DARPA最前沿：人机交互直升机、认知电子战、零功耗传感器、“小精灵”无人机、无人机防御系统
DARPA研究基于人机交互的直升机控制
【据国防系统网站2016年10月31日报道】五角大楼研究机构目前正在演示一种全新的自动化飞机，这种飞机将人脑解决问题的能力与基于电脑的机器人功能合二为一。
美国国防高级研究计划局（DARPA）将此项目称为机组人员驾驶舱自动化系统（ALIAS）。
ALIAS是一种可具体调节的嵌入式移动组件，该组件能够代替飞行员完成常规或例行任务。ALIAS组件主构架软件设计包括开放式界面、飞行员手控触摸屏以及语音识别软件。项目组认为，尽管人类的认知能力十分适合于解决问题，并且能够在短时间内对快速变化的情况做出反应，但是仍有很多程序性任务更适合由电脑来完成。例如，电脑能够更加快速、安全、高效地自动完成各种核对程序以及安全协议任务，如检查发动机状态、高度计、灯光、开关和控制杆等。此外，该系统附带的平板电脑不仅能够对声音指令做出回应，还能够读取飞机驾驶舱仪表盘发出的信号。因此，驾驶员能够通过触摸屏或语音指令指挥飞机的自动化运转。
“针对这些以往需要人类完成但较为单调枯燥的常规性任务，ALIAS系统旨在能够满足枯燥任务的要求—如核对以及监控性任务—同时向飞行员报告系统状态，使得飞行员能够专心处理更多其他的问题，”极光飞行科学公司总裁兼首席运营官Mark Cherry在接受Defense Systems采访时说。
这种飞机能够具备很多功能，如激活紧急程序、俯仰、旋转、监控发动机检查灯、自动飞行到预定地点或“导航点”，操控甚至可能使用传感器—而无需人类进行操作。
因此，人脑将发挥指挥和控制功能，同时指引自动化系统独立执行任务，Cherry指出。
极光飞行科学公司表示，它采用的是高度自动化的视距外通讯系统，但是飞机仍能够像捕食者或死神无人机一样飞行。
开发人员表示，ALIAS已经过美国国防高级研究计划的企业合作伙伴洛克希德·马丁、西科斯基公司和极光飞行科学公司的演示，并且能够融入多种飞机中，如B-52系列和大型客机等。
ALIAS最初配置涉及一些诸如赛斯纳208“大篷车”、钻石DA42和贝尔UH-1直升机之类的小型飞机，Cherry表示。ALIAS系统能够学习以及在单发和双发飞机中运行，同时也能在固定翼飞机和直升机中运行。
洛克希德·马丁公司和极光飞行科学公司都已经开发并演示了ALIAS原型机；DARPA正计划启动第三阶段—即筛选供货商，继而决定由哪家公司参与该项目的后续开发工作。
随着算法程序逐步发展成为越来越强的人工智能，日益网络化和具有快速处理器的电脑能够自行组织、收集、提取并呈现信息，这也使更高效，现时可降低飞行员“认知负担”的人机交互技术成为可能。
目前，某些现有的传感器、导航系统以及所谓的“遥控自动驾驶”技术能够让飞机自行执行某些特定的任务。而ALIAS系统能够大幅提升电脑的独立活性度，进而自动化系统和人机交互达到一个全新的水平。
实际上，人机交互技术还是陆军主导的未来垂直起降下一代直升机项目的关键要素，该项目计划于21世纪30年代部署载重力更强、更加先进的飞机。
ALIAS之类的技术对于这些需求来说非常重要。作为研制这种未来直升机研发的一环，陆军科学技术项目联合多用途技术演示目前正在进行中。未来垂直升降项目的研究目标与ALIAS类似，意在减轻飞行员的认知负担，并让他们能够更加专心、并优先处理更加重要的任务。
（来源：国防科技信息网，中国船舶工业综合技术经济研究院 程大树）
BAE公司将继续为DARPA
开发认知电子战系统
【据美国防务技术网2016年11月4日报道】BAE系统公司11月4日宣布，该公司已经获得美国国防先期研究计划局（DARPA）授出的合同，继续开发“认知电子战”项目，为DARPA研制“自适应雷达对抗”（ARC）系统，帮助机载电子战系统对抗新的未知的自适应雷达。
根据BAE新闻稿，目前的电子战系统的数据主要是根据已知的威胁给出相应的电子对抗对策，无法适应新的或者更加高级的电子威胁。因此美国DARPA授予BAE系统公司一项1330万美元的修改合同，以继续并拓展ARC项目研究。
BAE系统公司表示，为了确保未来“反介入/区域拒止”任务的成功，电子战系统将需要在复杂的电磁环境中分离出未知的敌方雷达信号，然后迅速制定有效的电子对抗对策。
