《有人-无人编队作战：美陆军机器人僚机车队》

有人-无人编队是指士兵、有人与无人载具以及传感器的同步化，旨在军事行动中提升态势理解能力、增强杀伤力并改善生存能力。然而，由于无人载具自主能力不断发展，在早期设计中整合人员团队并评估团队绩效十分困难。本工作概述了美国陆军“僚机”项目以及支持在联合射击行动中提升有人-无人编队绩效的人因集成与评估能力。讨论最终聚焦于针对已部署系统及软件在环仿真系统进行交互的人员集成与团队评估能力。

美国陆军寻求识别当前与新兴技术以及对技术赋能概念的预测，这些可能在当下至2028年间在复杂、对抗性或拥挤环境中的作战行动提供显著军事优势。这包括支持联合有人-无人编队倡议集成的先进技术开发。随着无人技术从传统的遥操作向更具相互依赖性、拥有先进决策能力的作战模式发展，在团队成员间建立适当的协作至关重要。为实现有效编队，在技术的整个开发生命周期中，必须包含人类团队成员，以推动可信团队发展的潜力。在有人-无人编队行动中如此关注人的因素的一个关键驱动力在于，有效的编队及对技术的恰当使用取决于人类对系统、其行为以及这些行为背后推理的理解。如果人类的期望与系统行为不匹配，人们会质疑系统行动的准确性和有效性，这可能导致信任度下降，进而直接引发对系统的误用或弃用，即使其运行有效。

本项工作中，美国陆军“僚机”项目提供了一个真实世界的有人-无人编队范例，用以理解在整个系统开发过程中将人集成到有人-无人编队的一些流程。它进一步从三个方面支持美国陆军“不对称愿景/加速决策倡议”。首先，需要先进的训练和仿真技术，使作战人员在与智能体协作时能够运用加速决策技能，从而提升团队绩效。其次，工具的开发应具有协同效应，并针对作战多个阶段的任务规划进行优化。第三，支持态势感知的技术是在昼夜作战中提供战场空间感知的关键。本文以下章节概述了美国陆军“僚机”项目，包括仿真与实地评估组成部分（第2节）、人员集成与评估规程（第3节）以及对未来工作的启示（第4节）。

美国陆军僚机项目

美国陆军“僚机”项目的目标是通过机器人技术进步与实验，提升联合有人与无人地面作战车辆的自主能力。该团队目前由一辆配备5名乘员的有人指挥车（见图1右侧）——包括有人车辆驾驶员、车长、远程先进侦察监视系统操作员、机器人车辆操作员和机器人车辆射手——与一辆单一无人武装机器人地面车辆（见图1左侧）配对组成。未来，单一的有人指挥车将与多辆无人车辆协同工作，在复杂、不确定的环境中支持有人-无人编队。

尽管已有大量研究关注扩大人-智能体团队控制跨度的流程[8–10]和校准适当团队规模比例[11, 12]，但大部分研究仍处于起步阶段。“僚机”项目的独特之处在于研究5人乘员组与执行射击操作的武装机器人车辆进行有人-无人编队时相关的人因问题。由于此项高风险任务的本质，其中三个角色（车长、机器人车辆操作员、机器人车辆射手）尤其需要清楚了解系统状态和自主决策能力。更具体地说，该系统的设计包含编队方面，并要求对无人系统的机动和射击操作进行基于人员输入的监督。

机动操作的开发旨在支持多个自主等级，包括线控或遥操作、航点寻的、通过定义通/断区域进行半自主驾驶以及全自主。与大多数关于自主等级的研究讨论一致[13]，机器人车辆射手在整个射击任务中不太可能仅维持单一类型的控制权。因此，有效编队的一个目标是评估操作员根据团队或任务需求在不同控制权模式之间适当切换的能力。我们要限制的是由于信任度下降而导致的控制权不当变更或系统误用。为此，操作员必须从其他人类队友以及“僚机”车辆那里获得准确、恰当的任务、使命和环境信息。

与机动操作不同，关于无人射击操作的研究非常少。射击操作要求机器人车辆射手、车长、火控系统和武器之间直接交互。其自主功能包括在武器视场内发现潜在目标、跟踪用户选定的目标并在应用基于射程的提前量以及用户应用的调整的同时使武器持续瞄准这些目标。人类团队成员仍负责与对目标开火相关的全局决策。因此，高效的目标交战需要团队沟通。车长最终授权攻击目标，而射手在实际扣动扳机环节处于回路中。由于当前研究的局限性，特别需要进行研究以刻画在发现、识别和交战目标过程中的复杂性，这些复杂性围绕着传感器和网络延迟以及无人武器系统固有的操作员有限态势感知。

此外，绩效是有人-无人编队互操作性的直接结果，其中有人车辆通常位于“僚机”车辆视线之外的远程位置。因此，支持先前研究[2, 14]，提供共享态势感知的技术解决方案是关键。实现此目标依赖于“作战人员机器界面”的开发，该界面为车长、机器人车辆射手和机器人车辆操作员提供了可交互定制化显示屏（见图2）。每个“僚机”作战人员机器界面都可访问共享的态势感知数据，这些数据按子系统分类显示在每个屏幕底部，包括地图、传感器、警报等主要子系统。地图屏幕提供交互式航空图像、MIL-STD-2525B符号、机动计划、传感器视场和网格参考线。传感器屏幕提供实时视频馈送，并叠加显示方位角、俯仰角、航向和视场等态势感知信息。车长和机器人车辆射手使用传感器馈送来明确识别待接战潜在目标。每个作战人员机器界面还在公共工具栏中提供态势感知数据，并在屏幕顶部以弹出窗口形式显示优先警报。