Atualmente, há um desenvolvimento constante do conceito de conduzir operações de enxame do ar, da terra e do mar usando muitos sistemas "desertos", uma vez que, para derrotar os oponentes, as forças armadas de muitos países prestam grande atenção à implantação de sistemas autônomos avançados. tecnologias. No entanto, o desenvolvimento de tais tecnologias no momento está focado principalmente em enxames aéreos e é improvável que em um futuro próximo eles sejam capazes de ter um impacto significativo no resultado das operações militares.
No entanto, a implantação de enxames de plataformas autônomas aéreas, terrestres, de superfície e submarinas está forçando os militares a enfrentar os desafios assustadores de manter e financiar essa tecnologia, apesar de sua introdução relativamente recente.
Por exemplo, de acordo com o secretário de Defesa Gavin Williamson, que falou no Royal Defense Research Institute um ano atrás, o Fundo de Transformação do Departamento de Defesa do Reino Unido “foi encarregado de desenvolver esquadrões de drones em rede capazes de confundir e atordoar as defesas aéreas inimigas. Esperamos que a tecnologia esteja pronta para implantação até o final deste ano.”
Oficiais de alto escalão do Comando de Operações Especiais dos Estados Unidos concordam em princípio com esta posição. "A totalidade dos sistemas não tripulados trabalhando em uma missão comum permanece uma parte integrante do roteiro do Comando para o seu conceito promissor" Aplicações especiais para situações especiais ", - disse o chefe de programas para dispositivos do tipo aeronave.
Seu comentário é consistente com os do Comando, que falava sobre como a tecnologia de enxame poderia apoiar a "percepção da informação tática" das forças especiais em uma situação de combate. O conceito do Comando, NGIA (Consciência de Informação de Próxima Geração), integra "sensores biométricos e técnicos remotos, arquitetura e análise de dados avançados para complementar a coleta de inteligência tradicional em território hostil."
Um porta-voz do Comando explicou vários princípios de uso em combate, incluindo como enxames de drones de decolagem e aterrissagem verticais poderiam apoiar o conceito de NGIA. Entre outros princípios considerados do uso de combate da nova tecnologia está o desdobramento de VANTs de uma posição avançada para a realização de reconhecimento visual, sonoro e eletromagnético, e assim não colocar em risco as forças especiais, em cujo treinamento foi gasto muito dinheiro.
Ele também falou sobre o desejo do Comando de criar um consórcio de "melhores parceiros industriais" capazes de desenvolver uma solução para enxamear VANTs e colocá-la em prática nos próximos seis anos.
Atividade contínua
Qualquer uso operacional de soluções de enxame pode começar antes que o conceito NGIA seja implementado. As agências governamentais dos EUA já estão implementando vários programas voltados para o uso de tecnologias estreitamente interconectadas.
Programas como OFFSET (Offensive Swarm-Enabled Tactics) da DARPA Defense Advanced Research Projects Agency, TOBS (Tactical Offboard Sensing) da Força Aérea dos EUA e LOCUST (Low-Cost UAV Swarming Technology - barata UAV swarm technology) da Marinha dos EUA.
O conceito TOBS é baseado na aeronave de apoio de fogo AC-130J Ghostrider, capaz de lançar vários drones de lançamento de tubo de Área-I ALTIUS (Air-Launched, Tube-Integrated Unmanned System) de uma só vez, a fim de fornecer ao porta-aviões informações sobre o potencial alvos.
A Força Aérea dos Estados Unidos não foi capaz de fornecer detalhes sobre o programa TOBS, mas fontes da indústria disseram que os drones ALTIUS são equipados com imagens térmicas e câmeras optoeletrônicas e um link de dados que fornece orientação para o complexo de armamento do Ghostrider. O conceito TOBS permite ao Ghostrider engajar alvos nas condições climáticas mais desafiadoras.
O projeto LOCUST da Força Aérea dos EUA concentra-se na colaboração de até 30 drones Coyote em apoio a missões de coleta de inteligência, vigilância, seleção de alvos e reconhecimento. O MIT Perdix UAV também está sendo considerado uma plataforma alternativa para o programa LOCUST.
A DARPA realizou sua última demonstração como parte do projeto OFFSET em junho de 2019. Espera-se que o conceito OFFSET seja capaz de garantir a operação conjunta de até 250 UAVs e a integração de veículos terrestres automáticos (AHAs) em uma única rede.
A demonstração de junho em Fort Benning, a segunda de seis planejadas, ilustra o conceito de uma rede de drones e veículos terrestres realizando missões de reconhecimento em comunidades com estruturas verticais altas, ruas estreitas e ângulos de visão rasos. De acordo com a DARPA, a Lockheed Martin e a Charles River Analytics no programa OFFSET foram encarregadas de "arquitetar um sistema de enxame na forma de um aplicativo de jogo realista embutido em plataformas físicas autônomas".
