미래 전장의 뉴노멀: 유/무인 항공기 협동작전

　　요약:유인/무인 항공기 협력은 미래 전장에서 무인 플랫폼 사용의 새로운 표준이 될 것입니다. 무기와 장비의 지능과 자율성이 지속적으로 향상됨에 따라 인간과 기계 사이의 업무 분담은 크게 변화할 것이다. -링크 만들기.

　　키워드:유인/무인 협업 드론

　　

소개

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이 기사는 유/무인 항공기 협력 분야에서 미군의 프로젝트 및 토토 분석 사이트 혁신을 주로 연구하고 유/무인 항공기의 향후 개발에 대한 생각을 제공합니다. 본 논문의 구성은 다음과 같다. 1장에서는 최근 유·무인 항공기 협력 방향에 대한 미군의 대표적인 프로젝트를 분석하고, 2장에서는 주로 유·무인 항공기의 핵심 토토 분석 사이트을 소개한다. 협력 3장은 전형적인 인간-기계 전투 시나리오 및 시나리오 모드에 관한 것이며, 4장은 유/무인 협력의 향후 발전 방향에 대한 전망이다.

1 미군 유·무인기 공동개발 현황 분석

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1.1 시스템 아키텍처

미국의 항공 우위를 보장하기 위한 새로운 방법을 모색하기 위해 DARPA는 2014년 시스템 통합 토토 분석 사이트 및 실험(SoSITE) 프로젝트 발표를 발표했습니다. 이 프로젝트의 목표는 단일 무기 시스템의 기능을 여러 유인 및 무인 플랫폼과 무기에 분산시키는 보다 새롭고 유연한 방법을 모색하고, 새로운 토토 분석 사이트을 신속하게 통합하기 위한 시스템 아키텍처 개념을 개발 및 구현하는 것입니다. 기존 기능, 시스템 또는 시스템의 대규모 재설계가 필요합니다.

　　

그림 1 SoSITE 개념도

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1.2 명령 및 제어

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2014년 DARPA는 "거부된 환경에서의 조정 작업"(CODE) 프로젝트를 제안했습니다. "CODE"의 목표는 유인 플랫폼에서 임무 지휘관의 완전한 감독하에 "CODE" 소프트웨어가 장착된 UAV 떼가 설정된 교전 규칙에 따라 목적지로 이동하고 공동으로 작업을 수행할 수 있도록 하는 것입니다. 임무[2,3].

CODE 프로젝트는 세 단계로 나누어집니다.

• 2014년부터 2016년 초까지의 첫 번째 단계에는 시스템 분석, 아키텍처 설계 및 핵심 토토 분석 사이트 개발, 시스템 요구 사항 정의 및 예비 시스템 설계 완료가 포함됩니다.

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• 세 번째 단계는 2018년 1월에 시작되었으며, 한 사람이 드론 팀에 명령을 내려 복잡한 작업을 완료할 수 있도록 6개의 실제 드론과 시뮬레이션 항공기의 협업 기능을 테스트했습니다.

　　

그림 2 "거부된 환경에서의 협력 운영" 프로젝트

2014년 DARPA는 "분산 전장 관리"(DBM) 프로젝트를 제안했습니다. 이 프로젝트의 배경은 미래의 대결 공역이다. 협력 항공기는 적에게 발각되지 않도록 통신을 제한해야 할 수도 있고, 적의 방해를 받아 정보를 교환할 수 없게 될 수도 있다. 이러한 이유로 DBM 프로젝트의 목표는 전투 대형이 방해를 받더라도 임무를 계속 수행할 수 있도록 하는 것입니다.

