本文作者：征途、悦天、章蓬、砚节
作者单位：中国电科电子科学研究院
OFFSET项目第三次试验展示城市突袭战术
1月27日，美国国防部高级研究计划局（DARPA）宣布，进攻性蜂群使能战术项目（OFFensive Swarm-Enabled Tactics，OFFSET）已于早前完成了第三次外场试验，并在试验中成功对集群城市战术与人-群协同技术进行了集成验证。
图1 OFFSET项目第三次外场试验实景图
在第三次外场试验中，OFFSET项目部署了空地异构无人集群遂行城市突袭任务。OFFSET项目设想利用多达250个节点的集群，为城市作战中的地面分队提供城市环境中的态势感知能力，以发现受视线、狭窄空间限制的潜在危险，并克服机动性和通信难题。
在位于美国密西西比州谢尔比联合训练中心的联合武器集成试验场（CACTF）中，集群系统集成商针对城市突袭场景，派出了多型空地异构无人系统组成集群，对建筑物内的多类敏感目标进行了搜索和识别。
在外场试验场地中，已预先布置了众多的战术二维码（AprilTags）以模拟需详察的任务目标和需确认的潜在威胁。集群系统将侦察到的二维码标签信息识别并回传，后方的集群战术员将适时地调用集群战术库中对应战术，指挥前方集群对包含已识别目标的建筑进行隔离和威胁清理。与此同时，其他子集群将保持态势感知并继续对周边进行搜索。
图2 第三次外场试验中的无人集群及虚拟目标（AprilTag）
本次试验是OFFSET项目的重要组成部分，旨在验证OFFSET第三次集群冲刺的技术成果。来自Charles River技术公司、凯斯西储大学、西北大学的团队展示了全新研发的人-群协同交互系统，该套系统使指挥员可以利用手势和屏幕触摸指挥集群。来自卡内基梅隆大学和Soar技术公司的团队则在试验中运用了其研发的全新集群战术，赋予了集群对建筑进行搜索建模和自主资源分配的能力。
OFFSET项目负责人Timothy Chung对本次试验给予了高度评价，他乐见于技术团队将近期才研发出的最新技术真正应用于狭窄城市环境的实际作战任务。此前的两次试验分别在加利福尼亚州的罗伯茨军营和乔治亚州本宁堡的联合试验场完成，OFFSET的后续两次外场试验将继续按计划每6个月进行一次，以分别验证第四、第五次集群冲刺的研究内容。
OFFSET项目基本情况
进攻性蜂群使能战术项目（OFFSET）于12月启动，旨在运用多达250台小型空中、地面无人系统组成的集群帮助小型地面分队完成城市作战环境下的各类复杂任务。通过吸纳和集成最新的集群自主和人-群协同技术，该项目希望取得自主集群系统城市作战能力的突破性进展。
该项目负责人Timothy Chung曾表示，无人集群的复杂性包括但不限于集群规模、单体复杂性、群体复杂性、集群异构性、人-群交互等五个方面。
图3 集群系统复杂性
攻克上述无人集群系统复杂性难题，可释放集群的巨大作战潜力。因此OFFSET项目形成了集群系统的基本能力图谱，寻求突破性创新。集群的能力图谱应至少包含5项内容，即自主性、后勤保障、网络化、感知能力、人-群协同。
图4 OFFSET集群能力图谱
在此基础上，面向城市实战环境，OFFSET项目通过构建一个游戏化的虚拟平台来开发、改进、评估集群战术，以提升系统的实战化水平。
图5 集群战术数据库
OFFSET项目选定的第一阶段集群系统集成商为雷神技术公司（Raytheon BBN Technologies）和诺斯罗普·格鲁门公司（Northrop Grumman Corporation）。他们将分别设计、开发、部署一套开放的集群技术架构以及配套的虚拟环境和物理系统。每个系统将包括一套用于集群战术设计部署的可扩展游戏环境，一套用于人-群协同接口生成的集群战术交互库，以及一套用于验证技术能力的物理试验平台。
集群冲刺（Swarm Sprint）
为了提高OFFSET项目的战场能力并融入最新的技术成果，OFFSET项目通过举办“集群冲刺”（Swarm Sprint）来吸纳更多单位参与到OFFSET项目中，参赛者可以将自己研发的技术嵌入集群系统集成商的框架中以增强OFFSET项目的战术能力。
OFFSET项目计划约每6个月举办一次集群冲刺，每次竞赛分别关注以下关键技术中的一个或多个：
●集群战术
●集群自主性
●人-群协同
●虚拟环境
●物理实验平台
同时，集群挑战赛还会不定期组织特别冲刺（Ad Hoc Swarm Sprint），以将最新技术热点融入OFFSET项目中。
每场竞赛结束时都会进行相关的虚拟或物理试验，以验证相应的技术，目前已经举办完成三次外场试验。在试验中，DARPA、参赛队伍、军方进行直接沟通，帮助OFFSET项目更好地利用最新技术，以满足实际作战需求。OFFSET项目负责人认为，集群挑战赛将加深各方对于集群在城市环境中应用方式的理解，通过定期比赛可确保项目与最新技术发展同步，并与拥有最新技术的小型企业、学术机构、大型集团保持紧密联系。
第一次集群冲刺的主题是集群战术生成。任务场景为利用50台空中、地面异构无人系统组成的集群，在15到30分钟内完成对两个街区范围内的目标建筑的封锁。该任务包含集群侦察、目标识别、建立封锁线等分任务。
图6 OFFSET第一次集群冲刺任务场景图
第二次集群冲刺的主题是提高单体自主性。其任务场景与第一次一致。参赛者可改进或新研硬件、算法，以使自主单体在复杂的城市环境中提升自主能力。
图7 OFFSET第二次外场试验实景图
第三次集群冲刺有两大主题，人-群协同和高级集群战术。其任务场景为利用异构的空地自主集群，在四个城市街区范围内遂行1到2小时的城市突袭任务。任务要求参赛者设计、研发并展示人与自主系统交互的全新架构。该架构需要理解集群自身行为的复杂性，同时能够认识人类操作员的感知习惯和思维逻辑。此次冲刺将进一步扩充集群战术交互库（Swarm Tactics Exchange）。
图8 OFFSET人-群协同系统示意图
第四次集群冲刺有两大主题，虚拟环境下的集成技术和人工智能技术在集群战术中的应用。第一大主题要求参赛者在虚拟环境中展示分布式穿墙传感器、被动式集群通信、增强型感知/计算阵列等新技术的效能及其战术运用。第二大主题要求参赛者在虚拟环境中运用人工智能发现、学习、衍生出新的集群战术。
图9 OFFSET虚拟环境
第五次集群冲刺的两大主题为城市环境中的集群实战战术和创新的集群物理平台原型。竞赛任务场景扩充至利用包含250个空地异构无人节点的集群，在6至8小时内完成包含8个街区规模城市的要地夺控任务。第一大主题要求参赛者结合竞赛任务，继续更新集群战术集，以贴近实战。第二大主题则要求参赛者在集群物理平台上集成最新技术，例如集群化传感器、集群防御技术、集群通信技术、模块化技术、集群指挥机制等。
图10 OFFSET集群物理试验平台
原文地址：
https://www.darpa.mil/work-with-us/offensive-swarm-enabled-tactics
/news/releases/northrop-grumman-launches-first-open-architecture-test-bed-to-support-darpas-offensive-swarm-enabled-tactics-offset-program
https://www.darpa.mil/news-events/-01-27
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