요약:Swarming은 여러 영역(육지, 바다, 공중, 우주)에 여러 무인 시스템을 공동으로 배포하는 파괴적이고 판도를 바꾸는 기술입니다. 새로운 마이크로전자공학, 안내, 내비게이션, 센서 및 인공지능 기술의 발전으로 저렴한 마이크로 드론이 어려운 임무를 수행할 수 있게 되었습니다. 새로운 의사 결정 프로세스, 표적 추적, 통신 기술 및 알고리즘이 결합되면 떼는 전장에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 지속적이고 탐지할 수 없는 감시 기능은 물론 순항 미사일 요격과 같은 중요한 방어 기능을 제공하는 데에도 사용할 수 있습니다. 이 기사에서는 군집 분야의 유럽 연구 활동을 설명하고 이것이 방어에 미칠 수 있는 중요한 의미를 탐구합니다.
키워드: UAV, 자율 기능, 표적 추적, 유도 및 제어, 센서 융합
UAV 군집은 다양한 무인 장비로 구성되어 있으며 의사 결정, 표적 추적, 유도 및 제어, 센서 융합 및 명령 기능을 갖추고 있으며 지능형 자율 "시스템" 그룹으로 작동할 수 있습니다. 꿀벌 군집 시스템의 각 기능은 독립적인 지능형 자율 시스템으로 독립적으로 작동할 수도 있습니다
무인 장비, 인공 지능(AI), 통신, 유도 및 제어, 센서 융합, 항공우주 및 무인 교통 관리(UTM) 분야의 발전을 활용하여 필요한 지능과 자율 기능을 갖춘 드론을 설계합니다. 벌 떼나 새 떼. 이러한 드론 떼는 디지털 기술과 스마트 기술을 결합하는 방산업체에 판도를 바꾸는 역량을 가져올 수 있습니다. 드론 떼는 또한 유럽의 보안 역량을 강화하고 도시 교통, 무인 교통 관리, 자율 주행 및 무인 장비와 같은 다른 영역에 파괴적인 영향을 미칠 수 있습니다
국방 측면에서 드론을 활용하면 전투원이 위험한 환경에 노출될 위험을 크게 줄일 수 있습니다. 드론은 넓은 지역(예: 지중해, 유럽 국경)을 지속적으로 모니터링하는 등 지루하고 힘든 작업을 수행할 수 있습니다. 미래의 군사 시나리오에서는 드론을 사용하여 적을 혼란시키고 압도할 수도 있습니다. 그림 1은 유럽 국방청 파일럿 프로젝트 "European Swarm"(EUROSWARM)에 따라 2016년에 처음 제안된 군사 캠프나 시설과 같은 고가치 자산의 보호 및 감시를 위한 다중 도메인 드론 군집 개념을 보여줍니다.
그림 1: 다중 도메인 드론 떼 개념
드론 떼는 자율 또는 반자율 드론 그룹으로 구성됩니다. 무리에 속한 드론은 공통 목표를 달성하기 위해 서로 협력할 수 있습니다. 드론 군집은 정찰, 감시, 공격 작전 등 다양한 군사 임무에 사용될 수 있습니다. 드론 군집 설계와 관련하여 군사 애플리케이션은 다음 4가지 주요 기술 모듈을 고려해야 합니다. 감지 기능부터 군집 통신 프로토콜 및 라우팅에 이르기까지 각 모듈은 드론 군집 성능과 안정성에 중요합니다.
1. 인지 능력:인식 능력은 드론 떼에게 매우 중요합니다. 이 기능을 통해 떼는 환경을 감지 및 이해하고, 장애물을 감지하고, 목표를 식별하고, 상황 인식을 유지할 수 있습니다. 효과적인 감지 기능을 통해 꿀벌 군집은 복잡한 동적 환경에서 작업하고 다양하고 복잡한 작업을 효율적으로 수행할 수 있습니다. 기계 학습과 인공 지능 기술은 인식 능력을 향상시킬 수 있습니다. Swarm은 센서 융합을 통해 전례 없는 상황 인식을 달성할 수 있습니다.
2. 작업 할당 및 의사 결정:드론 떼에는 작업 할당과 독립적인 의사 결정이 중요합니다. 효율적인 작업 수행을 통해 각 드론에 해당 기능에 맞는 임무가 할당되어 사용 가능한 리소스의 사용이 최적화됩니다. 하나 이상의 드론이 오작동할 경우 떼가 자동으로 공백을 메울 수 있으며, 작업 할당은 결정의 신속한 전파에 도움이 되어 떼가 변화하는 환경에 빠르게 적응할 수 있도록 돕습니다. 또한 작업 분배는 적응성, 확장성을 개선하고 의사 결정을 가속화하여 역동적이고 불확실한 환경에서 떼를 더욱 효과적으로 만듭니다. 군집 내 드론 간의 원활한 데이터 교환을 통해 군집은 더 나은 결정을 내릴 수 있으며, 이는 효율적인 리소스 활용도, 안정성, 내결함성, 적응성 및 확장성을 향상시킵니다.
