НАТО использует MUSCLE Memory для поиска мин

MUSCLE Автономное подводное транспортное средство. Фото предоставлено CMRE

Подводные аппараты общаются, принимают решения и работают в команде

Центр морских исследований и экспериментов НАТО (CMRE) в Специи, Италия, объединяет ум и мускулатуру для решения сложной боевой задачи: поиска и уничтожения мин в мутных водах побережья.

CMRE разработала экспериментальные беспилотные аппараты для экспериментов. Сейчас эти машины развиваются для общения и сотрудничества друг с другом, а также для самостоятельного решения проблем.

По словам директора CMRE д-ра Кэтрин Уорнер, центр пытается выяснить, где беспилотные системы лучше всего подходят для работы, и развивает науку, чтобы сделать их лучше, интеллектуальнее, интероперабельнее, автономными и более эффективными.

Это сложный заказ, но короткий ответ заключается в том, что ученые и инженеры CMRE адаптировали существующие беспилотные машины для работы в команде.
CMRE разработала JANUS, стандартный протокол НАТО для обмена данными между подводными акустическими модемами, и Систему совместной автономной работы (D2CAF) с распределенной и разобщенной связью (D2CAF), чтобы сеть беспилотных подводных аппаратов (UUV) могла общаться друг с другом и работать вместе. С D2CAF, команда транспортных средств разделяет обработку среди различных UUV, и сопровождающего «шлюза» беспилотного наземного транспортного средства (USV), если таковые имеются, все подключенные JANUS.

В центре внимания находится беспилотный подводный аппарат (UUV) компании CMC General Dynamics Mission Systems Bluefin-21, который был адаптирован в качестве платформы UHV для охоты на мелкой воде для экспериментов на скрытой прибрежной экспедиции на мелководье (MUSCLE).

CMRE воспользовался открытой архитектурой и модульностью Bluefin-21, чтобы оснастить его эхолотом с синтезированной апертурой Thales (SAS), чтобы он мог быстро просматривать и покрывать большие площади с высоким разрешением. MUSCLE имеет встроенную память с цифровой библиотекой объектов, которая помогает ему автоматически распознавать цели (ATR). Он может распознавать и классифицировать объекты в режиме реального времени и учитывает такие факторы, как качество данных и сложность области, чтобы определить угрозу и уровень достоверности. Затем он может спланировать свою миссию, чтобы уменьшить эту неопределенность. А с D2CAF, он может выполнять эти миссии в команде.

Для экспериментов CMRE требовалась система, которая была бы надежной, надежной и надежной.

«Именно это и есть MUSCLE», - сказал Роб Бин, заместитель начальника отдела CMRE. Отдел. «У нас был Bluefin-21 довольно давно. И за эти годы, благодаря сотрудничеству с Bluefin, мы сделали его более модульным ».

MUSCLE и BLACK CAT UUVs на борту NRV ALLIANCE до участия в GAMEX'17. (Фото: НАТО CMRE) MUSCLE и BLACK CAT в упражнении GAMEX '17)

Говорят, что CMRE начался с Bluefin со встроенным сонаром с синтезированной апертурой, который имел возможность отслеживать предварительно запрограммированные данные записи путевых точек. «Мы должны были бы восстановить транспортное средство и сбросить данные после каждого запуска. Но благодаря сотрудничеству между нашими учеными и инженерами вы можете увидеть, что он может сделать сейчас. Он имеет как CPU, так и GPU - центральные процессоры и графические процессоры - так что он может выполнять много параллельной обработки. Мы позволили Bluefin MUSCLE видеть под водой в режиме реального времени и, таким образом, просматривая изображения, определить, что делать дальше ».

Говорят, что MUSCLE может начинаться с шаблона поиска «радиатора», и в зависимости от видимости и производительности сеньора, который основан на окружающей среде в то время, он определяет интервал шаблона радиатора. «Вы не хотите иметь пробелы, поэтому вам нужно оптимизировать это. Преимущество наличия этих данных и возможности их обработки на борту состоит в том, что вы можете принимать эти решения с ходу, поэтому вы можете быть уверены, что у вас нет пробелов. Когда он что-то видит, он использует свой подводный акустический модем, чтобы отправить сообщение на шлюз шлюза, а шлюз-шлюз отправляет его обратно на корабль, и они могут видеть обнаружение в режиме реального времени. На борту транспортного средства имеется программное обеспечение для автоматического распознавания целей, позволяющее с определенной вероятностью определить, является ли это целью такого типа. Если он обнаруживает песчаную рябь, он может оптимизировать свое положение относительно песчаной ряби, чтобы лучше рассмотреть. Благодаря совместной автономии он также может поручить небольшим транспортным средствам отправиться и осмотреть серию обнаружений, собирая видеопотоки, которые, в свою очередь, также могут быть возвращены на судно ».

Д-р Самата Дуглей, руководитель программы по противодействию автономным военно-морским противоминным действиям в CMRE, сообщила, что центр адаптировал еще один Bluefin-21 в качестве испытательного стенда для совместной автономии - под названием Black CAT - для демонстрации D2CAF с помощью совместной работы MUSCLE и Black CAT. MUSCLE имеет акустический доплеровский профилировщик тока, который определяет направление и скорость тока и может перепрограммировать свои шаблоны поиска для учета токов. Black CAT, на которой установлена версия D2CAF и которая используется для повторного захвата, оснащена сонаром дальнего обзора (FLS) Teledyne Blueview 900, оптической камерой, многолучевым 3D-сонаром Blueview 2,25 МГц и камерой ARIS. У CMRE также есть пара автомобилей Konsgberg Hydroid REMUS 100 с гидролокатором бокового обзора и многолучевым эхолотом (MBES) для повторного захвата, и IQUA Robotics SPARUS UUV с ARIS для повторного захвата и имитации нейтрализации.

Если MUSCLE не может напрямую связаться с одним из своих сотрудничающих транспортных средств, он может использовать шлюз шлюза на USV, таком как CMR LiquidRobotics WaveGlider, для передачи сообщений от одного затопленного транспортного средства другому или обратно на платформу хоста.

«Все они могут выполнять разные задачи», - сказал Дуглей. «Например, MUSCLE выходит на улицу, проводит обследование по всему миру и находит обнаружение. У BlackCAT есть оптическая камера и многоцелевой эхолот, ориентированный на будущее, для повторного захвата цели. Таким образом, это два похожих автомобиля Bluefin, которые были адаптированы для разных вещей

«Анализ того, что он увидел, и определение того, что должно быть сделано группой транспортных средств, выполняется на борту MUSCLE, - сказал Дуглей. «MUSCLE может определить риск того, что там все еще может быть что-то, чего он не нашел, и он может разработать составную карту риска, чтобы либо вернуться к дальнейшему поиску области, либо развернуть другие транспортные средства, такие как Black CAT, чтобы посмотреть ближе и уменьшить этот риск ».
CMRE проводит испытания в воде и интегрирует свои системы в оперативные учения, такие как греческий эксперимент по борьбе с миной ARIADNE (GAMEX) и испанские и итальянские учения по борьбе с минами (MINEX).

Центр также может использовать свои широкие возможности моделирования и симуляции для оценки совместных автономных систем и концепций работы в различных и сложных операционных средах.

об авторе
Эдвард Лундквист - отставной капитан ВМС США, который часто пишет для Marine Technology Reporter. Он отправился в Специю, Италия, чтобы рассказать об этой истории.