2017年度DARPA典型項目盤點

2017年12月27日，美國DARPA官網發布了其根據網站點擊率排名的十大熱門項目，本周二本站已經就此發布信息。正如DARPA所稱，其2017年度開展了大量的項目研究，以下是航空工業信息網對2017年度DARPA的部分典型項目進展情況總結回顧：

1. 探測/打擊小型無人機系統項目研究

• 為保護地面機動部隊，美國國防高級研究計劃局（DARPA）正在開展「機動部隊保護」（MFP）項目研究，該項目旨在研製能夠打擊具有不依靠無線電和GPS導航的sUAS，該項目第一階段研究工作已在開展之中。DARPA正在為MFP設計項目信息徵詢書，利用項目信息徵詢書對MFP技術、體系相關性、性能和技術成熟度開展評估，預計2018年1月開展演示驗證。DARPA主要關注MFP以下技術領域：1、態勢感知能力。MFP具有能夠探測1公里以上或更遠範圍內大量sUAS的能力。MFP具有高度自動化的操作能力，能夠靈活地布署在高機動行進的多用途輪式車輛以及美國海岸警衛隊巡邏艦船。2、強大的對空打擊能力。具有打擊1公里以上或更遠範圍內大量sUAS的能力。MFP具有精確打擊和低成本打擊能力。

2. 「飛行導彈列車」武器概念

• 美國DARPA提出一個新的武器概念，稱為「飛行導彈列車」(Flying Missile Rail)，其構思非常簡單，作為微型飛行平台，至少能攜帶1枚AIM-120空空導彈，能以0.9馬赫的速度飛行20分鐘。美國國防高級研究計劃局計劃每月生產500枚，最後將其裝備在F-16和F/A-18戰鬥機上，在需要時發射出去，然後導彈列車將獨立飛行，等待戰鬥機飛行員指令，向敵機發射導彈、實施攻擊。

3. 快速輕型自主性(FLA)項目：無人機自主導航技術驗證

• 美國DARPA的快速輕型自主性(FLA)項目近期在美國佛羅里達中部進行了一系列的障礙飛行試驗，結束了第一階段的研究工作。FLA項目的目的是發展用於小型四旋翼無人機的無需人工輔助或GPS的自主導航技術，使用機載照相機和感測器作為「眼睛」，利用智能演算法實現自主導航，實現小型無人機快速(約20m/s)自主飛過雜亂建築和障礙遍布的環境。按照FLA項目的要求，參加試飛的無人機飛行前輸入的數據只能是搜索目標相關的數據，可以是上傳的數字地圖、目標的大致方向和距離以及試驗區域的基本地圖或衛星圖像，操作員給出起飛命令後，無人機只能自主導航通過障礙區域。在為期四天的試飛中，三個研究團隊在真實環境下驗證了演算法的能力和魯棒性，包括：從明媚的陽光下飛入光線暗淡的建築內部、感知和規避長滿苔蘚的樹木、在簡單迷宮內飛行、長距離飛躍無特徵區域。在最後一天的試驗中，無人機要穿過一個樹木繁茂的地區、一個明亮的停機坪，找到一個光線暗淡的機庫，通過敞開的門飛入，並圍繞機庫內部豎立的牆壁和障礙物進行機動飛行，定位一個作為目標的紅色化學桶 ，並飛回起點，整個過程完全依靠無人機的自主導航。

• 美國安柏瑞德航空航天大學和Creare公司的研究團隊收到了美國國防部高級研究計劃局(DARPA)授予的高複雜度自主飛行控制系統第二階段經費，價值約100萬美元，用於研究未知動態環境中的無人機導航技術。這種環境包括擁擠的城市地區，危險區域或敵對狀態區域。該系統應用了最新的小型化技術，低功耗技術和低成本感測器技術以及不依賴GPS導航的改進型計算機硬體，並由一套高性能導航、制導與控制(GNC)系統提供支持，能夠利用視覺感測器和基於激光的LiDAR感測器實現3D地形探測能力，並可以利用人工智慧技術規避陣風，移動物體和潛在的系統故障的干擾。