Esta atividade também visa definir "comportamento adaptativo, complexo e coletivo para melhorar a troca de informações, tomada de decisão e interação com o meio ambiente para que os UAVs possam interagir perfeitamente, influenciar uns aos outros e tirar conclusões lógicas corretas".
Enquanto isso, a terceira fase de desenvolvimento foi concluída no final de 2019, de acordo com Dynetics, o empreiteiro geral para o projeto Gremlins. O objetivo do projeto é lançar de uma aeronave de transporte C-130 e devolver a ela um "bando" de aeronaves Gremlin. O programa Gremlins, cujo conceito foi desenvolvido pelo DARPA Office, prevê o uso de drones reutilizáveis, capazes de realizar operações aéreas dispersas em um ambiente de combate complexo.
A Dynetics disse em um comunicado que “os drones Gremlin são lançados de aeronaves existentes fora do alcance das defesas aéreas inimigas. Depois de completar a missão, a aeronave C-130 leva os drones Gremlin de volta a bordo e os transporta para a base, onde eles se recuperam rapidamente e são enviados de volta ao vôo."
Sierra Nevada Corporation, Airborne Systems, Applied Systems Engineering, Kutta Technologies, Moog, Systima Technologies, Williams International e Kratos Unmanned Aerial Systems estão participando do programa.
Soluções tecnológicas
Segundo o diretor da empresa Kratos Steve Fendley, no futuro, centenas, senão milhares de drones poderão participar dos enxames.
Fendley contou como enxames de UAVs no futuro serão capazes de interagir com o objetivo de realizar um número ilimitado de missões de ataque e defesa por meio de tomadas de decisão independentes no "nível de massa".
"A confiabilidade aumenta exponencialmente se você tiver um grande número de veículos realizando uma tarefa específica", explicou Fendley, observando que a perda de um ou mais UAVs em um grande enxame de sistemas não afetará negativamente a missão.
“O enxame em si e suas capacidades de tomada de decisão não estão vinculados a nenhuma aeronave em particular, então você pode perder um ou mais drones e ainda não perder a capacidade de completar a tarefa. Isso é especialmente importante quando se joga contra oponentes quase iguais, onde a quantidade é importante."
Fendley também chamou a atenção para o fato de que enxames de UAVs podem ser conectados em rede via comunicações por satélite, o que permite que as aeronaves, se necessário, troquem dados fora da linha de visão.
“No ar, esses aparelhos com finalidades diferentes trocam todas as informações disponíveis entre si, ou seja, cada um deles possui mais informações do que poderia ter se estivesse voando sozinho. Consequentemente, as capacidades de cada elemento individual no enxame são bastante aprimoradas."
Mas, ao mesmo tempo, o potencial dos UAVs em enxame ainda não foi totalmente realizado, apesar da presença de "centenas" de programas tecnológicos nos Estados Unidos e em outros países.
O uso de inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina em processos de tomada de decisão de drones e o fornecimento de distribuição e modificação de loops de decisão cognitivos são áreas que ainda precisam ser cuidadosamente estudadas. De acordo com Fendley, “a pesquisa nessas áreas está tremendamente em demanda agora”, mas a maioria dos visores de enxame ainda precisa integrar e otimizar totalmente o software de IA. A apresentação dos enxames de UAV hoje é mais baseada na lógica do que na IA."
Em maio do ano passado, como parte de seu roteiro de enxameação, Kratos anunciou uma parceria estratégica com a fabricante de drones Aerovironment. Essa cooperação visa desenvolver o conceito de "Capacidades integradas de UAVs e mísseis táticos altamente eficazes". Ele prevê a implantação do sistema de mísseis táticos de lançamento de tubo Switchblade da Aerovironment através de veículos não tripulados de alta velocidade e maiores, incluindo o drone MQM-178 Firejet de Kratos. O porta-aviões Firejet de 3 metros de comprimento, originalmente criado como um abrangente treinador de lançamento de armas, é uma cópia em miniatura do Alvo Aéreo Subescala BQM-167A, fornecido pela Força Aérea dos Estados Unidos.
Outros drones de ataque de Kratos também incluem o UTAP-22 Mako e o XQ-58A Valkyrie.
