阿帕契上的「網路網路」從「即時視訊」到「遠端桌面」

2015-12-20|文/ Ronin 圖/ US Army、Lockheed Martin、Boeing

前言

直升機可謂目前美國陸軍在戰場上僅次於地面車輛的重要資產,就現今網絡中樞作戰的概念,若能增加直升機的連網功能必能大幅增進其作戰效能。

以目前資料鏈的普遍性趨勢來看,相信不久將來,採用以美國為核心的北約組織國和其他同盟國,都會在其載具上配備資料鏈系統,並藉其傳輸大量的影像、語音和文字資料。相信普遍的情況,或許將不輸給現代網際網路的熱烈使用情景。

利用資訊融合使戰力倍增

美國陸軍的另一項重要空中資產是目前使用日漸普遍的無人飛機系統。從阿富汗到伊拉克的戰場上,都已經可看到藉由無人飛機系統,有效延伸部隊偵搜距離,能大幅增進對標定、識別目標的正確率。對缺乏定翼機的美國陸軍而言,無人飛機系統所能提供的即時影像情報,可謂解開所謂「戰場之霧」的有力解決方案。

然而,對直升機與無人飛機系統這兩項空中資產而言,在初期卻因為彼此之間的資料無法互通,而對爭取作戰時效造成障礙。於是在急迫而緊張的戰場上,就會時常出現以下為確認目標,避免誤擊友軍而冗長又糢糊的語音通訊對話:

無人飛機系統組員:「我發現壞蛋正在建築物西北角樹林東邊停放的車輛上。」

直升機組員:「我看到了,你是指小貨車上正在搬疑似彈藥箱的傢伙嗎?」

無人飛機系統組員:「不,我是指較小樹叢旁,小卡車上的可疑份子。」

直升機組員:「瞭解,是否就是手持疑似RPG的傢伙?」

無人飛機系統組員:「正確。」

從上述的過程,就可知為正確辨識目標不僅要耗費時間,甚至可能會使形跡暴露而危及直升機安全。

因此為縮短這種所謂「觀察、調整、決策、行動」OODA(Observe, Orient, Decide, and Act)迴圈的時間,提升效率。美國國防部遂決定將大多使用於無人飛機系統傳輸的戰術共通資料鏈(Tactical Common Data Link, TCDL),也應用於直升機。

戰術通用資料鏈是由國防先進研究計畫局(DARPA)與國防資訊系統局(DISA)聯合主導開發,以交互操作性和保密性為目標,其設備必須能與美國共通資料鏈(Common Data Link, CDL)與北約STANG 7085資料鏈相容。而藉由開放式架構設計與大量使用商規現貨組件,使得戰術通用資料鏈設備可支援傳輸各式格式的資料,包括雷達、圖像、影像與其他感測器資訊。傳輸率為10.7Mbps(10.7M bit per second),傳送距離最遠可達200公里(實測時則曾超過200公里),目前核可的設備生產商包括BAE系統公司、Cubic、哈里斯和L-3通訊公司等。

VUIT系統達成遠端即時視訊

洛克希德馬汀公司於2008年7月收到美國陸軍的合約,為阿帕契攻擊直升機發展VUIT-2(Video from Unmanned Aircraft Systems for Interoperability Teaming – Level 2)系統(命名為VUIT-2代表擁有等級2的控制能力),洛馬選擇使用L-3通訊公司的系統並加以整合,並且在2008年底即開始以戰場緊急需求方式進行部署(廠商於2009年2月23日才發佈新聞確認),交付24套成品供服役於戰場的第一、二批次阿帕契直升機使用。

VUIT-2套件有兩個部份,一個是裝在旋翼桅頂的TOMMA(Tri-band Omni-directional Mast Mounted Assembly)天線總成,另一部份則是裝在機身下側的RCVR(Right EFAB Chassis Video Receiver)總成。TOMMA負責接收直接來自無人飛機系統所攝得影像及其詮釋資料(metadata,也稱為元資料,係指描述數位資源的屬性資料);而RCVR總成則負責資料下傳,可將阿帕契直升機機首箭頭M-TAD(Modernised Target Acquisition Designation Sight)莢艙所獲取影像傳給無人飛機地面控制站或擁有接收能力的遠端視訊終端機。

經由VUIT-2的使用,阿帕契機組員就可收看來自遠方無人飛機,甚至是攜有傳輸設備的偵察機或戰機偵照莢艙的影像藉以預先瞭解航程沿途與目標區域的敵情動態,以避開潛在成脅;抵達目標區域後,則可以和指揮基地進行最後核對確認,避免誤擊友軍。反過來基地的人員在同時接收來自無人飛機與阿帕契直升機的即時影像之後,不僅對現場有更透徹的掌握,也更能隨時視情況變化因應下達指令。這種以資料鏈達成戰場共同圖像的場景,可謂真正掌握網絡中心戰的精髓。

