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通过嵌入式高光谱成像和人工智能在边缘和像素之外进行感测

对于未来垂直起降,陆军需要新的创新技术,将他们的平台转变为先进的武器系统。其中一项技术是 Raytheon Technologies 革命性的 RAIVEN Turret 1000,这是 EO/IR 系统新系列中的第一个。

➠RAIVEN Turret 1000 是利用 RAIVEN 的前沿机会之一,它是雷声公司计划为未来垂直升降机提供的新 EO/IR 系统系列中的第一个。图中显示的是下一代平台的雷神概念。

在与Raytheon Intelligence & Space (RI&S)监视和瞄准系统副总裁 Torrey Cady 以及 RI&S 监视和瞄准系统总监兼总工程师 Jake Ullrich 的问答中,我们讨论了:新的 RAIVEN 架构带来更好的对峙范围涵盖 EO/IR 系统,专为未来垂直升降 (FVL) 等新平台项目的多任务有效性和生存能力而设计。

●RAIVEN 是下一代 EO/IR 产品和平台不可知的系列架构。在我们进入细节之前,今天需要更好的 EO/IR 的威胁场景是什么?

我们正在与可能具有点对点能力的对手作战。正因为如此,飞行员必须能够识别来自各个方向的众多威胁。我们越早识别出这些威胁,我们的生存能力就越强。

首先,我们需要增加射程。新兴的点对点战场空间挑战了 EO/IR 过去扮演的传统角色,主要包括在电视屏幕上为指挥官、飞行员和操作员提供监视视频。我们需要 EO/IR 提供更大的防区外距离和能力,以便为飞行员提供更好的生存能力。

我们研究了 EO/IR 系统的各种平台和当前功能,并进行了综合差距和操作分析,以确定未来 EO/IR 系统需要具备的能力,以通过识别目标来提供技术优势并提高该环境中的生存能力在威胁能够识别它们之前。

其次,我们需要让运营商和飞行员更容易摄取海量数据。我们需要减少飞行员和操作员的工作量。

RAIVEN 通过在与我们现有的 MTS(多光谱瞄准系统)级炮塔相同的 SWaP 内增加光学射程来解决射程问题。

RAIVEN 还增加了一项新功能,不仅提供了一种新的检测手段,而且增加了传统光学传感器能力之外的范围——具有实时机载处理的高光谱成像 (HSI)。HSI 在很大程度上是一种实验型技术,需要收集数据和任务后处理。我们正在改变这一点,以提供一种新方法来检测、识别和监测以前无法通过纯光学方式检测到的事物。

就上下文而言,与当今现有的光学成像相比,我们所说的相同 SWaP 的检测、识别和监测范围是五倍。

RAIVEN 将 LiDAR 集成到炮塔中,减少了平台上联合箱的数量,并在平台级别改进了 SWaP-C,同时减少了操作员和飞行员的工作量,因为他们少了一个独立的系统来操作。

最后,RAIVEN 解决了​​数据过载的挑战,因为我们所有的传统多光谱传感器,以及 HSI 和 LiDAR 的附加功能,都被输入到我们新的机载处理能力中,该能力使用人工智能和机器学习来自动检测,识别、监测和优先处理可大大提高平台生存能力并减少操作员工作量的流程。

我们的解决方案通过防区外距离和辅助目标识别为平台和飞行员提供准确和持续的目标观察、加速信息共享并提高生存能力,这也减少了驾驶舱内操作员的工作量。

●描述RAIVEN

RAIVEN 不是首字母缩略词,而是文字游戏。我们以我刚才提到的多光谱瞄准系统而闻名,它将 EO/IR、激光指示和激光照明功能结合在一个传感器包中。新的 RAIVEN 架构为我们的下一代 EO/IR 系统带来了新技术构建块,并解决了刚才谈到的威胁。出于这个原因,我们想要一个象征着聪明、隐秘和有点神秘的新名字。

我们从鸟的“乌鸦”一词开始,并在中间添加了“AI”。乌鸦擅长它们所做的事情——它们是聪明的猎手,日夜盯着它们的猎物——但现在,正如托里所说,我们必须以更聪明的方式做到这一点。需要整合的传感器数据如此之多,以至于人工智能和高级处理在这一下一代技术套件和架构中发挥着关键作用。

我们非常擅长集成不同的系统,而 RAIVEN 是实现这一目标的新基础。它从新的软件、电子产品和传感器开始。这是一张干净的纸,我们现在可以将其实例化为不同的产品。同时,我们可以在有意义的地方将这些回放到我们现有的一些产品中。

这不是一种产品;它是一种平台无关的架构,遵守开放标准,为我们提供了工具、灵活性和可以嵌入到不同产品中的通用元素。

RAIVEN 使用高光谱成像、激光雷达和高级处理来提高平台的生存能力并提供正确的信息,以帮助指挥官在竞争激烈的环境中更快地做出决策。

●RAIVEN 如何提高平台生存能力?