• 1단계는 2014년에 시작되었습니다. 고급 알고리즘 및 소프트웨어 개발을 통해 분산 공중 전투 임무의 적응형 계획 및 상황 인식 능력을 향상시키고 전장 관리 임무를 수행하는 조종사가 빠르고 합리적으로 임무를 수행할 수 있도록 돕습니다. 강력한 대결 환경에서 결정을 내리면 복잡한 전투 임무를 더 잘 수행할 수 있습니다.
• 2016년 5월, DARPA는 유인 항공기 및 무인 항공기와 관련된 복잡한 공중전을 계획하는 데 도움이 되는 모든 기능을 갖춘 의사 결정 지원 소프트웨어 프로토타입을 설계하는 프로젝트의 두 번째 단계에 대해 록히드 마틴에 1,620만 달러 규모의 계약을 체결했습니다.
• 2018년 1월 DARPA는 BAE Systems에 DBM 프로젝트의 3단계 계약을 체결했습니다. 처음 두 단계 개발의 결과로 유인/무인 항공기 그룹이 혼잡한 환경에서 비행할 수 있게 되며 다음과 같은 능력을 갖게 됩니다. 위협과 공격 대상을 피하십시오. 그림 3은 DBM 프로젝트의 숙련도 검증 환경이다.

그림 3 “분산 전투 관리” 능력 검증 환경

1.3 통신 네트워크

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"대립 환경에서의 통신을 위한 플랫폼 간 통신 기능"(C2E) 프로젝트는 간섭에 강하고 감지하기 어려운 다양한 통신 네트워크 토토 분석 사이트을 개발하여 동일한 무선 주파수 및 파형을 사용하여 항공기 간의 무제한 통신을 보장합니다. 스펙트럼 전쟁 위협.

DARPA가 2015년에 출시됨 Dynamo(Dynamic Adaptive Network for Mission Optimization) 프로젝트는 네트워크 동적 적응 토토 분석 사이트 개발을 통해 다양한 항공 플랫폼이 능동 간섭에 직면할 때 특정 안전 수준에서 즉각적인 고속 통신을 수행할 수 있도록 보장합니다. C2E 프로젝트 현재 호환되지 않는 우주 기반 네트워크 간에 원본 무선 주파수 데이터가 통신될 수 있는지 확인하고 유/무인 항공기 협업에서 이기종 플랫폼 간 실시간 데이터 공유 기반을 마련하기 위해 이 프로젝트의 시연 및 검증에 사용되었습니다. 체계.

그림 4 현재 미군의 주요 우주 기반 네트워크 개략도

　　1.4 인간-컴퓨터 상호작용

CODE와 같은 프로젝트에서도 유인/무인 항공기 협업을 위한 인간-컴퓨터 상호 작용에 대한 많은 작업을 수행했습니다. 또한 미 육군은 2017년 '무인항공기 작전을 위한 최적의 역할 할당 관리 및 통제 시스템(SCORCH)'에 대한 연구개발을 완료했다.

　　

그림 5 무인기 운용을 위한 최적의 역할 할당 관리 및 제어 시스템

2 유·무인항공기 협업 핵심토토 분석 사이트 분석

　　2.1 개방형 시스템 아키텍처 토토 분석 사이트

유인/무인 항공기 협력에는 다양한 전투 플랫폼이 포함됩니다. 서로 다른 전투 플랫폼이 서로 다른 토토 분석 사이트 시스템을 채택하면 시스템 통합의 어려움이 급격히 증가합니다. 개방형 시스템 아키텍처는 이러한 문제를 해결하기 위해 설계되었습니다. 기존의 굴뚝 개발 모델에서 벗어나 조달 및 비즈니스 모델을 촉진합니다. 이는 이식성, 모듈성, 분리성, 손쉬운 업그레이드 및 확장성의 특징을 갖고 있어 수명 주기 비용을 줄일 수 있습니다. 배포 시간은 업계와 국방부의 지지를 얻었습니다.

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　　2.1.1 미래 항공 능력 환경

미 해군은 모든 항공 토토 분석 사이트 시스템에 소프트웨어를 이식하고 배포할 수 있는 공통 운영 환경을 구축하는 것을 목표로 미래 항공 능력 환경 개념을 제안했습니다. 이 아이디어는 모바일 장치에서 공통 운영 환경을 사용하는 이점에서 영감을 얻었습니다.

