機槍、狙擊步槍的打擊。而如果這種微型無人機的任務艙中換裝微型戰鬥部,則可以變身成為一種小型巡飛彈,打擊人員和輕型車輛等恐怖分子目標。

目前威廉﹒羅珀表示SCO對無人機的自主和蜂群軟體非常認可,該機已經獲得美軍訂單,從2013年該項目開始正式轉為軍用無人機,並在這個時間過程中不斷試驗,不斷分析資料並找到解決方法。該機將於2017年投入使用,並將被部署到敏感地區執行巡邏任務,而且美軍的最終目標是1000架微無人機組成集群。

具備視覺感知能力的新型“飛鼠”無人機

據簡氏網站2017年7月20日報導,美國陸軍研究實驗室日前測試了名為“飛鼠”的無人機,開發者希望這款無人機能根據特定情況需要,承擔一些偵察任務。

“飛鼠”無人機是一款雙軸無人機,外形看起來像一隻飛鼠。它的體型很小,重量大概只有300克左右,由於自身的轉軸可以自由傾斜,這就給無人機帶來很強的靈活性。“飛鼠”無人機可像直升機一樣起飛和懸停,亦可向固定翼飛機一樣加速飛行。該機將只配備機載照相機作為任務載荷,設計用於低空ISR任務,以便為地面士兵提供周邊戰場態勢和敵方兵力情況。為實現自主飛行,該機最終將會集成電腦視覺技術進行環境感知,探測牆壁、規避障礙等,並可在收集態勢資料時根據任務環境自行尋找合適的落腳點停留。

設計這款無人機的意義在於與現場士兵進行配合,對戰場前方情況進行偵察。至於這款無人機的其他能力,研製者希望這款無人機可以在各種地形上著陸,讓它會自行感應周邊環境並快速進行整合。為此,開發人員需要在無人機上整合人工智慧設備、快速感應的感測器和攝像頭,而又要估計到無人機的重量,這對研發者來說還是非常具有挑戰的。

“狙擊手”微型無人偵察機

英國《每日郵報》2017年5月9日報導,美無人機製造商航空環境公司當天公佈了新開發的四旋翼“狙擊手”微型無人機。該機只有手掌大小,方便攜帶,優秀的隱蔽性使其更適合軍事操作。“狙擊手”微型無人機重130克,採用靜音設計,展開後的尺寸為15×15釐米,每個士兵可以攜帶2架。“狙擊手”無人機可由操作者隨身攜帶,可在1分鐘之內展開。整套系統包含1台四旋翼微型無人機、1台手機大小的控制監視器以及1個無人機儲存盒。無人機通過觸屏屏控制器來控制,飛行速度可達32千米/小時,任務距離超過1000米。無人能持續飛行15分鐘,可抵禦20千米/小時的強風。

▲“狙擊手”無人機功能十分強大,擁有完備的調頻機制,配備了EO傳感系統、長波紅外線檢測器(LWIR)、超高頻無線通訊設備

“狙擊手”無人機擁有完備的調頻機制,配備了光電傳感系統、長波紅外線感測器(LWIR)、超高頻無線通訊設備。其主要進行情報與偵察工作,可在任何時間傳回高解析度圖像和視頻。另一個重要的功能就是可以在沒有信號時也可以自動返回操作者身邊。

“狙擊手”的成功得益于“納米蜂鳥”無人機發展過程中取得的技術進步。“納米蜂鳥”是世界第一台可以用兩翼推進和控制的無人機。正是“納米蜂鳥”的革新促使“狙擊手”無人機擁有更強大的能力。據《航空週刊》報導,美國航空環境公司正在為美國軍方製作樣機,首批20架無人機已經交付美軍。

無人機小型化新發展

目前,除了主控整體操作的電腦晶片以外,無人機的其他部件已經實現小型化。美國麻省理工學院(MIT)的工程師已開始設計一款微型電腦晶片,這種晶片專為瓶蓋大小的無人機量身定做,其功耗顯著減低。MIT團隊的主要貢獻是採用新方法設計晶片的結構和演算法。新型晶片可以每秒20幀的速度處理圖像,並自動執行指令調整無人機飛行方向。這種新型晶片全速運轉的功耗低至2瓦以下,效率比現有的嵌入式晶片提高了一個數量級。研究團隊計畫在今夏把晶片安裝到無人機上,在飛行中測試其性能。MIT團隊還計畫將優化的演算法應用於專用積體電路(ASIC)。團隊預計可將晶片的功耗降低到幾百毫瓦的水準。

此外,人工智慧技術對微型無人機的發展有著核心性引領。從人工智慧的角度來看,無人機將向單機智慧飛行、多機智能協同、任務自主智慧的方向發展。

值得重視的是,武器化已經成為微型無人機偵察打擊一體化發展的一個重要方向。據《美國新科學家》網站2017年1月18日報導,美國陸軍提出“導彈部署集群無人機智能彈藥”方案,擬由導彈而非飛機上投放武器化的集群無人機。導彈飛抵目標上空後,可釋放多個智慧四旋翼無人機。散佈的每架無人機均攜帶1枚“爆炸成型彈丸”(EFP)戰鬥部,能有效打擊裝甲車、坦克、火炮等。

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