Mehr Autonomie für Bodensysteme
Die bekannteste Klasse von Systemen mit autonomer Funktionalität, die derzeit von den Streitkräften einiger Länder eingesetzt werden, sind aktive Schutzsysteme (SAZ) für gepanzerte Fahrzeuge, die in der Lage sind, angreifende Panzerabwehrraketen, ungelenkte Raketen und Granaten selbstständig zu zerstören. AES ist in der Regel eine Kombination aus Radar- oder Infrarotsensoren, die angreifende Assets erkennen, mit einem Feuerleitsystem, das Bedrohungen verfolgt, bewertet und klassifiziert.
Der gesamte Prozess vom Zeitpunkt der Detektion bis zum Abschuss des Geschosses ist vollständig automatisiert, da menschliches Eingreifen es verlangsamen oder ein rechtzeitiges Auslösen völlig unmöglich machen kann. Der Bediener ist nicht nur physisch nicht in der Lage, den Befehl zum Abschuss des Gegengeschosses zu geben, er wird nicht einmal einzelne Phasen dieses Vorgangs steuern können. BACS werden jedoch immer im Voraus programmiert, damit Benutzer genau vorhersagen können, unter welchen Umständen das System reagieren soll und unter welchen nicht. Die Arten von Bedrohungen, die die BACS-Reaktion auslösen, sind im Voraus bekannt oder zumindest mit hoher Sicherheit vorhersehbar.
Ähnliche Prinzipien regeln auch den Betrieb anderer autonomer bodengestützter Waffensysteme, beispielsweise Systeme zum Abfangen von ungelenkten Raketen, Artilleriegeschossen und Minen, die zum Schutz von Militärstützpunkten in Kriegsgebieten eingesetzt werden. Sowohl das APS als auch die Abhörsysteme können somit als autonome Systeme betrachtet werden, die, sobald sie aktiviert sind, kein menschliches Eingreifen erfordern.
Herausforderung: Autonomie für bodenmobile Roboter
Heutzutage werden bodengebundene mobile Systeme meist eingesetzt, um Sprengstoffe aufzuspüren und zu neutralisieren oder Gelände- oder Gebäudeaufklärung zu betreiben. In beiden Fällen werden Roboter von Bedienern ferngesteuert und überwacht (obwohl einige Roboter einfache Aufgaben wie das Bewegen von Punkt zu Punkt ohne ständige menschliche Hilfe ausführen können). „Der Grund, warum die Beteiligung des Menschen sehr wichtig bleibt, ist, dass bodengestützte mobile Roboter enorme Schwierigkeiten haben, in schwierigem und unvorhersehbarem Gelände alleine zu operieren. Steuere ein Auto, das sich unabhängig über das Schlachtfeld bewegt, wo es Hindernisse umgehen, mit beweglichen Objekten davonfahren und unter feindlichem Feuer stehen muss. viel schwieriger – aufgrund der Unvorhersehbarkeit – als der Einsatz autonomer Waffensysteme, wie der bereits erwähnten SAZ“, sagte Marek Kalbarczyk von der Europäischen Verteidigungsagentur (EDA). Daher beschränkt sich die Autonomie von Bodenrobotern heute noch auf einfache Funktionen, zum Beispiel „Folge mir“und Navigation zu vorgegebenen Koordinaten. Follow me kann entweder von unbemannten Fahrzeugen verwendet werden, um einem anderen Fahrzeug oder einem Soldaten zu folgen, während die Wegpunktnavigation es dem Fahrzeug ermöglicht, Koordinaten (vom Bediener bestimmt oder vom System gespeichert) zu verwenden, um das gewünschte Ziel zu erreichen. In beiden Fällen verwendet das unbemannte Fahrzeug GPS, Radar, visuelle oder elektromagnetische Signaturen oder Funkkanäle, um dem Führer oder einer bestimmten / gespeicherten Route zu folgen.
Wahl des Soldaten
Aus betrieblicher Sicht besteht der Zweck der Nutzung solcher Stand-alone-Funktionen in der Regel darin:
• Verringerung der Risiken für Soldaten in Gefahrenbereichen durch den Ersatz von Fahrern durch unbemannte Fahrzeuge oder unbemannte Fahrausrüstungen mit autonomer Konvoiverfolgung oder
• Unterstützung von Truppen in abgelegenen Gebieten.
