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軍事論壇

【軍事論壇】無人操控系統於軍事運用及未來趨勢

◎寧博

 無人操控系統一直都是國防武器首選,原因不外乎無須人類親上火線,在軍事的運用上受惠於積體電路的快速發展,以及感測科技、材料科學與通訊能力的進步,特別是在2001年911事件之後,無人操控系統開始大規模使用於戰場。

 新世紀戰場反恐利器

 本文無人操控系統,又稱無人武器系統(UWS)涵蓋陸海空3種應用領域,包括無人飛行系統(UAS)、無人地面系統(UGS)與無人海事系統(UMS),其中UMS又包括無人水面載具(USV)與無人水下載具(UUV)兩個次應用分類。遙控無人系統脫離不開自主或是自律(Autonomy),自主性高低程度取決於人類參與其遠端操控迴圈內之多寡,也因此不同的報告都有自主性武器系統(Autonomous Weapon Systems)之名詞,完全自主性的無人武器系統未來的發展極致就是一般科幻電影中的機械戰士了,這也是歐美先進國家正在討論的機械人原則議題。

  無論如何,在面對新世紀戰場,尤其是對抗恐攻行動,各國無不加緊投資相關技術的發展,除了美國之外,亞太區域的我國、南韓、新加坡與印度,以及中共都可謂無人操控載具重度技術發展國家。無人武器系統領先全球的美國國防部更是常年發表無人系統整合藍圖的技術發展規劃,由此份報告可以略見無人操控系統技術發展趨勢。

  此份技術發展藍圖從立法與行政方面出發著手空域環境整合、採購方案增訂經費可負擔性等,並從國防部角度確定自主性、資料保護、資料開發、選擇性創新、有人與無人系統團隊聯手執行任務等都是重要的關鍵技術。自主性取決於系統自動化運作,減少人員干預,提升精準度達成任務,進而降低成本;資料保護係透過密碼管理保全資料鏈傳輸安全,強化聯軍互動成效;資料開發在於有效運用日漸增多的資料,以自動開發技術改善網路節點間的情報資料產生,縮短制訂決策時間。

  選擇性創新是在經費受限下進行技術創新,無人載具系統特別重視任務情境操作想定(CONOPS),諸如低成本、可拋棄系統與匿蹤武裝系統;有人與無人系統團隊聯手執行任務可以較小的系統團隊震懾和擊敗敵人。

  大幅增加防衛與偵搜重要性

  UAS可以涵蓋必要的裝備、網路與人員的組件等用以操控無人飛機,依據機體重量、速度與飛航高度,美軍將其分為5大層級。光是列於第4級與第5級的中高空長航時UAS數量就已超越900多架;無人機聯隊就多達15個,在這兩級之下的UAS則多是附屬於原有任務單位。有鑑於美國通用原子力公司掠奪者MQ-1打擊恐怖分子的成功,不僅衍生出多款機型,也出口至英國等4國,因此諸如伊朗與土耳其等國都相繼推出國產相似的產品,以色列與歐洲空中巴士則是競相研製更高階的機型。中共翼龍UAS也是相當成熟的產品,已經推出2款,出口至沙烏地阿拉伯等5個國家。

  以UAS在執行情報蒐集、監視與偵查任務上,主要技術是在互聯網的可用性、延遲性與可靠性,藉以取得有效資料鏈用來鏈結以及感知與迴避危險,此外感測與顯示技術著重於感測器客製化與微小化,顯示方式必須是共通與通用的。值得注意的UAS科技是艦載中高空長航時的無人偵察機,以及可從潛艦發射、擔任偵察或是通訊中繼的無人機。由於旋翼技術更成熟,使得中型戰術無人機可以無須發射軌或是回收網,即可垂直起降。也由於多旋翼技術,使得兼具空中飛行與陸地奔馳操控載具構想可以實現。

  UGS在執行對抗恐怖份子與和平任務上已經證明其能力,且隨著任務執行時間增加、資料處理加速、通訊能力強化都大幅增加其在防衛與偵搜的重要性。佔有最大應用領域部分的就是未爆彈處理,其次就是環境警戒,替代人力的搬運機器則在其後;無論是短距離接觸、城鄉擁擠環境或是化學、核污染或爆炸環境等,透過無人地面載具系統可以提早感知即時處置發生的狀況,類似以色列守衛式(Guardium)無人地面載具即是很好的例證。

 系統模組化具成本效益

 專用於加薩走廊地帶守衛邊境對抗入侵者,透過可涵蓋360度視角攝影機監視大面積區域,且4驅車車體相當靈活,能穿越各種地形與鄉鎮道路。最新增加的搬運類UGS,用以減輕士兵負荷,運輸武器、彈藥、食物與水,以及醫療補給,但是維持平衡與酬載安全、尺寸與重量都是在各種地形運動必須考量的。包括美、俄、英、伊朗,東歐等國等都在積極發展透過士兵能遠端遙控、配備遙控武器用於戰鬥任務的UGS;新加坡最近推出一款配備武器的獵人式UGS家族產品,武器包括遠端遙控的7.62公厘機槍與可非瞄準線用操控的飛彈。在技術發展上,增加系統的模組化與可配置性以使UGS支援更多任務,並能更具有成本效益性,因此一般廠商經常以共通車體搭配具備任務特色的酬載套件以執行各種必要的功能。

 強化可靠度 增加自主性

 UMS主要應用領域在於情報蒐集、監視與偵查、反制水雷以及反潛作戰,美國國會建議未來海軍艦隊平台架構的報告規劃構想中的海軍具有88艘USV,其大小與魚雷快艇差不多,以及48艘UUV或稱無人潛艇。USV具有裝甲,可從數百浬外以反艦飛彈、巡弋飛彈、水雷或魚雷攻擊敵方較大型船隻。在國防先進計畫署(DARPA)的主導下,美國海軍已開始測試ACTUV(反潛作戰連續痕跡無人船隻),這是艘無人全自主水面載具,看起來像雙邊架艇獨木舟,具單船體及兩側延伸支架,藉以克服航行橫向不穩定性,配備電腦、雷達、感測器與攝影機,以利於聯網遙控追蹤敵方潛艦,船長40公尺,航速可達27節。目前近海應用上,都使用在10公尺以內大小的USV,用於掃雷與獵雷、反潛作戰、海床地圖量測、靶船拖曳、海上警戒等。

  無論是USV或是UUV,載具尺寸大小、能源形式與操作距離可以決定載具的航程,對於UUV而言,航程性能也是擔任偵蒐任務的最重要因素,無論搭載感測器與任務裝備的形式,UUV的關鍵技術在於如何在深水下與遙控系統操作人員持續聯絡,受限於無線頻率與頻寬很難穿透海水,以及載具運動速度緩慢,因此UUV發展是增加運算能力、增強能源儲存量,以及提升精確導航。強化可靠度會增加載具自主性的程度,因為臨時偶發狀況操控人員是否可以介入運作就取決於這些程度的彈性,不過這也使得造價高昂。相對地,利用繫索連結的遙控操作載具(ROV)是透過高畫質電視攝影傳輸海床上物件影像,在商業應用相當成功,海軍一般都是應用於海事訓練上。

(作者為僑光大學助理教授)

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