미래 항공 능력 환경(FACE Alliance)은 모든 군용 항공 플랫폼 유형에 대한 개방형 항공 토토 분석 사이트 환경을 정의하기 위해 2010년에 설립되었습니다. FACE 기술 표준은 안전이 중요한 컴퓨팅 작업을 더욱 강력하고 상호 운용 가능하며 휴대 가능하고 안전하게 만들기 위해 설계된 개방형 실시간 표준입니다.

항공 토토 분석 사이트 시스템에서 개방형 표준을 사용한 표준화에는 다음과 같은 이점이 있습니다. (1) FACE 시스템 개발 및 구현 비용 절감 (2) 표준 인터페이스를 사용하면 기능 재사용으로 이어질 것입니다. (3) 여러 FACE 시스템 및 공급업체 애플리케이션 이식성(4 ) FACE 적합 제품 조달.

그림 6 FACE 아키텍처

　　2.1.2 개방형 임무 시스템

미 공군은 비독점 개방형 시스템 아키텍처를 개발하기 위해 개방형 임무 시스템 프로그램을 시작했습니다. 정부, 산업계, 학계 구성원으로 구성된 OMS 프로젝트는 다중 항공 플랫폼 및 센서 획득 절차는 물론 UAS(무인 항공기 시스템) 명령 및 제어 이니셔티브(UCI)를 포함하여 새로운 OMS 표준 개발을 적극적으로 조정하고 있습니다. ) 및 공통 임무 제어 센터(CMCC).

OMS 및 기타 OSA 노력의 목표는 개발 및 수명 주기 비용을 줄이는 동시에 시스템 기능 업그레이드 및 확장을 위한 실행 가능한 경로를 제공하는 새로운 조달 및 아키텍처 접근 방식을 식별하는 것입니다. 미 공군이 개발한 OMS(Open Mission Systems) 표준은 상업적으로 개발된 SOA(서비스 지향 아키텍처) 개념과 미들웨어를 정의에 활용합니다.

SoSITE 프로젝트의 최근 실험에서는 스컹크 웍스(Skunk Works)가 개발한 E-OSA(Complex Organization Open System Architecture) 미션 컴퓨터 버전 2(EMC2)를 사용했는데, 소위 '아인슈타인 박스(Einstein box)'라고 불리는 것을 그림에서 볼 수 있다. 그림 7이 표시됩니다. 록히드 마틴이 개발한 E-OSA는 미 공군 OMS 표준과 호환됩니다.

그림 7 EMC2를 사용한 미군 테스트

2.2 드론 관제권 양도

다양한 UAV 제어 권한 핸드오버 절차 및 핸드오버 지침은 크게 다릅니다. STANAG 4586 일반 제어 표준은 현재 UAV 제어 권한 핸드오버 지침을 다루지 않습니다. [4,5] . UAV 제어 권한 이양 지침은 주로 적용 권한 요청, 해제 권한 요청, 권리 획득 요청, 동의, 불일치 및 확인 등으로 구분됩니다.

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그림 8 협업 작업 할당 및 지능형 경로 계획

2.4 종합식별 및 지능융합

다양한 유인/무인 협력 전투 임무의 경우 유인 항공기와 무인 항공기가 탑재하는 탑재량의 유형은 상당히 다릅니다. 특히 무인 항공기가 탑재하는 탑재량에는 레이더, 가시광선, 적외선, 다중 스펙트럼/초분광, 토토 분석 사이트용이 포함됩니다. 정찰 등의 경우 일반적으로 드론은 탐지를 위해 여러 유형의 페이로드를 동시에 운반하며 여러 드론 플랫폼은 대량의 다중 소스 정보 데이터를 수집합니다. 장거리 표적 인식의 신뢰도 향상, 상황 인식 강화, 표적 탐지 향상, 정확한 위치 파악 및 생존 가능성 향상을 위해 다양한 플랫폼의 다중 모드 센서 지능을 포괄적으로 식별하고 융합하는 것이 핵심 기술 중 하나가 될 것입니다. 유인/무인 협업을 위한 것입니다.