3. 경로 계획 및 충돌 방지:드론 떼는 일반적으로 다수의 드론으로 구성됩니다. 드론 떼의 효율적이고 안전한 작동을 위해서는 경로 계획과 충돌 방지 방법이 중요합니다. 군집 경로 계획의 핵심은 장애물을 피하고 필요한 시간과 에너지를 최소화하면서 각 드론이 목적지에 도달할 수 있는 최상의 경로를 찾는 것입니다. 충돌 방지 기능은 드론이 충돌하지 않도록 하여 각 드론이 임무를 성공적으로 완료할 수 있도록 해줍니다. 예를 들어, 감시 임무에서 경로 계획은 드론의 행동 경로를 최적화하여 겹치는 영역을 최소화하고 적용 범위를 늘릴 수 있습니다. 현재 중앙 집중식 방법과 분산식 방법을 포함하여 경로 계획 및 충돌 회피를 달성하는 다양한 기술이 있습니다. 중앙 집중식 접근 방식에는 개별 드론을 계획하고 무리에 있는 모든 드론의 경로를 조정하는 작업이 포함됩니다. 분산형 접근 방식에는 각 드론이 지역 정보를 기반으로 자체 경로 계획 결정을 내리는 것이 포함됩니다.
4. 통신:군집 내 드론 간의 통신이 지연 없이 열려 있을 때 군집이 최적으로 작동합니다. 센서 융합을 통해 떼는 높은 결정성과 고해상도 정보를 제공할 수 있습니다. 효과적인 통신 프로토콜을 통해 드론은 위치, 상태, 작업 할당과 같은 정보를 공유할 수 있으며, 라우팅은 드론 간의 정보 전파를 위한 최상의 경로를 찾는 역할을 담당합니다. 이를 통해 떼는 실시간으로 협력하고, 작업을 조정하고, 정보를 공유할 수 있습니다. 현재 통신 프로토콜과 라우팅을 구현할 수 있는 기술로는 애드혹 네트워크 기술, 메시 네트워크 기술, 멀티홉 라우팅 기술 등이 있다. Ad Hoc 네트워크를 통해 드론은 고정 인프라 없이도 서로 직접 통신할 수 있습니다. 반면에 메시 네트워크는 드론을 사용하여 통신을 위한 중복 경로가 있는 네트워크를 형성합니다. 멀티홉 라우팅은 드론 간의 정보 중계 전송을 실현하여 장거리 통신을 실현할 수 있습니다.
드론 무리의 통신 프로토콜은 정보 교환을 위해 임무 요구 사항 및 무리 특성에 따라 조정될 수 있습니다. 현재 군용 드론 무리를 설계하는 데에는 다음과 같은 세 가지 주요 아키텍처 접근 방식이 있습니다.
1. 중앙 집중식 아키텍처:이 접근 방식에서는 무리 내의 모든 드론의 작동이 지상 제어 스테이션과 같은 중앙 제어 개체에 의해 조정됩니다. 중앙 통제 개체는 떼와 통신하고 데이터를 수집하고 처리하며 의사 결정을 내릴 수 있습니다. 이 방법은 작은 집락과 간단한 작업에 적합합니다.
2. 분산형 아키텍처:이 접근 방식에서는 중앙 제어 개체가 없으며 무리의 각 드론이 독립적으로 작동하고, 지역 정보를 기반으로 결정을 내리고, 다른 드론 통신과 통신할 수 있습니다. 이 접근 방식은 대규모 군집 임무 및 기타 매우 복잡한 작업에 적합합니다.
3.하이브리드 아키텍처:이 접근 방식은 중앙 집중식 아키텍처와 분산형 아키텍처의 장점을 결합합니다. 이 접근 방식에는 드론에 대한 높은 수준의 탐색을 제공하는 중앙 제어 개체가 있으며, 각 드론은 자율적인 의사 결정 기능을 갖추고 있습니다.
UAV 군집은 군사 분야에서 널리 사용되며 다양한 작업을 수행할 수 있습니다. 다음은 자율 군집 운영 유형의 몇 가지 주요 예입니다.