Beide Funktionen beruhen im Allgemeinen auf einem sogenannten Hindernisvermeidungselement, um Kollisionen mit Hindernissen zu verhindern. Aufgrund der komplexen Topographie und Form einzelner Geländebereiche (Hügel, Täler, Flüsse, Bäume etc.) muss das in Bodenplattformen eingesetzte Punktnavigationssystem ein Laserradar oder Lidar (LiDAR - Light Detection And Ranging) beinhalten oder in der Lage sein, vorinstallierte Karten zu verwenden. Da Lidar jedoch auf aktive Sensoren setzt und somit leicht zu erkennen ist, liegt der Fokus der Forschung nun auf passiven bildgebenden Systemen. Vorinstallierte Karten reichen zwar aus, wenn unbemannte Fahrzeuge in bekannten Umgebungen eingesetzt werden, für die bereits detaillierte Karten verfügbar sind (z. B. Überwachung und Schutz von Grenzen oder kritischer Infrastruktur). Jedes Mal, wenn Bodenroboter jedoch einen komplexen und unvorhersehbaren Raum betreten müssen, ist ein Lidar für die Navigation zwischen Zwischenpunkten unerlässlich. Das Problem dabei ist, dass das Lidar auch seine Grenzen hat, d. h. seine Zuverlässigkeit kann nur für unbemannte Fahrzeuge in relativ einfachem Gelände gewährleistet werden.
Daher ist in diesem Bereich weitere Forschung und Entwicklung erforderlich. Zu diesem Zweck wurden mehrere Prototypen entwickelt, um technische Lösungen wie ADM-H oder EuroSWARM zu demonstrieren, um fortschrittlichere Funktionen zu erkunden, zu testen und zu demonstrieren, einschließlich autonomer Navigation oder Zusammenarbeit unbemannter Systeme. Diese Proben befinden sich jedoch noch im Anfangsstadium der Forschung.
Es liegen viele Schwierigkeiten vor uns
Die Einschränkungen von Lidar sind nicht das einzige Problem, mit dem bodengestützte mobile Roboter (HMPs) konfrontiert sind. Gemäß der Studie "Terrain Fit and Integration of Unmanned Ground Systems" sowie der Studie "Determination aller grundlegenden technischen und sicherheitstechnischen Anforderungen an militärische unbemannte Fahrzeuge beim Einsatz in einer kombinierten Mission mit bemannten und unbemannten Systemen" (SafeMUVe), gefördert der Europäischen Verteidigungsagentur lassen sich Herausforderungen und Chancen in fünf verschiedene Kategorien einteilen:
1. Betriebsbereit: Für bodenmobile Roboter mit autonomen Funktionen kommen viele potenzielle Aufgaben in Frage (Kommunikationszentrale, Überwachung, Erkundung von Zonen und Routen, Evakuierung von Verwundeten, Aufklärung von Massenvernichtungswaffen, Verfolgung des Führers mit Last, Eskortierung von Vorräten, Räumungswege etc..), aber es fehlen noch Betriebskonzepte, um all dies zu unterstützen. Daher ist es für Entwickler von bodengestützten mobilen Robotern mit autonomen Funktionen schwierig, Systeme zu entwickeln, die den Anforderungen des Militärs genau entsprechen. Die Organisation von Foren oder Arbeitsgruppen für unbemannte Fahrzeugnutzer mit autonomen Funktionen könnte dieses Problem lösen.
2. Technisch: Die potenziellen Vorteile eigenständiger HMPs sind beträchtlich, aber es gibt noch technische Hürden, die es zu überwinden gilt. Je nach Aufgabenstellung kann NMR mit verschiedenen Bordgeräten (Sensoren zur Aufklärung und Beobachtung oder Überwachung und Detektion von Massenvernichtungswaffen, Manipulatoren zum Umgang mit Sprengstoffen oder Waffensystemen, Navigations- und Leitsystemen), Informationssammlungs-Kits, Bedienkits und Steuergeräte …Dies bedeutet, dass einige disruptive Technologien dringend benötigt werden, wie z. B. Entscheidungsfindung / Cognitive Computing, Mensch-Maschine-Interaktion, Computervisualisierung, Batterietechnologie oder kollaboratives Sammeln von Informationen. Insbesondere die unstrukturierte und umkämpfte Umgebung erschwert den Betrieb von Navigations- und Leitsystemen. Hier gilt es, den Weg der Entwicklung neuer Sensoren (thermische Neutronendetektoren, Interferometer auf Basis der Technologie unterkühlter Atome, intelligente Aktuatoren zur Überwachung und Steuerung, fortschrittliche elektromagnetische Induktionssensoren, Infrarot-Spektroskope) und Techniken, zum Beispiel dezentrales und gemeinsames SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). Localization and Mapping) und dreidimensionale Geländevermessung, relative Navigation, erweiterte Integration und Fusion von Daten bestehender Sensoren sowie Mobilität mit Hilfe des technischen Sehens. Das Problem liegt weniger in der technologischen Natur, da die meisten dieser Technologien bereits im zivilen Bereich eingesetzt werden, sondern in der Regulierung. Tatsächlich können solche Technologien nicht sofort für militärische Zwecke eingesetzt werden, da sie an spezifische militärische Anforderungen angepasst werden müssen.