根据BAE新闻稿，ARC项目开发的认知电子战系统采用先进的信号处理、智能算法以及机器学习技术。根据修改合同， 在ARC项目的第3阶段，BAE公司将开展包括完成算法开发任务、先进战备性测试以及将ARC技术应用到关键空中作战平台（如第五代战斗机）等工作。DARPA修改合同使得BAE系统公司在ARC项目上获得累计达3550万美元合同。
BAE系统公司ARC项目负责人路易斯·特列巴尔（Louis·Trebaol）表示，在ARC项目第2阶段结束的时，DARPA看到了BAE团队的进步，决定让我们开展第3阶段的工作。在第2阶段，我们成功地展示了ARC系统在封闭测试环境中的优异特性以及自适应对抗先进威胁的能力。我们将继续完善技术，不断用它来测试对抗美国武器库中最先进的雷达，进而成功地将它转化到实战中去。
（中国船舶工业综合技术经济研究院 史腾飞 丁宏）
DARPA增大自主电子战项目的研究经费
据美国防务新闻网络杂志“Breakingdefense”3日声称，DARPA正通过授予BAE系统公司一个小额合同，用以进一步研究自主电子战。人工智能和自主是五角大楼近年来研究的重点。俄罗斯在乌克兰和叙利亚成功使用电子战的案例，使美国军方重新审视电子对抗的重要性。因此，DARPA在3日宣布额外增加1330万美元的经费值得关注。增加研究经费很大程度源于F-35项目中电子频谱数据库建立的挑战。
据BAE系统公司透露，目前的系统均是基于威胁类型已知的数据库进行开发的，很难快速适应全新和高级的威胁对象。如何从当下异常复杂、高度拥挤的电磁信号中提取有用信号仍是巨大的挑战。这便是为什么DARPA愿意给BAE系统公司增加1330万美元经费的原因--用以开展自适应雷达对抗的研究。本项目旨在提升电子对抗设备适应未知自适应雷达对抗的能力。这笔经费主要用于算法开发、高级测试以及系统产品化。
自适应雷达对抗（ARC）项目简介
自适应雷达对抗项目旨在研发可识别、描述及适应先进复杂雷达的电子战能力，利用机器学习算法对敌方雷达正在进行的活动进行实时学习，并对敌方制造新干扰。ARC项目2013年立项，研发周期为5年，第1阶段为期18个月，重点进行算法开发和测试，主要任务是开发核心算法、确定软件架构、定义软件接口；第2阶段为期18个月，重点是系统开发，主要任务是进行端对端系统开发以及硬件测试；第3阶段是实施阶段，为期24个月，主要任务是研制出实时自适应雷达对抗样机，并进行工程测试，演示样机系统的性能。
自适应雷达对抗技术代表了未来电子战技术的发展方向，可以大幅度提高复杂动态战场环境下对敌方雷达系统进行实时对抗响应的能力，确保己方的优势。
（来源：“电波之矛”公众号）
美国DARPA计划开发能防御
小型无人机集群攻击的无人机防御系统
【据militaryaerospace网站2016年11月3报道】美国DARPA针对其“机动部队保护(MFP)”项目向工业界寻求帮助，以开发一种机动灵活的无人机防御系统，所开发的系统不仅要能防御目前的无线电控制和GPS制导的无人机，而且要能防御未来的采用视觉导航的无人机，特别是要具有对抗重量小于90千克级的小型固定翼无人机和小型无人直升机的能力。
DARPA开发近乎0功耗的传感器
打造战场监控“神器”
到2018年，DARPA的目标是实现能够部署的待机功耗近乎为0的传感器网络，研究团队很快发现要实现这个目标必须采用MEMS技术。不仅如此，研究人员还发现了应用MEMS技术的额外优势，而且是之前无法想象的优势。
据麦姆斯咨询报道，DARPA（美国国防部先进研究项目管理局）正在为战区用以监控美军行军路线安全性的传感器开发一种新的供能方法。DARPA的官员Troy Olsson在美国佛州奥兰多举办的2016 IEEE传感器论坛（10月30日~11月2日）中的主题发言中，介绍了它们目前正在开发的近乎0功耗的射频技术和传感器工作方式。
到2018年，DARPA的目标是实现能够部署的待机功耗近乎为0的传感器网络，研究团队很快发现要实现这个目标必须采用MEMS技术。不仅如此，研究人员还发现了应用MEMS技术的额外优势，而且是之前无法想象的优势。MEMS技术不仅能够实现近乎为0的待机功耗，技术通过利用被探测信号本身的能量来为收发器供电，能够实现真正完全的0功耗待机。并且在某些条件下，收发器也可以无需电池供电，通过利用太阳能、振动能量收集器等再生能源，将能源储存在一个超级电容中实现自我供能。