更廣泛的應用

隨著第一代的產品經過實戰考驗,洛馬公司也積極研發拓展VUIT-2的運用領域,就在2009年2月23日發佈VUIT-2已實際成功運用於戰場上的阿帕契直升機並獲得成效之後,緊接就在3 天後的2月26日發表更新的VUIT產品。

新款被稱為的VUIT CA(Common Aviation)系統經過整合優化設計,具有高度的模組特性,由兩組套件組成,分別是UAS(Unmanned Aircraft System)鏈路組和地面鏈路組,可合併使用也可單獨使用,兩者合重低於56磅,安裝在飛機上不至於產生超重的考量。

UAS鏈路組負責將無人飛機系統攝得的畫面傳給定翼/旋翼機,機組員可透過機上多功顯示器選擇不同無人機的傳送頻道,以獲得不同的視角畫面及視訊串流資料;而地面鏈路組則是負責將定翼/旋翼機拍到的畫面傳給配備遠端影像接收終機的地面人員,使其可同時看到無人飛機和有人飛機拍攝的影像。VUIT CA系統的設計採取螺施式發展概念,未來可逐步擴充功能,增加雙向通訊功能,讓定翼/旋翼機與地面或不同飛機彼此之間能進行溝通。

再者,洛馬還強調,就軟體層面而言,VUIT CA是屬於所謂的「聯合系統」,也就是說其安裝工作在硬體線路完成後即可工作,不需要另行在控制軟體進行整合相容的工作。加上其輕量化的特點,使其即使在戰場上也能易於安裝。

VUIT CA系統的開發主要著眼應用於非阿帕契的直升機或定翼機,例如OH-58D奇歐瓦戰士戰搜直升機、HH-60舖路鷹戰鬥搜救直升機、空中共通感測平台或是操作MQ-1C的ODIN(Observe, Detect, Identify, and Neutralize)特遣部隊。而對於步入最新構型的批次三AH-64D阿帕契攻擊直升機,軍方則有更具野心的計畫。

長弓無人空中系統戰術共通資料鏈總成(Longbow Unmanned Aerial Systems Tactical Common Data Link Assembly – Longbow UTA

以VUIT技術為基礎,專為批次三AH-64D阿帕契所發展為長弓UTA採取的也是戰術共通資料鏈協定,其組件全數整合進長弓阿帕契(即桅頂裝有長弓雷達的阿帕契)的桅頂天線部件,內部資料傳送依靠100Base-T乙太網路和1553資料匯流排,系統亦與直升機的任務電腦及顯示系統完全整合,不像VUIT採用「聯合系統」,可視需要安裝或拆卸。

長弓UTA使用Ku波段的高增益天線,可追蹤50公里外無人飛機系統的方位和高度並進行遠距離的高傳真影像資料傳輸,此外藉由達高45Mbps的傳輸率,直升機組員還可傳送控制無人飛機系統的指令,包括操縱飛行路徑,控制其感測酬載以獲取所需目標資料,甚至是進行標定再以攜帶武裝接戰,達到所謂第4等級的操控能力。另外利用長弓UTA將無人飛機系統或是直升機自身M-TADS獲得的影像資料與地面部隊分享,當然也是不會被遺漏的功能之一,傳輸距離達100公里以上,實際則真正受限於視距直線距離。

長弓UTA賦予阿帕契「遠端桌面」的無人飛機遙控能力

早於2006年4月12日,波音公司就已利用阿帕契直升機達成首度遙控無人AH-6直升機的測試,當時使用的是來自L-3通訊公司的戰術共通資料鏈設備。執行測試的阿帕契直升機以遙控方式完成數哩之外無人AH-6上的地獄火飛彈射擊程序,成功顯示對武器標示和發射的全權控制能力。

在2009年6月23日,波音公司宣布屬於批次三構型的AH-64D阿帕契原型機已在6月8日的飛行測試中,驗證完成對1架無人AH-6直升機的第四級控制。在該次測試中,阿帕契直升機的組員透過資料鏈不僅能夠操縱無人直升機的飛行,還能接收來自無人直升機上感測器的資料,甚至也能控制酬載武器的標定、瞄準與發射。此種利用資料鏈所達成的網路偵搜、遙控能量,對最新式的AH-64D阿帕契批次三機型而言,是一項指標性的任務功能,未來當敵人發現在空中出現阿帕契直升機的時候,必須小心另一個方向可能已被無人飛機的武器鎖定;反過來即使只觀測到無武裝的無人飛機,卻也無法就此安穩放心,因為控制著該架無人飛機的阿帕契直升機,可能已經發射出致命的地獄火飛彈!

備註:STANAG 4586所定義的5個控制等級

依據北約制定的STANAG 4586標準,對無人空中載具的5個控制等級簡略描述如下:

等級1:間接接收/傳送無人空中載具的相關資料與詮釋資料。

等級2:直接接收/傳送無人空中載具的相關資料與詮釋資料。

等級3:控制及監看無人空中載具的酬載,而非該載具單元。

等級4;控制及監看無人空中載具,但不包括載具發射與回收。

等級5:控制及監看無人空中載具,包括載具發射與回收。

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