Genau dies ist der Zweck des OSRA Comprehensive Strategic Research Program der EAO, das ein Werkzeug ist, das die notwendigen Lösungen liefern kann. Innerhalb der OSRA werden mehrere sogenannte Technologiebausteine oder TBB (Technology Building Block) entwickelt, die technologische Lücken bei Bodenrobotern schließen sollen, zum Beispiel: gemeinsame Aktionen von bemannten und unbewohnten Plattformen, adaptive Interaktion zwischen Mensch und Mensch unbemanntes System mit unterschiedlichen Autonomiegraden; Kontroll- und Diagnosesystem; neue Benutzeroberflächen; Navigation in Abwesenheit von Satellitensignalen; autonome und automatisierte Leit-, Navigations- und Steuerungs- und Entscheidungsalgorithmen für bemannte und unbemannte Plattformen; Steuerung mehrerer Roboter und deren gemeinsame Aktionen; hochpräzise Führung und Kontrolle von Waffen; aktive Visualisierungssysteme; Künstliche Intelligenz und Big Data zur Unterstützung der Entscheidungsfindung. Jeder TVB gehört einer engagierten Gruppe oder CapTech, zu der Experten aus Regierung, Industrie und Wissenschaft gehören. Die Herausforderung für jede CapTech-Gruppe besteht darin, eine Roadmap für ihren TVB zu entwickeln.
3. Regulatorisches / Rechtliches: Ein wesentliches Hindernis für die Einführung autonomer Systeme im militärischen Bereich ist das Fehlen geeigneter Verifizierungs- und Bewertungsmethoden oder Zertifizierungsverfahren, die bestätigen müssen, dass selbst ein mobiler Roboter mit den grundlegendsten autonomen Funktionen auch in feindliche und herausfordernde Umgebungen. In der zivilen Welt stehen selbstfahrende Autos vor den gleichen Problemen. Laut der SafeMUVe-Studie liegt die größte Verzögerung in Bezug auf spezifische Standards / Best Practices in Modulen, die sich auf ein höheres Maß an Autonomie beziehen, nämlich Automatisierung und Datenzusammenführung. Module wie zum Beispiel „Wahrnehmung der äußeren Umgebung“, „Lokalisierung und Kartierung“, „Überwachung“(Entscheidungsfindung), „Verkehrsplanung“etc mehrere Lösungen und Algorithmen, die verschiedene Aufgaben erfüllen sollen, aber noch kein Standard verfügbar ist. Diesbezüglich besteht auch ein Rückstand bei der Verifizierung und Zertifizierung dieser Module, der teilweise durch die europäische Initiative ENABLE-S3 adressiert wurde. Das neu gegründete Netzwerk von Testzentren der EAO war der erste Schritt in die richtige Richtung. Dadurch können nationale Zentren gemeinsame Initiativen umsetzen, um sich auf die Erprobung vielversprechender Technologien, beispielsweise im Bereich der Robotik, vorzubereiten.
4. Personal: Der erweiterte Einsatz von unbemannten und autonomen Bodensystemen erfordert Veränderungen im militärischen Ausbildungssystem, einschließlich der Ausbildung von Bedienern. Zuallererst muss das Militärpersonal die technischen Prinzipien der Autonomie des Systems verstehen, um es gegebenenfalls ordnungsgemäß zu betreiben und zu kontrollieren. Die Vertrauensbildung zwischen dem Nutzer und dem autonomen System ist Voraussetzung für die breitere Anwendung terrestrischer Systeme mit einem höheren Grad an Autonomie.
5. Finanziell: Während globale Wirtschaftsakteure wie Uber, Google, Tesla oder Toyota Milliarden in selbstfahrende Autos investieren, gibt das Militär deutlich bescheidenere Summen für unbemannte Bodensysteme aus, die auch auf Länder aufgeteilt sind, die ihre eigenen nationalen Pläne haben, dies zu tun solche Plattformen entwickeln. Der entstehende Europäische Verteidigungsfonds sollte dazu beitragen, die Finanzierung zu konsolidieren und einen kooperativen Ansatz zur Entwicklung bodengestützter mobiler Roboter mit fortschrittlicheren autonomen Funktionen zu unterstützen.