4. 飛機用液態金屬天線技術

• 美國空軍實驗室(AFRL)正在開發一種液態金屬天線，可以精簡飛機上的通信設備。因為不同的任務需求，飛機上常常需要配裝8、9種適用不同頻率的天線。AFRL研製了一種內部填充液態金屬的通道系統，可以根據所需的頻率和方向進行重新配置，並在70MHz到7GHz的頻率範圍間進行了測試。使用的液態金屬為鎵，其熔點為30攝氏度，通過添加銦等其他金屬形成合金，可使熔點降到-28攝氏度。這種通道系統可以採用柔性結構進行集成，形成柔性混合電子系統。目前的測試和試驗是在實驗室內進行的，下一步在飛機上進行試驗。研究人員認為這種液態天線技術可在7-10年內獲得應用

5. 「電子復興」計劃

• 美國DARPA在其2018財年預算中提出了一項新的7500萬美元的「電子復興」公私合作計劃，旨在推動器件小型化以及新型微系統材料、設計和架構的應用，為下一代電子學和微系統奠定基礎。該計劃將作為DARPA最近創建的聯合大學微電子計劃(JUMP)的補充，專註於開發用於電子設備的新材料，並將這些設備集成到複雜電路中的新架構以及將微系統設計轉變為現實的軟硬體設計等，通過與微電子社區的合作，構造一個協作的、成本共擔的研究議程，與商業部門、國防工業基地、學術界、國家實驗室等創新機構共同推動下一次電子革命。

6.「不同來源主動釋義」(AIDA)項目

• DARPA開展模糊性多來源信息流的重要數據篩選研究。美國DARPA設立了「不同來源主動釋義」(AIDA)項目，其目標是開發一種多假設「語義引擎」，根據從各種來源獲得的數據，產生對現實世界事件、形勢和趨勢的顯性化釋義。美國政府對開發和維持對世界各地事態、形勢和趨勢的戰略認知的興趣一直不減。然而，近年來，信息的複雜性已經遠遠超出了信息分析人員獲取高價值信息的可接受程度，因為數據來源眾多，數據類型複雜，這其中包括結構化和非結構化的混合數據，而這些數據有的來自軍事情報，有的則來自社會媒體，有的準確，有的不準確。因此，DARPA力求通過「不同來源主動釋義」(AIDA)項目來解決當今數據環境下的數據繁雜、矛盾和潛在的欺騙問題。該項目旨在建立自動將多媒體來源信息聚合和映射成共性表述或故事情節的技術能力，並生成和探索與關係到利益的事件、形勢和趨勢的確切性質和影響相關的多種假設。DARPA的信息創新辦公室(I2O)將主要負責該項目。2017年4月7日，DARPA舉辦「提議者日」來支持AIDA項目。

7. 網路中心戰計劃

• 美國DARPA網路中心戰計劃未來10年將投入35億美元。根據預測國際推算，美國DARPA未來10年將投入超過35億美元，用於其「網路中心戰技術」計劃。2017財年，「網路中心戰技術」計划下的「跨域海上監視和定位」(CDMaST)計劃將針對超系統的真實、虛擬和建設性測試平台環境進行概念設計。「網路中心戰技術」計劃是美國DARPA的一種研發計劃，該計劃旨在為美國國防部開發先進的網路中心戰技術，計劃目標是使各級技術能夠作為一個系統運行，而不管它們分布在哪個軍種或哪些特定的任務內。

8. 「戰術海底網路架構」項目

• DARPA完成「戰術海底網路架構」項目初始階段任務。2017年1月，DARPA「戰術海底網路架構」(TUNA)項目第一階段任務已經完成，該項目旨在開發臨時的海底光纖通訊網路，以確保戰術網路不可用時的通信連接，它將開發和驗證新的基於光纖的技術，並設計對抗環境下臨時的海底光纖主幹恢復射頻(RF)戰術數據網路。此概念涉及從飛機或船隻部署RF網路浮標節點的技術，如水下纖細光纖電纜連接。DARPA正在開發的超小直徑光纖電纜將可以在惡劣的海洋環境中維持30天，這足以在原通信方法恢復之前提供必要的通信連接服務。該項目第一階段的任務包括建模、模擬，以及獨特的光纜和浮標組件技術，研發團隊需要設計出強有力的細如髮絲的浮力光纖電纜，使之可以承受海水的壓力、鹽鹼度、洋流，並開發新的發電概念。向公海上的浮動浮標節點供電是一個特殊的挑戰。在第一階段，華盛頓大學應用物理實驗室(APL)開發了一種獨特的概念，稱為「自部署波能浮標」(WEBS)，這種浮標可以利用波浪的運動產生電能。WEBS系統可設計成圓筒狀，並通過船隻或飛機進行部署。目前該項目已經成功開發了當傳統戰術網路宕機或無法使用時，可以確保恢復美國部隊的通信連接的概念和技術，並進入了第二階段。該項目第二階段將進行海底原型系統驗證，即改進設計，實施一種集成的端到端系統，並在實驗室和海洋環境下對該系統進行測試和評估。Link16，即美國及其盟軍飛機、艦船和地面車輛的一種通用戰術數據網路，是該團隊TUNA概念的一個測試案例。