Desenvolvido em 2015, o porta-aviões Mako 6,13 metros de comprimento é capaz de enviar enxames de UAV ao local e coordenar suas ações, ajustando suas tarefas e enviando informações para a estação de controle em solo. Em 23 de janeiro de 2020, o quarto vôo bem-sucedido do veículo aéreo não tripulado XQ-58A foi realizado no campo de treinamento de Yuma. Os testes foram realizados como parte do programa do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea dos Estados Unidos para um demonstrador de tecnologia de baixo custo com recursos LCASD (Demonstrador de Ataque Atritável de Baixo Custo).
Durante os testes, o XQ-58A multitarefa e aeronave independente de pista completou todas as suas tarefas, incluindo vôo em alta altitude e coleta de dados em condições reais. Fendley disse que os primeiros voos de veículos lançadores com o UAV Switchblade devem ser realizados no início de 2020.
Essa combinação pode expandir significativamente a eficiência operacional do jato Switchblade, que tem um alcance máximo de 20 km quando operando em modo único. "Combinado com o veículo de lançamento, o alcance do Switchblade aumentará em 270 km adicionais se você quiser devolver a nave, e 540 km para a missão em uma direção", disse Fendley, observando que cada Firejet será capaz de transportar até quatro Switchblades. "Enxames tradicionais são mais fáceis de implementar usando sistemas pequenos e pretendemos, com o Firejet, avançar para os conceitos de enxames."
Capacidades de enxame
Kratos também está participando do programa Gremlins da DARPA, que pode fornecer a base para dezenas de conceitos do tipo enxame, incluindo "desdobramento aéreo e grande reentrada de UAVs".
No final de 2019, Kratos e DARPA realizaram o primeiro voo da aeronave C-130, que ainda não foi revelada, que é uma solução intermediária entre o Firejet e os veículos 167A. Esta transportadora não marcada possui asas dobráveis, o que permite que seja transportada no porão de uma aeronave C-130.
Após a conclusão da tarefa, o retorno dos transportadores ao compartimento de carga ocorre com uma tecnologia que lembra o reabastecimento aéreo. Isso permite que a aeronave C-130 "atracasse" com o porta-aviões para devolvê-la ao compartimento e movê-la para o rack para armazenamento para reutilização.
Kratos também está desenvolvendo a tecnologia Wolf Cancer para operações de enxame de UAVs. Como parte do conceito Wolf Pak, uma tecnologia de comunicação está sendo estudada que permitirá que vários sistemas de ar sejam combinados em uma rede de alta frequência e, assim, melhorar a qualidade da troca de dados.
A tecnologia Wolf Pak também permite que os enxames se adaptem e reconfigurem de maneira descentralizada, permitindo que os enxames de drones voem a uma distância predeterminada uns dos outros. Este software está sendo desenvolvido a pedido de um cliente não divulgado do Exército dos EUA. Nenhum detalhe adicional foi fornecido, embora os especialistas do setor sugiram que ele poderia ser usado para dar suporte a uma variedade de requisitos operacionais que variam de inteligência a seleção de alvos.
O software Wolf Pak, atualmente em avaliação pelo cliente, roda em links UWB que reduzem a assinatura eletromagnética do UAV ao usar uma única estação de controle.
Kratos disse que a solução Wolf Pak nomeia um "líder" que controla remotamente ou de forma autônoma o resto do enxame. O sistema também é redundante, a operação do enxame não é afetada pelo desligamento ou dano a um drone separado. Cada UAV trabalha em enxame em seu próprio software integrado, o que evita conflitos com drones e outros obstáculos.
Segundo Kratos, hoje o software Wolf Pak é capaz de controlar até 10 UAVs em um enxame. As aeronaves também podem se desconectar da rede para operações individuais, após o que podem se conectar novamente ao enxame. Fendley disse:
“Wolf Pak torna possível integrar rapidamente equipes de UAV para colaboração, embora não inclua IA ou funções de tomada de decisão. Não usamos o Wolf Pak hoje, porém, um sistema de protótipo foi criado para entender como o conceito poderia funcionar. O programa não inclui um canal de comunicação criptografado, mas atualmente é necessário um sistema seguro para realizar a vigilância em uma situação de combate”.
Kratos está usando um sistema autônomo ainda sem nome para apoiar seus programas de demonstração atuais e fornecer uma interface comum com UAVs de enxame que podem ser adaptados para integrar tipos específicos de aeronaves. Inclui um link de dados para controle e monitoramento remoto; canal de comunicação adicional entre veículos voando nas proximidades; Software de piloto automático para garantir desempenho de voo "básico"; bem como um computador de destino para tomada de decisão de nível superior. A tecnologia também inclui software de IA desenvolvido por Kratos e outros parceiros não identificados do setor civil.