“我们希望能够掌握降低传感器功率包络的方法，这样我们就能利用一颗长时间无需更换的电池来为这些传感器供电，在战区合理的部署这些传感器，” DARPA项目经理Troy Olsson在其题为“目标驱动的持久传感：克服无人值守无线传感器的能源与寿命限制”的主题发言中说道。
DARPA项目经理Troy Olsson
“现在，我们希望在唤醒更强大的信号处理和收发器之前，利用信号本身来驱动系统运行，” Olsson说。
目前，美国的士兵们常常因为国防部无法在需要的所有场景部署传感器而牺牲。例如，在美军参战的海外地区，沿路如果有供电线路，美国国防部就能利用这些供电线路每隔几码部署一个传感器，来监测是否有恐怖分子挖掘道路安装简易爆炸装置。事实上，目前部署的所有传感器都需要电池来供电，所以即便是部署了大型传感器网络，也会因为电池的更换需要，而将美军暴露于危险境地。
一种广泛部署的MEMS麦克风传感器网络，0待机功耗的MEMS麦克风在探测到汽车噪音时，会被唤醒并传输有汽车通过的信号
“在战时，我们不能因为传感器要更换电池而将士兵置于危险之中，” Olsson表示。
应用无人值守0待机功耗传感器、通信节点和物联网设备执行周边环境监测、重要设施保护和战况监测
DARPA近乎0功耗传感器计划将利用MEMS和微电子技术来制造超小型传感器。根据传感器的复杂程度以及与最近的高功率射频中继器的距离，一些传感器将由无人机撒落部署在整个战区，利用能量收集来实现持久的实时的环境态势感知。其它一些复杂的板载传感器阵列，可以使用纽扣电池、3A电池甚至2A电池来供电，用来向总部传输完整的视频、音频、地表振动甚至雷达信号，并且长达10年都无需更换电池。
0功耗MEMS唤醒传感器仅在绝缘体上硅薄膜晶圆上应用了五层掩模
DARPA近乎0功耗传感器计划的研究人员发现，MEMS传感器通过利用其内部微型机械部件的运动来收集信号能量。由此，MEMS子系统能够受激产生1亚伏的电子，在无需唤醒射频收发器之前，就能处理信号，并判断是否为误报。收发器只需要发送一串低功耗的“蜂鸣”信号来识别其发现物，而无需发送消耗大量能量的原始数据。
（来源：麦姆斯咨询）
美空军与DARPA签署“小精灵”项目备忘录
研发未来小型无人机指控技术
10月26日，在美国国际无人系统协会（AUVSI）主办的“国防无人系统”大会上，美国空军情监侦（ISR）能力主任布兰登·贝克上校表示，近期，空军负责ISR的副参谋长罗伯特·奥托与DARPA领导人签署了一份谅解备忘录，根据该备忘录，空军情报官员将在DARPA“小精灵”无人机项目中试验新概念，包括指挥与控制概念。贝克期待研发一种新的指挥与控制概念，能让小型无人机集群不需要地面控制站而协同、高效地执行任务。
DARPA“小精灵”项目
DARPA“小精灵”项目旨在利用C-130发射具备组网与协同功能的无人机蜂群，用于离岸电子攻击与侦察任务，之后利用另外的C-130运输机来尽可能多地回收这些无人机。DARPA 3月宣布，分别授予复合材料工程公司、 Dynetics、通用原子公司及洛克希德·马丁公司项目第一阶段研发合同。当前的技术尚不允许小型无人机执行远程洲际飞行任务，贝克希望，空军研发的发射与回收概念能包含其他作战想定。“小精灵”无人机只进行飞行中发射与回收试验。
空军未来20年无人系统发展构想
贝克阐释了空军的未来20年无人系统发展构想，其中小型无人机将取代某些多任务无人机（如MQ系列），实现更广泛的能力，包含集群、人机编队及机器与机器编队行动。贝克认为“忠诚僚机”技术将先于集群技术而走向成熟。
小型无人机集群作战构想
在小型无人机集群作战方面，贝克希望先从非恶劣及对抗性环境开始试验集群技术。未来向一个作战司令部派遣2000架小型无人机，这些小型无人机将被分成更小的集群，每一架小型无人机将装备一种传感器或有效载荷，组合起来形成整个集群的强大能力。在此形势下，认知自主性及“自修复”能力将至关重要，可以使小型无人机了解当前已有哪些传感器正在使用，并及时提供因一架无人机被击落而缺失的能力。
小型无人机集群的优势
与建造较大型多用途无人机相比，建造小型及简化的无人机能使成本降低约20倍；且小型无人机集群与大型无人机相比，能一次性覆盖更大的作战范围，提供更强大的能力。
（本文由国防科技要闻(ID:CDSTIC)授权转载，作者：王璐菲）
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