3 일반적인 전투 시나리오 및 전투 절차

공중조기경보기를 예로 들면, 유/무인 합동 작전의 전형적인 전투 시나리오를 소개합니다. AWACS는 그림 9와 같이 유·무인 편대에 대한 지휘, 통제, 지도를 실현하며, 종합적인 정보처리, 합동편대의 전술적 의사결정, 임무관리, 부대의 지휘통제를 완성한다. UAV는 자율 비행 제어, 전장 상황 인식 및 공중/지상/해상 표적에 대한 최종 공격을 완료합니다[7].

　　

그림 9 유인/무인 항공기 협력의 일반적인 전투 시나리오

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유인 항공기와 무인 항공기에 대한 작업/경로 바인딩을 각각 완료하세요. 유인항공기와 무인항공기는 각각 이륙해 인도지역으로 비행했고, 무인항공기 지상통제소는 유인항공기의 지휘하에 무인항공기의 통제권을 넘겨받아 임무를 수행했다. 함께하는 지역.

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임무가 완료되면 유인 항공기는 드론에게 인도 지역에 도착하도록 명령하고, 유인 항공기는 드론의 통제 권한을 드론 지상 관제소로 이양합니다. 유인항공기와 무인항공기는 각자의 임무를 수행하거나 귀국한다.

　　

그림 10 유/무인 항공기 협력의 일반적인 전투 과정

4. 유·무인항공기 협력 발전 전망

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(1) "즉시 사용 가능한" 대규모 드론 제어

앞으로 드론의 자율 능력이 지속적으로 향상됨에 따라 인간의 개입은 주요 의사 결정 지점에서만 필요할 것이며 드론 운영자가 제어하는 ​​드론의 수는 크게 늘어날 것입니다. 또한, 인간과 컴퓨터의 상호 작용 수단이 점점 더 풍부해지고 드론의 ​​제어 효율성이 크게 향상될 것입니다.

(2) 지능지능처리

다양한 플랫폼과 다양한 센서에서 수집된 데이터를 기반으로 보다 지능적인 수단을 통해 대상을 정확하게 탐지, 식별, 추적 및 통합하여 통합된 상황 정보를 생성할 수 있습니다.

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개방형 시스템 아키텍처를 전면 도입하여 유·무인 항공기 협력 작전의 통합 주기 및 장비 조달 비용을 단축하는 동시에 유·무인 항공기 협력 작전을 무인 차량, 무인 선박, 무인 항공기로 급속히 확대한다. 함선은 보다 포괄적인 시스템 전투 능력을 형성합니다.

결론

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【참고자료】

[1] 미국 국방부 무인 시스템 통합 로드맵 FY2017-2042.

[2] Li Lei, Wang Tong, Jiang Qi. 미국 CODE 프로젝트는 무인 시스템 토토 분석 사이트의 개발을 촉진합니다., 2018, (3): 63-70.

[3] Shen Chao, Li Lei, Wu Yang 외. 미국의 유/무인 자율 협력 전투 능력 개발에 관한 연구[J], 2018, (1): 22- 27.

[4] STANAG 4586 Ed.3 2012년 11월, UAV 제어 시스템의 표준 인터페이스(NATO UAV 상호 운용성을 위한 UCS, NATO 표준화 기관(NSA), 2012.

[5] Mário Monteiro Marques, STANAG 4586 – NATO UAV 상호 운용성을 위한 UCS(UAV 제어 시스템)의 표준 인터페이스.

[6] Yang Fan, Dong Zhenghong. 유/무인 플랫폼 협업 토토 분석 사이트 및 행동 모드에 관한 연구[J], 2018, 39(4): 57-62.

[7] Sun Xiaowen. 무인/유인 공동 탐지/전투 응용에 관한 연구[J]. 중국 토토 분석 사이트 연구소 저널, 2014, 9(4): 5-8.