1. 지역 범위:지역 범위 작전에서 떼의 임무는 드론이 장착된 센서를 사용하여 특정 지역을 스캔하는 것입니다. 대부분의 경우 이상적인 영역 범위는 100%이며 드론은 해당 영역을 완전히 스캔해야 합니다. 여러 드론으로 영역을 덮는 데는 몇 가지 문제가 발생할 수 있으며, 이러한 문제를 해결하는 일반적인 방법에는 분해 기술을 사용하여 초점 영역을 일련의 하위 영역으로 나누고 각 하위 영역에 드론을 배치하는 것이 포함됩니다. 다양한 종류의 드론을 포함하는 스웜의 경우, 시스템의 효율성을 높이기 위해 영역 분해 과정에서 센서의 범위, 드론의 기동성 및 범위를 고려해야 합니다. 각 드론에 하위 영역이 할당되면 해당 드론은 해당 영역 내에서 독립적으로 경로를 계획해야 합니다. 커버리지 경로 계획 방법에는 2D, 3D 및 다중 드론 영역 커버리지가 포함됩니다.
2. 포괄적이고 지속적인 지역 범위:포괄적이고 지속적인 지역 범위를 위해서는 드론 떼의 배치와 임무 전반에 걸쳐 주어진 지역 전체에 센서 범위를 제공할 수 있는 능력이 필요합니다. 무리 내의 드론은 센서의 위치와 가능한 환경 특징(예: 장애물 또는 폐색 영역)을 기반으로 대형을 형성해야 합니다. 군집 내의 UAV는 시간이 지남에 따라 지역 특성이나 모니터링 영역이 발전함에 따라 정적 또는 동적으로 배치됩니다. 주요 목적은 최소한의 드론 수로 완전한 정적 커버리지를 달성하는 대형 패턴을 설계하는 것입니다.
3. 지역 수색:지역 수색 작전에서 드론 떼의 임무는 일반적으로 주요 지역의 특정 목표를 검색하는 것입니다. 이 작업에서는 해당 지역을 완전히 덮을 필요가 없습니다. 떼는 가능한 한 짧은 시간 내에 해당 지역의 목표를 식별해야 합니다. 무리에 속한 드론은 임무 전반에 걸쳐 협력해야 하며 온라인 의사 결정 및 경로 계획 기술을 사용하여 환경에 대한 자체 인식과 다른 드론의 행동을 기반으로 시스템 성능을 향상시킵니다. 군집 영역 검색 알고리즘을 사용하여 목표 분포의 확률을 예측할 수 있습니다. 생체 공학 군집 알고리즘은 또한 지역 검색 작업에 대한 과학적 관심을 불러일으켰습니다.
4. 지역 감시:지역 감시 작업을 수행하려면 떼가 특정 지역을 지속적으로 모니터링해야 합니다. 지역 감시는 일반적으로 순찰, 감시, 긴급 또는 동적 위협 탐지, 국경 보안에 사용됩니다. 이 조치는 두 번의 긴 모니터링 기간 사이의 시간을 최소화하기 위한 것입니다.
5. 표적 추적:일반적인 표적 추적 작업에는 표적과 드론이 포함됩니다. 드론의 추적 범위는 센서 데이터와 대상 위치 추정, 경우에 따라 대상의 예측 행동 또는 미래 위치를 기반으로 한 온라인 경로 계획을 기반으로 합니다. 드론은 항상 목표물을 따라갈 수 있도록 스스로 탐색해야 합니다. 군집 기능이 도입되면서 단일 또는 다중 표적을 추적할 수 있는 여러 드론으로 표적 추적 작업을 완료할 수 있습니다.
군용 드론 군집을 설계하려면 임무 요구 사항, 군집 규모, 통신 능력, 컴퓨팅 리소스 등 다양한 요소를 종합적으로 고려해야 합니다
1. 저탐지성 UAV 시스템 - "LOTUS"
"로터스" 프로젝트는 그리스와 키프로스의 9개 기업과 스페인, 네덜란드의 추가 2개 기업으로 구성된 유럽방위산업개발계획(EDIDP) 프로젝트입니다. Intracom Defense가 주도하는 이 프로젝트는 2020년 12월에 시작되어 45개월 동안 지속됩니다. Lotus 프로젝트 팀은 전술적 공중 정찰 및 감시 임무를 위한 첨단 무인 공중 시스템을 설계했습니다. UAV는 스텔스 능력, 원거리 전투 능력, 감항성, NATO 표준 기반 상호 운용성, 네트워크 보안을 고려한 안정적인 통신 등 여러 가지 주요 기능을 보유하고 있습니다. 또한 이 시스템은 인공 지능 기술을 광범위하게 사용하여 복잡한 작업을 정확하게 수행할 수 있도록 보장합니다. 프로젝트 팀이 설계한 UAV 모선에는 다중 적외선 센서가 장착되어 있어 낮은 관측 가능성과 긴 내구성을 갖추고 있으며 적의 위협에 대처할 수 있는 자체 방어 시스템도 갖추고 있습니다. UAV 캐리어는 고급 자율 기능과 복잡한 ISR 임무를 수행할 수 있는 능력을 갖춘 4개의 튜브 발사 접이식 날개 UAV를 배치할 수 있습니다. 드론 모선과 드론은 함께 강력한 드론 떼를 형성하여 지연 없는 협업을 달성하고 현장 의사 결정자에게 중요한 정보 및 모니터링 데이터를 제공할 수 있습니다. 그림 2에서는 Patras 대학에서 개발한 군집 알고리즘을 통해 지상 목표에 대한 지능 작업 수행(왼쪽)과 협업 범위(오른쪽)가 수행됩니다.
