引言

獨立車隊融入國防部隊行動代表了國防部隊如何履行其獨有的双重作用的范式转变,即支持聯邦戰鬥任務和州級緊急應應付。 美國軍方加速采用无人機系統,國防部站在了利用這些技术來提升后勤、偵察、医疗后送和救灾的關鍵位置。 自主的地面、空中和海上平台保證在降低服務成員的風險的同时,把國防部隊的覆盖范围延伸至危險的環境。 然而,全面行動整合需要克服重大的技術、道德和组织性障礙。 這篇文章探索了國防部隊內自主車隊目前的状况、潜在利益、主要挑戰和未來的行徑,借鉴了最近的示范、理论發展和業業業聯盟結。

軍用自動車輛的狀態

國防部隊虽然不總是在取得戰略武器方面最先, 但也參與了數項實驗計畫及聯合演習, 以估計空戰能力。 它們跨越地面、空中和海上領域, 每個領域都有不同的成熟度和戰略性。

地面车辆

陸軍的機器戰車(RCV)方案,包括轻型、中型和重型的戰車(RP)方案,一直是地面自主的主要推动者。 衛兵在國家现役任務中,早期實驗了小型无人驾驶地面戰車(UGV),如RS2-HD(常稱為“MARS”),以進行偵察和周圍安全。 陸軍的LOw-Profile UGV(LP-UGV)也由衛兵工程隊的防爆彈和路線清除工作进行了評估。 目前UGV需要經營者的重大监督,但自主航行的進展使得他們可以沿途徑走,避免障碍,并在人員少介入下返回基地。

航空系统

無人空軍系統(UAS)是衛衛隊中最成熟的自主領域。 幾乎每個州都有陸軍衛隊MQ-1C Gray Eagle或MQ-9 Reaper 單位, 用于情報、監控和偵察以及攻擊任務。 國防航空隊的翼翼操作了RQ-4 Global Hawk和MQ-9, 通常在人類的監控下自行飛行以發射和恢復。 更小型的四面飛艇系統, 如Skydio X2D, 已經由衛衛隊的民用支援隊部署, 以進行災難评估。 它們的自主性主要指向中途導航、穿梭和自动化起飞/降落; 真正的戰術自主性( 如獨立目標偵測和接戰) 仍然受到政策的嚴限。

海事制度

海上巡航隊和海軍预备隊合作演练中,海軍的海上獵人中位移和更小的Manta Ray UUV被展示出來,海軍和海軍预备隊常常與衛兵隊一起訓練。 一些有大海岸线的州(如佛罗里达州、加州)實驗了自動浮標和遠距傳感平台,在飓风反應中監控水路。 海上巡航隊在港口安全和清除殘骸方面的作用可以受益于半自動的海洋資產,這些資產可以在危險的海流或受污染的水中運作。

國防部的倡議

國防局(NGB)建立了幾個創新單位和合夥人以加速AV的采用。 國防局的「Guardian」計畫、空警的「快速戰鬥就业」概念、德克薩斯州警衛的「Lone Star Unmanned」計畫等州級計畫都以現實的情景來試驗AV原型。 例如,在像Vibrant回應(CBRN response)和Cyber Shiel等演習中,自動地面車都被用于在模拟污染區提供用品,並進行通信網路接觸。 這些實驗都突出了AV在國防局独特的雙重特大背景中的承诺和目前存在的局限性。

國防部的潛在利益

自行車能提供許多適合警衛隊行動節奏的優點,

  • 使用UGV來繪製火線, 向隔離地區的消防員送水, 减少熱度與煙雾。
  • 獨立的無人機可以提供在大片地區的持續的ISR、探測地形或活動的變化、以及警覺人類分析師。
  • 使用機械車的機械車體可以減少士兵在更複雜的任務中所需的人手, 例如周圍巡邏、貨物運轉、路由清空等。 使用基于條件的機制來优化自主駕駛和降低維持, 降低燃料消耗也有利于长期节省。 2023年的RAND公司研究估計, 用自主等效物取代20%的戰術輪車, 10年期可減低12–18 % 的后勤成本。
  • 國防部的雙國/聯邦结构表示,這些系統可以被预先部署在州防區,並快速啟動應災,然后在聯邦軍事部第32或10位下無缝地整合到聯邦任務中。 斯瓦姆科技可以讓單位操作者同时管理多項資產,在不增加成比例的人事的情况下,增加國防部的兵力投射。
  • 增强情境知識:[ 登機感應器和AI動力數據聚變能能為指揮官提供共同的操作圖片,可以实时更新. 自主的汽車可以充当移动感應節點,在網路上共享資料,并缩小常困扰災難應應應行動的信息缺口.
  • 降低人類操作員的认知負擔:[ 通过自动化例行決定(例如,循巡邏路线,按地形調整速度,低燃料時返回基地),AV讓士兵們專注於更高層的戰術決定。這項认知卸載對訓練非全日且在緊急啟動時可能面临陡峭的學術曲的警衛部員來說,尤其有價值。

