北约利用肌肉记忆来寻找地雷
水下车辆进行沟通，制定决策并团队合作
位于意大利拉斯佩齐亚的北约海事研究与实验中心（CMRE）正在将智慧与肌肉结合起来，以解决一项复杂的战斗挑战：在沿海黑水里寻找并摧毁地雷。
CMRE开发了用于实验的实验无人驾驶车辆。现在，那些车辆相互交流和合作，并自行解决问题正在不断发展。
根据CMRE主任Catherine Warner博士的说法，该中心试图找出最适合运营的无人系统，并通过科学使它们变得更好，更智能，可互操作，更自治，更有效。
这是一个艰巨的任务，但是简短的答案是，CMRE的科学家和工程师已经改装了现有的无人驾驶汽车，以团队的方式工作。
CMRE开发了JANUS，这是用于水下声学调制解调器之间通信的北约标准协议，以及分布式和解耦（D2）协作自治框架（D2CAF），因此无人水下航行器（UUV）网络可以彼此通信并一起工作。使用D2CAF，车辆团队可以在不同的UUV之间共享处理，并伴随有“网关”无人水面车辆（USV）（如果有的话），全部由JANUS连接。
努力的中心是CMRE的通用动力任务系统Bluefin-21无人水下航行器（UUV），它已被改编为用于浅水隐蔽沿海探险（MUSCLE）实验平台的扫雷UUV。
CMRE利用Bluefin -21的开放式体系结构和模块性为其配备了Thales合成孔径声纳（SAS），因此它可以以高分辨率快速查看并覆盖大面积区域。 MUSCLE具有板载内存和数字对象库，以帮助其进行自动目标识别（ATR）。它可以实时识别和分类对象，并考虑数据质量和区域复杂性等因素来确定威胁和确定性级别。然后，它可以计划其任务以减少不确定性。借助D2CAF，它可以作为一个团队来执行这些任务。
为了进行试验，CMRE需要一个坚固，坚固且可靠的系统。
“这正是MUSCLE的意义。” CMRE工程部副负责人Rob Been说。师。 “我们使用Bluefin-21已经很长时间了。多年来，在Bluefin的合作下，我们使其变得更加模块化。”
参加GAMEX'17之前，NRV ALLIANCE上的MUSCLE和BLACK CAT UUV。 （照片：NATO CMRE）GAMEX '17练习中的肌肉和黑色猫
有人说，CMRE始于具有集成合成孔径声纳的Bluefin，该声纳能够跟踪预先设定的航路点记录数据。 “我们将不得不在每次运行后恢复车辆并转储数据。但是，通过我们的科学家和工程师之间的合作，您可以看到它现在可以做什么。它同时具有CPU和GPU（中央处理器和图形处理器），因此可以执行很多并行处理。我们使Bluefin MUSCLE能够实时看到水下，因此，通过查看图像，可以确定下一步要做什么。”
有人说，MUSCLE可以从“辐射器”搜索模式开始，并根据当时的环境，根据传感器的可见性和性能，它确定辐射器模式的间距。 “您不希望有差距，因此您需要对其进行优化。拥有可用数据并能够在船上进行处理的优点是，您可以大步做出这些决定，因此可以确保没有差距。当它看到某物时，它使用其水下声学调制解调器将消息发送到网关浮标，然后网关浮标将其发送回船舶，他们可以实时看到检测结果。车辆上装有自动目标识别软件，因此可以一定程度地确定这是目标类型。如果检测到沙纹，可以优化其相对于沙纹的位置，以获得更好的外观。借助协作自主性，它还可以让较小的车辆任务去检查一系列检测结果，收集视频源，这些视频源又可以反馈给船上。”
CMRE自主海军防雷对策项目经理Samatha Dugelay博士说，该中心改装了另一台Bluefin-21作为协作自主性试验台，命名为Black CAT，通过让MUSCLE和Black CAT协同工作来演示D2CAF。 MUSCLE有一个声学多普勒电流剖面仪，可以检测电流方向和速度，并可以重新编程其搜索模式以说明电流。拥有D2CAF版本并用于重新采集的Black CAT配备了Teledyne Blueview 900前向声纳（FLS），光学相机，Blueview 2.25MHz多波束3D声纳和ARIS相机。 CMRE还拥有一对带有侧扫声纳和多波束回声测深仪（MBES）的Konsgberg Hydroid REMUS 100车辆，以及带有ARIS的IQUA Robotics SPARUS UUV用于重新捕获和模拟中和。
如果MUSCLE无法直接与其协作车辆之一通信，则它可以使用USV上的网关浮标（例如CMRE的LiquidRobotics WaveGlider）将消息从一辆潜水车中继到另一辆，或转发回主机平台。
“他们都可以执行不同的任务，”杜格莱说。 “例如，MUSCLE外出，进行广域调查，并找到检测结果。 BlackCAT具有光学相机和前视多光束回声测深仪，可以重新捕获目标。因此，它们是两种类似的蓝鳍战车，已经适应做不同的事情
Dugelay说：“对所见所见的分析以及对这组车辆下一步需要做什么的确定，是在MUSCLE上进行的。 “ MUSCLE可以确定仍然存在尚未发现的东西的风险，并且可以开发复合风险图以返回进一步搜索区域，或者部署其他车辆（例如Black CAT）进行查找并减少这种风险。”
CMRE进行了水中测试，并将其系统集成到了诸如希腊ARIADNE地雷对策实验（GAMEX）和西班牙和意大利的地雷对策实验（MINEX）之类的演习中。
该中心还可以利用其广泛的建模和仿真功能来评估协作自主系统和各种复杂操作环境中的操作概念。
关于作者
爱德华·伦德奎斯特（Edward Lundquist）是一位退休的美国海军上尉，经常为《海洋技术报道》撰稿。他前往意大利拉斯佩齐亚报道了这个故事。
