在阿富汗冲突期间,这是一个相当普遍的场景:开伯尔山口附近的一个前沿作战基地需要补给,一架C-130运输机被派去运送。飞机的目标是空投几托盘重达2000磅的食品、水和弹药。
然而,该地区的敌方火力使得物资回收任务充满风险。陆军车队必须冒着简易爆炸装置和狙击手火力来取回物资。如果托盘能更精确地投下,更靠近基地边界,士兵们就可以避免危险。
要做到这一点,托盘必须穿越险峻、可能撕裂降落伞的岩石突起,降落在车队能够快速轻松到达的一块土地上。C-130飞机上的笔记本电脑可以计算风速和其他变量,并相应地调整托盘的路径。但是,要精确瞄准一个2000磅重的坠落物体,一旦它从巨大的飞机后部掉出来,是很难的。
现在,根据设计这些算法的非营利性研究实验室的说法,新的算法可以让托盘像滑翔伞一样飞行,并以极高的精度着陆。物资运送正变得越来越精确——在目标几英尺到一百码的范围内(确切数字是保密的)。更重要的是,这项技术还可以改善灾难救援和人道主义任务,甚至可以带来更智能、更独立的无人机。
根据德雷珀实验室(Draper Laboratory)研究人员的说法,美国陆军联合精确空投系统(JPADS)2K可以使军队对其补给策略进行彻底改革,减少暴露部队于敌方火力的车队需求。
“它在某种意义上与无人机相似,因为它现在已经成为一种某种形式的制导飞机。它从运输机上释放,从释放的那一刻起直到着陆,它都是完全自主的,”德雷珀公司自主系统业务负责人Andreas Kellas说。“它们可以向左和向右转弯,并以不断实时重新计算的蜿蜒、蛇行轨迹飞行。它们可以补偿不断变化的风,补偿地形,因此它们尽可能精确地降落在撞击点。”
Kellas表示,该系统是2006年开发的一项现有空投能力的后续产品。最初的JPAD工作使货物能够以300至400米的精度着陆——这不错,但仍然相当于几片足球场大小的潜在危险地形。Kellas说,在阿富汗的山区,这尤其成问题。更重要的是,叛乱分子常常混杂在平民人口中,战场界限模糊,因此超高精度的空投更加重要。
Kellas说:“以我们现在的作战风格和我们参与的冲突类型,‘这是我们的区域,那是坏人的区域’并不明确。”
空投还必须尽量减少附带损害。例如,针对利比亚反政府武装的补给任务,如果伤及民众或损坏学校等建筑物,则弊大于利。至少有一起著名的离奇事故发生在东南亚,证明了这项技术的重要性:1999年9月,东帝汶一名六岁的男孩被澳大利亚军队空投的食品包裹击中受伤。他的伤势非常严重,一条腿被截肢至膝盖以下,据海外发展研究所报道。
Kellas说:“当您与平民打交道时,这是一个明确的例子,说明您需要多么谨慎,这样不仅是意图是好的,而且效果也不会产生负面影响。”
Kellas和他在德雷珀的同事与陆军的Natick士兵研究开发工程中心合作,开发了新的算法,这些算法利用高精度地图和军用GPS来考虑速度、风和地形。德雷珀将空投软件的开源许可证提供给了陆军,该软件与平台无关,这意味着它可以安装在任何由各种军事承包商提供的JPAD系统上。最近在阿富汗部署了有限数量(也是保密的)。
Kellas表示,在目前的系统中,一个带有小型降落伞的5磅重包裹已被证明精度可达几英尺,平均约50码。一个2000磅重的包裹必须降落在目标110码范围内,而德雷珀的软件在此范围内表现良好。对于一个直径30英尺降落伞的物体来说,这是一项了不起的成就。
除了帮助军队,该系统有望改善无人机。尽管无人机是单独飞行的,但它们仍然是远程操控的,部分原因是它们的控制算法不够先进,无法考虑各种环境因素。Kellas说,降落伞系统的算法将有助于解决风力估算、终端制导以及地形和障碍物规避等变量。
下一代托盘甚至能够相互通信。当每个托盘从运输机上掉下来时,它将与更高空系统共享风和天气数据,以改进自己的飞行模式。德雷珀团队还开发了在同一空域飞行的托盘之间避免碰撞的算法。Kellas说,德雷珀已经在亚利桑那州的陆军尤马试验场测试这些更新,并且它们可以很容易地整合到该实验室自己的无人机算法项目中。
他说:“在许多方面,这些发展都比目前无人机中的自主性更先进,而且军队正在投资的许多发展未来都可以应用于无人机。”“我们正在进行的许多算法改进或开发,都可以用于在未来提高无人机的自主性。”
他补充说,与此同时,该系统还可以帮助进行与军事完全无关的救援任务或其他需求。配备这种高精度水平的无人机可能有助于在日本核危机期间精确地投送水源,或者在亚利桑那州和新墨西哥州肆虐的野火上空倾倒水和阻燃剂。
Kellas说:“这是一个非常好的例子,说明了国防部对军事技术的投资可以在民用和人道主义行动中带来许多其他应用。”“这项技术有无数种应用方式。”