挑戰和考量

許多障礙必須解決,

受考和复杂環境中的技術可靠性

自主系統依赖于感應數據(LIDAR,雷達,攝像頭,GPS)和AI算法來導航和做出決定。在GPS 的不見的環境中,如隧道內、樹冠下或有重電戰的區域,這些系統都可能失敗。 衛兵的操作範圍包括從開阔的沙漠到混亂的城區环境,每一個都會帶來獨特的感應挑戰。例如沙暴可以盲目的LIDAR,而雨或大雾會降解光學相機。 可靠性需要多余的感應套件、強大的 SLAM(不同步本地化和映射)算法以及故障安全机制,以便在自主性下降時使車返回安全狀態。 目前測試顯示,即使是軍隊的RCV等先进的平台也需要一個人員在環中操作不結構地形。

网络安全威胁

自主車輛的網路化程度很高,使其容易受到網絡攻擊。 反衛士可能會堵塞指令連線、掃瞄感應器輸入或注入恶意密碼劫持或關閉車輛。 衛士跟所有軍方一樣,必须确保AV有硬化的通信、加密的數據連結以及下線的倒轉模式。 一部2022 GAO關於自主軍制的報告强调,國防部尚未完全建立地面UGV的网络安全标准,而衛士實驗中所使用的很多現成商品的部件缺乏軍事級安全。 此外,衛士們依靠國家控制的網路(如救灾)也增加了複雜性,因为这些網路可能不符合D的网络安全要求。

道德和法律问题

軍事自主性最有爭議的方面是授予致命性决策權。 國防部指令3000.09(2012,更新2023)要求,除非特許豁免,自主武器系統必须允許人控制接戰決定。 对于非致命性任務,如交通、偵察和醫療疏散,道德問題以責任為中心:如果自主車與民用車碰撞、傷害旁觀者、或災難中不提供援助,而由何人來負責的操作者、指揮官、制造商或人工智能發射者,這些法律障碍仍然在發展,而軍事自主系統的法律框架也必須遵守州法律,在公共道路和空域使用无人驾驶的车辆。 聯邦航空局(FAAA)要求豁免在視線之外無人機操作,而許多州在公共交通中限制自主地面车辆。 這種法律障礙可以延缓當國內緊急情況下部署。

一体化的成本和后勤

取得自主車輛只是部分支出。 維護需要專業技師在机器人、AI和網路工程方面接受過培训,而這一套技術是國防部目前缺乏的有机力量。 國防部的資源,包括機械部的資源,以及高級感應器和啟動器的零配件供應系統可能不易通过傳統軍事后勤渠道取得。 此外,把AV整合到现有的指令控制系統(例如軍隊的任務部或空軍的通用操作圖像)中,需要軟體更新和數據標準,而這些系統仍然在發展之中。 國防部的資源周期既依赖于聯邦的拨款,也依赖于州政府的預算,可能無法與保持國防部系統的快速更新技术速度相配合。

科技发展

克服挑戰需要專注於數個关键科技支柱。

人工智能和机器学习

AI是自主操作的核心助推器。軍用AV需要高度可靠的AI,可以通應不同環境的問題,也就是域域調整。目前的研究,如軍方人工智能整合中心(AI2C)和防守先進研究計畫局(DARPA)等方案,侧重于增强知覺和計劃的學習和深層神经網路。然而,AI系統缺乏人類所依赖的常識推理和因果理解,使其在新情況下變得不易。 警衛隊將受益于AI,它能快速地適應當地表和環境,例如學習如何在水淹的街道上航行,而不是干燥的。

感應器融合與感知算法

強強的感知需要從多個傳感器類型的資料相融合。 LIDAR提供高分辨率的 3D 映射, 但對天氣敏感; 雷達穿透了天氣, 但分辨率较低; 被动的 EO/IR 相機提供上下文, 但依賴照明。 聚合算法必須动态地加重每個傳感器, 并檢測可能顯示 spoof 的不一致 。 機器與自主系統( JPO-RAS) 聯合程式辦公室( Joint Program Office) 一直在研發一個共同的自主軟體堆, 使傳感界面和感知管道跨服務的标准化, 从而可以減輕化Guard 集成 。