그림 2: "Lotus" 프로젝트의 드론 떼 행동 예
2. 국방 애플리케이션을 위한 재구성 가능한 자율 드론 떼 - "아킬레스". 재작성된 콘텐츠: ACHILLES는 국방 애플리케이션을 위한 자율적이고 재구성 가능한 드론 떼입니다
프로젝트 "아킬레스"는 그리스와 독일 기업 및 대학이 협력하여 진행하는 유럽 국방청 프로젝트입니다. 이 프로젝트는 2023년 1월에 시작되었으며 Patras 대학이 주도하고 있으며 프로젝트에 참여하는 회사와 학교에는 ATOS, DroniQ, Scytalvs, Intracom Defense, Patras 대학, Ingolstadt 응용 과학 대학 및 아테네 대학이 있습니다. 이 프로젝트는 특정 방어 임무를 위한 자율적이고 재구성 가능한 드론 군집의 TRL을 높여 국방 부문에서 군집 드론의 개발 및 사용을 촉진하고, 지속적인 감시 기능과 전투 준비 수준을 위한 드론 군집을 시연하는 것을 목표로 합니다. 프로젝트 팀은 드론 떼의 다양한 장점과 잠재적인 응용 분야를 발견하고 이를 영감으로 활용하여 아킬레스 프로젝트를 홍보했습니다. 최근의 기술 발전으로 드론은 중요한 데이터를 자동으로 획득하여 상황 인식을 향상시킬 수 있습니다. 확장 가능한 자율적이고 재구성 가능한 드론 무리는 매우 효과적인 지역 조정 기능과 다양한 이벤트에 대한 강력한 적응성을 갖추고 있습니다. 이 프로젝트의 결과와 혁신에는 드론을 군사 및 민간 영공에 안전하고 효과적으로 통합할 수 있는 새로운 드론 군집 기능과 방법이 포함될 것으로 예상됩니다. 이러한 기능은 드론 군집 기반 시스템 및 기술의 성숙과 검증을 지원합니다.
3. 유·무인 시스템 호위작전 - "COMMANDS" 프로젝트 재작성된 내용: 3. 유·무인 시스템 호위작전 - "COMMANDS"
"Command" 프로젝트는 10개국 21개 기업이 참여하는 유럽방위기금(EDF) 프로젝트입니다. 2022년 12월에 시작된 이 3개년 프로젝트는 Sener Aerospace가 주도하고 7개국 국방부의 지원을 받습니다. 이들 국가의 국방부도 프로젝트 개발을 위한 기본 요구 사항을 프로젝트에 제공합니다. 이 프로젝트의 목표는 민첩하고 지능적이며 협업적인 유인 및 무인 시스템 수명 주기 기능(TLC)을 개발하는 것입니다. 이 프로젝트에는 원활한 기능 서비스 및 데이터 교환을 통해 군집 기능을 활성화하는 여러 모듈형 시스템이 포함됩니다. 이 시스템은 유인 및 무인 지상 차량과 드론으로 구성됩니다. 프로젝트 위험을 줄이기 위해 이 프로젝트는 다양한 기술을 사용하여 자립형 EU 국방 TLC 지속 가능성 로드맵을 개발합니다. 궁극적으로 이 프로젝트는 기존 지상 차량을 업그레이드하고 미래 차량에 통합될 것입니다. 이 프로젝트는 "라스트 마일" 보급품을 운반하는 호송대에 무장 호위를 제공하는 데 중점을 두고 실제 시나리오의 실험실 및 모바일 시연회에서 수행되는 기술 시연을 통해 기술을 검증할 계획입니다.
위 내용은 드론 떼: 국방 분야의 판도를 바꾸는 기술의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!
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