“Nossa intenção é ter interfaces abertas e abordagens diferentes que se adaptem a qualquer parte de hardware / software. Kratos quer se alinhar a todos eles e incorporar outras soluções em nossos drones. A autonomia pode ser incorporada em sistemas básicos com interfaces que nos permitem interagir e coordenar com subsistemas autônomos e de IA de outros desenvolvedores , - observou Fendley.
Enquanto isso, o fabricante europeu de mísseis MBDA apresentou vários conceitos e sistemas para apoiar as operações de enxame de UAV em um show aéreo em Paris no verão de 2019.
Entrega de enxame
Um representante da empresa MBDA disse que um desenvolvimento ativo de seu próprio conceito de Future Air System e seus componentes - capacidades de enxame está em andamento. Em particular, inclui a entrega de um enxame de UAVs pela chamada Transportadora Remota, que será "compacta e discreta" e poderá funcionar em conjunto com outras plataformas e armas.
“À medida que as ameaças evoluem e as estratégias de negação se tornam mais sofisticadas, será necessário criar superioridade aérea local e temporária”, disse a empresa em um comunicado. "Nessas operações ultrarrápidas, os elementos executivos em rede ocuparão uma parte significativa da nuvem de batalha, trocando informações táticas e coordenadas de alvos em tempo real com plataformas e outros nós de rede para atingir o impacto desejado."
A MBDA chama seus lançadores remotos, lançados de aeronaves de combate e transporte e navios de superfície, "extensores de plataforma e armas que os acompanham".
Segundo um representante da empresa, o projeto de "mídia remota" inclui sensores de rede infravermelho e de rádio frequência com a função de fusão de dados e identificação automática de alvos em ambientes difíceis; funções de detecção de ameaças; e o desenvolvimento de ferramentas avançadas de planejamento e de tomada de decisão.
Os sistemas específicos estudados pelo MBDA têm capacidades de ataque tático com "armas compactas em rede implantadas além do alcance das armas, capazes de impacto altamente preciso e desorganizando as defesas inimigas por meio do comportamento de grupo e enxame."
A empresa polonesa WB Electronics também está explorando as capacidades de enxame para seus drones e munições de espera (BB). A empresa falou sobre planos futuros para plataformas autônomas operando em configurações de enxame. De acordo com o Diretor de Eletrônica da WB, Martin Masievski, o futuro sucesso operacional dessas tecnologias autônomas será baseado na funcionalidade que podem fornecer aos militares.
Por exemplo, esta é a capacidade do BB e dos UAVs de voar na ausência de um sinal de GPS e trocar mensagens com outras aeronaves tripuladas e não tripuladas durante as missões de enxame.
Masievski disse que a WB Electronics está desenvolvendo tecnologias de enxame para atender às necessidades dos militares de sistemas desabitados, especialmente ao apoiar operações em condições de combate, mas não foi capaz de fornecer informações mais detalhadas. Ele observou que a WB Electronics está trabalhando para colocar em rede até seis munições de ociosidade do Warmate LM, embora este projeto ainda esteja nos estágios iniciais de desenvolvimento. Ele também expressou sua visão dos recursos de enxame LM, que permitem o uso de até 20 drones ligados em uma única rede para reconhecimento e coleta de informações.
A maioria das tecnologias de enxame hoje são desenvolvidas para o espaço aéreo. No entanto, roteiros de longo prazo podem ser complementados com recursos semelhantes para veículos de superfície e terrestres.
“Essas oportunidades ainda não estão bem desenvolvidas. No entanto, as decisões de negócios agora estão focadas em aeronaves”, disse Masievski. "Mas à medida que a tecnologia se desenvolve, os níveis de autonomia aumentam e a inteligência artificial surge para apoiar as operações no espaço tridimensional, será possível transferi-las para a esfera da superfície ou terrestre."
“Mas o potencial é incrivelmente grande, especialmente à medida que a tecnologia de IA se desenvolve e se torna mais prática. No futuro, poderemos ver coisas incríveis, por exemplo, um enxame de drones agindo como um bando de pássaros. O potencial para essas oportunidades é enorme."
Além da capacidade de lançar e devolver bandos de veículos autônomos, os usuários também devem ser capazes de controlar remotamente um grande número de drones, robôs terrestres ou veículos de superfície.
Os operadores devem estar equipados com software de controle de solo de última geração e dispositivos de usuário final para manipular enxames de forma otimizada, reduzindo a carga cognitiva sobre o pessoal. Vale destacar a empresa Pison, que desenvolve tecnologia de controle por gestos no interesse do MTR dos Estados Unidos. Ele permite que os operadores controlem a operação do UAV com gestos manuais usando um dispositivo usado no pulso. Segundo a empresa, a próxima etapa das manifestações está prevista para junho de 2020.