从个人经验来看,当你在战斗情况下与敌人接触时,感觉会完全超载,特别是对于那些试图驾驶平台的飞行员来说,找出正确的目标首先攻击,然后像其中一些那样生存下来目标正试图攻击他们。

当我们在一架飞机上添加不同的传感器和各种系统时,飞行员会很快变得信息过载。这使得做出决定变得困难,并且可能会造成一些分析瘫痪。我们正在尝试自动化过去更直观的数据插值。例如,以前流式传输全动态视频需要观众从视觉上识别视频中的事物,并根据他们所看到的内容做出决定。

我们现在将通过我们所有传感器的辅助目标识别和机载处理来自动化该过程,以便根据交战规则非常清楚他们在那里看到的威胁类型以及哪些目标对我们的威胁最大飞行员。这种自动化减少了飞行员的工作量,使他们能够专注于生存。

●RAIVEN 如何应对竞争环境中的操作?

过去我们通常依赖光学传感器。随着高光谱、激光雷达和其他传感器的加入,我们现在拥有多种感知威胁的方法。我们并不是严格依赖一种模式来感知威胁。

过去,如果您只是使用视频,而威胁是通过树叶隐藏的,您可能无法通过视频识别该威胁。具有实时处理功能的高光谱成像将使飞行员、操作员和指挥官能够根据他们的“光谱指纹”识别仅用一个像素的模糊目标。传统的 EO/IR 系统依赖于操作员或飞行员的视觉识别形状的能力,这需要大部分形状不被遮挡。

尽管被隐藏了,但高光谱传感器通过识别这些威胁的材料和化学特征,使我们能够“看到不同的东西”。例如,如果你考虑一下对手试图通过干扰雷达来阻止我们的部队看到的频谱中的这些不同频段,EO/IR 的优势之一以及它在这些场景中被更多使用的原因之一是因为它的被动性质。它可以安静地凝视而不被发现。

因为我们可以看到这么多不同的波段,所以他们得到了一张你以前可能没有的照片,因为你必须保持安静,不能打开你的雷达或信号情报。我们正在为飞行员和操作员提供额外的方法来识别有争议的战场空间中的威胁。与平台和其他传感器集成的 EO/IR 无源元件带来了他们以前没有的战场优势。

如果我们的部队在辐射,他们也能看到。能够决定何时进行辐射,并且仍然拥有无需辐射即可在有意义的范围内识别威胁的传感器,这是另一个关键方面。

●下一代项目(如 Future Vertical Lift)需要满足其速度和任务效率参数的推动因素。为何如此?

RAIVEN 不仅仅是一个产品;它是一个架构,我们计划在多个产品上使用 RAIVEN 的元素来完成多个任务和平台。

使用 RAIVEN 的前沿机会之一是我们计划为 FVL 提供的 RT-1000 炮塔。通过大力投资我们一直在谈论的功能,比如高光谱和 AI/ML 的机载处理,我们正在摆脱联合盒子,因为每个盒子只做一个,它会增加平台的尺寸、重量、功率和成本事物。

将这些技术集成到一个系统中将降低总体成本并提高武器系统性能和平台生存能力。除了高光谱成像、LiDAR、AI/ML 和一些精心设计的包装外,RAIVEN 和 RT-1000 还将为远程成像带来比以前在这种尺寸的万向节或炮塔中提供的最大光学孔径。孔径等于范围,这对于 EO/IR 等被动系统至关重要。

结果将是对该平台战场空间的前所未有的认识,从而能够增加对抗环境中的防区外距离和生存能力。这些是 RAIVEN 将拥有的一些鉴别器,它们对于平台非常重要。

对于未来垂直起降,陆军需要能够将其平台转变为多任务和多功能武器系统的创新技术。其中一项技术是 RT-1000,也就是刚才提到的 RAIVEN Turret 1000。RT-1000 是我们对 RAIVEN 产品系列的第一个实例,它满足了陆军多年来一直试图解决但由于成本、重量或一般技术准备和成熟度而未能解决的许多需求。随着国防工业和私营部门技术的进步,我们现在可以在单个系统中提供更多功能。

RAIVEN 的集成方面对于 FARA 或 FLRAA 平台的 FVL 社区非常有吸引力。当你谈到陆军正在尝试做的事情时,它是扩大射程、与其他系统对话、告诉飞行员发生了什么、扫描该区域并提供更好的视野,甚至帮助驾驶飞机。

之前指出的任务差距和运营分析确定了像 FVL 这样的未来平台的 EO/IR 需求,而 RAIVEN 是这些需求的完美匹配。

RAIVEN 不仅代表“新的东西”,它还代表具有尖端功能的革命性新东西。我们提供的不仅仅是一个新的炮塔;这是一个新的炮塔,可以做其他炮塔以前没有做过的事情。

●最后的想法?

底线是我们有一个新的 EO/IR 架构,它将成为具有高级 EO/IR 功能的新产品系列的基础。推出的产品将是 RT-1000,它代表了前所未有的集成到单个系统中的能力。

我们将利用我们在 EO/IR 技术和这个市场上 20 多年的成熟经验,尽可能将这种架构应用到我们现有的产品中,并应用到新产品中,为作战人员提供他们在下一场战斗中所需的优势。

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