通信及指令和控制

自主的汽車需要低頻率、弹性的通信以进行遥測和指令更新。 警衛在細胞塔可能下沉(災難反應)或受到攻擊(戰鬥)的環境中運作。 新兴的解决方案包括使用軟體定點收音機的特制網絡、與動上终端的衛星通信、以及連結16等戰略數據連結。 陸軍的集成戰術網絡(ITN)和空軍的高级戰鬥管理系统(ABMS)正在建立基础设施,以連接人手和无人機平台。 警衛的目標是建立「人員無人隊」,由操作者通过單一介面控制多部車,甚至超越退化的網路。

政策、道德和管制

聯邦、州和國際法的複雜相互作用塑造了警衛隊如何部署自主車輛。 國防部更新的指令3000.09强调,自主系統的设计必須讓人可以監督致命行動。 國防部表示,任何携带武器的AV都需要州長(用于國內任務)和國防部(用于聯邦任務)的明确批准。 在国内行動中,[ Posse Committus 限制一般禁止軍方執法,但如果在沒有逮捕令的情况下用于持續監控,自主監控系統可能引發第四修正案的關注。 國防局必須與州立議院和司法部合作,制定在應災和民事支援中AV使用明規則。

國際的考量也适用國際的國防部隊。 自治制度必须遵守武裝衝突法,它要求對戰士和平民加以区分、在攻擊中保持相称性、以及指揮官的責任。 自治行为者(不算是“士兵 ” 、 也不是“武器 ” ) 缺乏明确的法律地位,使責任追究复杂化。 包括中國、俄羅斯和以色列在内的一些国家正在建立相似的制度,增加了自主军备竞赛的風險。 美國一直支持在联合国建立负责任的使用框架,但具有约束力的条约仍然未成真。

前面的道路

國防部長可能會看到自動車輛在未來十年內從實驗平台發展成運作工具。

人手不足的隊伍

近期的重點是將自主系統和人體組組成對應。 例如,自主地面車可以跟隨有人機车队,提供额外眼睛(感應器)和物资,而人體領袖則會做出所有的戰略決定。 陸軍的可選戰車(OMFV)方案虽然被延遲,但指向了未來可以和机组人員一起操作的戰車。 衛兵可能會為它的斯特雷克和布拉德利隊隊隊隊隊采用相似的配置,從后勤和后方安全開始。

流動能力與分配操作

數以十計的小型自主平台以协调的方式運作,提供了新的戰術可能性。 在應災中,一群无人機可以勾勒出一個大片的幸存者,或者向孤立的族群运送小型有效载荷(如通信中继器、净水片 ) 。 在戰鬥中,數群人可以压倒敵人的空防或進行分布式的偵察。 DARPA的關閉方案和海軍的低空戰車升溫技術(LOCUST)都展示了基本的群體行為。 衛兵的储备结构可能非常适合管理群體行動,因为它们需要很少的部署人员,但需要大量的技術專業才能來計劃。

救灾和人道主义援助

獨立汽車可以改變警衛最引人注目的使命:國內緊急應急。 在飓风過後,獨立汽車可以檢查橋板和水路的殘骸。 在野火中,獨立的地面汽車可以造成防火或向高風險地区的消防員提供物资。在地震中,裝有攝像機和聲波感應器的UGV可以在瓦砾下找到受害者,而不會危及搜索隊。 防衛隊的經驗將驱使人們需要崎岖、可承受得起的自主系統,可以快速地與FEMA和州急急管理行動整合。

整合全域联合指挥和控制

未來的衝突需要空、海、空和網路的無缝协调。 自主的汽車将作为全域共同指挥和控制(JADC2) 網路的節點, 分享資料和接收更高層的任務。 衛兵必須确保其AV與JADC2 协议兼容, 这是一项重大投資, 但必須避免「 被吹動的」 系統無法與在役對應者通訊。 北擊[[FLT: 0]] 和[ 的Cyber Guard 等項運動已經在實驗自動資產的跨域整合。

結 论

國防部隊行動中自主車輛的未來既有希望又复杂。 這些系統有救人、提高效率、拓展國防部隊的戰鬥和災難應付能力的潜力。 然而,要认识到這潛力,需要持续投入AI的可靠性、网络安全、道德框架和人事訓練。 國防部隊还必须領導分散的法律格局,确保與聯合和跨机构伙伴的互操作性。 國防部隊學習現代實驗,并与學術、工業和现役服務建立牢固的關係,可以把自己定位為一個負責地采用自主科技的領袖。 随着威脅環境的演化和國家對國防部隊的要求的增強,自主車將成為21世紀中保持準備、應力和相关性所不可或缺的。