Arbeit der Europäischen Agentur
EOA arbeitet seit mehreren Jahren aktiv im Bereich bodenmobiler Roboter. Spezielle Technologieaspekte wie Kartierung, Routenplanung, dem Führen des Führers oder Umgehen von Hindernissen wurden in Verbundforschungsprojekten wie SAM-UGV oder HyMUP entwickelt; beide werden von Frankreich und Deutschland kofinanziert.
Ziel des Projekts SAM-UGV ist die Entwicklung eines autonomen Technologie-Demonstrationsmodells auf Basis einer mobilen Bodenplattform, das sich durch eine modulare Architektur von Hard- und Software auszeichnet. Konkret bestätigte das Technologiedemonstrationsmuster das Konzept der skalierbaren Autonomie (Umschalten zwischen Fernbedienung, Halbautonomie und vollständig autonomem Modus). Das Projekt SAM-UGV wurde im Rahmen des HyMUP-Projekts weiterentwickelt, das die Möglichkeit bestätigte, Kampfeinsätze mit unbemannten Systemen in Abstimmung mit bestehenden bemannten Fahrzeugen durchzuführen.
Darüber hinaus werden derzeit der Schutz autonomer Systeme vor absichtlichen Eingriffen, die Entwicklung von Sicherheitsanforderungen für gemischte Aufgaben und die Standardisierung von HMP durch das Projekt PASEI bzw. die Studien SafeMUVe bzw. SUGV adressiert.
Auf Wasser und unter Wasser
Automatische maritime Systeme (AMS) haben einen erheblichen Einfluss auf die Art der Kriegsführung und das überall. Die flächendeckende Verfügbarkeit und Kostenreduzierung von Komponenten und Technologien, die in militärischen Systemen eingesetzt werden können, ermöglichen immer mehr staatlichen und nichtstaatlichen Akteuren den Zugang zu den Gewässern der Weltmeere. In den letzten Jahren ist die Zahl der betriebenen AWS mehrfach gestiegen und daher ist es zwingend erforderlich, entsprechende Programme und Projekte umzusetzen, die den Flotten die notwendigen Technologien und Fähigkeiten zur Verfügung stellen, um eine sichere und freie Navigation in den Meeren und Ozeanen zu gewährleisten.
Der Einfluss vollautonomer Systeme ist bereits so stark, dass jede Rüstungsindustrie, die diesen technologischen Durchbruch verpasst, auch die technologische Entwicklung der Zukunft verpassen wird. Unbemannte und autonome Systeme können mit großem Erfolg im militärischen Bereich eingesetzt werden, um komplexe und harte Missionen, insbesondere unter feindlichen und unvorhersehbaren Bedingungen, durchzuführen, was die maritime Umgebung anschaulich und veranschaulicht. Die maritime Welt ist leicht herauszufordern, sie fehlt oft auf Karten und ist schwer zu navigieren, und diese autonomen Systeme können helfen, einige dieser Herausforderungen zu meistern. Sie haben die Fähigkeit, Aufgaben ohne direktes menschliches Eingreifen auszuführen, indem sie Betriebsmodi aufgrund der Interaktion von Computerprogrammen mit dem Außenraum verwenden.
Man kann mit Sicherheit sagen, dass der Einsatz von AMS in maritimen Operationen die breitesten Perspektiven hat und das alles "dank" der Feindseligkeit, Unberechenbarkeit und Größe des Seeraums. Es ist erwähnenswert, dass der unbändige Durst, Meeresräume zu erobern, in Kombination mit den komplexesten und fortschrittlichsten wissenschaftlichen und technologischen Lösungen seit jeher der Schlüssel zum Erfolg war.
AMCs werden bei Seglern immer beliebter und werden zu einem festen Bestandteil von Flotten, wo sie hauptsächlich in nicht tödlichen Missionen eingesetzt werden, zum Beispiel bei Minenräumungen, zur Aufklärung, Überwachung und Informationsbeschaffung. Aber autonome maritime Systeme haben das größte Potenzial in der Unterwasserwelt. Die Unterwasserwelt wird zu einem Schauplatz immer heftigerer Auseinandersetzungen, der Kampf um Meeresressourcen verschärft sich und gleichzeitig besteht ein hoher Bedarf an der Sicherheit der maritimen Kommunikation.