9. 軟式機器人肌肉組織研究

• 據美國防務頭條網站2017年11月27日消息，在美國DARPA的資助下，麻省理工學院(MIT)計算機科學與人工智慧實驗室(CSAIL)的研究小組以及哈佛大學Wyss研究院的科學家，已經創造出了使用液壓而不是電動馬達的機器人「肌肉」 。據研究人員稱，這些肌肉組織非常強壯，其2.6克的機器人肌肉組織可以舉起一個重3公斤的物體，這可以使得機器人規格縮小到原來的10%，從而使其功率消耗比傳統的金屬電路機器人更低。

• 該軟體機器人的肌肉組織與動物肌肉組織有很多類似之處，在人類有肌肉的地方，該機器人也有所謂的執行器來控制肌肉運動。例如一個具備逼真面部表情的類人機器人，在其「皮膚」表層下面埋藏著一堆致動器，它們共同起作用以抬起機器人的眉毛、嘴角等等。

• 該軟體機器人也克服了軍事環境中應用的動力限制。之前大多數機器人執行器都是電動的，並且使用電池供電，攜帶多個鋰離子電池組使得這些機器人的軍事環境應用受到限制。而該研究中的軟體機器人通過液壓執行機構使用水和空氣來工作，並且該機器人的肌肉運動可以進行再編程。按照研究人員的說法，從電動執行器轉向更有機的執行器也可以使機器人更容易運行，從而減少了使機器人按預期運行所需的計算機處理量，而將智能集成到身體中有可能簡化指示機器人實現其目標所需的演算法。

• 輕量化、高功率的「肌肉」機制也拓寬了機器人的應用範圍，使其可以從用於搬運較長距離的重型負載的軟外骨骼到可能被攝入或植入體內以執行特定生物學任務的小型機器人。研究人員已經表明，他們可以用水溶性聚合物來建立機器人的肌肉，當不再需要的時候它們就會溶解，而且他們可以被縮放到幾乎任何大小。該研究的論文將在本周發佈於美國國家科學院院刊上。

10. 3D空間戰實驗室

• 據spacenews網站2017年11月14日刊文，美國DARPA授予BAE系統公司一項價值1280萬美元的合同，由後者開發一種空間戰數字化實驗室，以幫助美國軍事指揮官為外太空作戰開展準備工作，該實驗室項目被DARPA稱為「標誌性試驗台」。DARPA主導開發的該實驗室將可以幫助美國軍方「快速評估和整合太空指揮和控制技術」。該合同任務將創建一種虛擬的太空戰區，以使美軍領導人更好地了解太空環境和潛在的威脅。BAE系統公司相關技術負責人稱，在這種實驗室中的軍事指揮官必須具備卓越的空間領域意識，才能在這個日益複雜的環境中快速評估、計劃和執行作戰任務。該試驗台還將允許指揮官進行「多領域」行動，以便在太空、陸地、空中、海上或網路空間中收集的數據可以進行組合和分析，以支持同時開展的空間和地面任務。 DARPA將這描述為「靈活、可擴展且安全的企業軟體架構，它將成為技術開發和實驗的中堅力量」。該項目第一階段將側重於空間態勢感知和指揮控制技術，之後，DARPA希望為系統添加新的功能，以便「針對複雜的新興威脅，測試空間指揮與控制技術的實際情景練習」。DARPA於2016年啟動該項目，BAE將開展演練以收集標誌性的認知評估小組指標，並確定供國防部聯合空間行動中心和國家防空中心未來使用的技術。DARPA稱，該技術將為軍事指揮官提供「前所未有的意識」，以縮短決策和採取行動所需的時間。該項目的下一階段任務將是在弗吉尼亞北部建立「標誌性空間評估和分析能力」中心，該分析中心將用於空間指揮控制軟體和程序的開發、集成、建模、模擬和實際測試。

（信息來源：航空工業信息網）

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