专栏名称: 战略前沿技术
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DARPA最新动态:发展协助步兵作战的无人机和地面机器人、立项 “西格玛+”项目、启动“朋友或敌人”...

战略前沿技术  · 公众号  · 军事  · 2018-03-02 13:00

正文

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该项目设想未来小规模步兵部队使用 250 架或以上的小型无人机或小型地面无人系统蜂群在复杂的城市环境下完成各种任务。通过利用和融合蜂群自主和人-蜂群编队方面的新兴技术,该项目寻求实现突破性能力的快速开发和部署。

鸟、鱼等大自然生物天生具有形成群体的本能。当群体达到一定密度时,个体思想就形成了集体意识。空中的鸟群会突然转向,鱼群则会抱团攻击掠食者。DARPA 的“进攻性蜂群使能战术”项目研究的正是这种现象,并试图将这种行为整合到武器化的无人机蜂群中。DARPA 已经邀请开发人员创建一个游戏环境,在虚拟环境中开展蜂群战术实验。

目前开发人员正在设计一套直观的系统,使士兵通过语音和手势识别以及增强现实和虚拟现实等手段来控制无人机蜂群。


“先进植物技术” (APT) 项目


为了防备军事基地受到无形攻击,DARPA 的“先进植物技术” (APT) 正在对植物进行基因改造,使其作为化学品、病原体、辐射和电磁信号等威胁的早期预警传感器。

植物具有高度适应环境的能力,对光照和温度等基本刺激具有天然的生理反应,在某些情况下对碰触、化学物质、害虫和病原体也会做出反应。许多植物会释放出化学物质向其他植物甚至昆虫报警。在这种情况下释放的化学物质被称为绿叶挥发物。例如有些植物在受到昆虫攻击时会释放出醇类溶剂 3-己醇,以此吸引某些寄生蜂来攻击敌人。APT 项目即试图重新设计这种响应系统来检测敌方攻击并向军事通信系统发出预警。


“昆虫盟友” (Insect allies) 项目


DARPA 的“昆虫盟友”项目试图利用昆虫在同一生长季节的成熟植物之间转移遗传物质,其目的是在发生干旱、洪水和作物系统受到攻击的情况下维持国家安全和稳定的食物供给。

通常情况下,转基因植物会在胚胎期即发生改变。DARPA 试图设计特定基因,将其置入植物病毒,让昆虫感染这些病毒,并使病毒在植物之间传播。为了实现这个目标,DARPA 已向四所大学的研究人员授出了一份价值 1030 万美元的四年期合同。


“生态属性优先工程” (ENPE) 项目


一个生物体的“生态属性”不是简单指其生活的环境,重点是指它对所处微生态环境的作用。该项目试图改变生物与周围环境的互动方式。与“昆虫盟友”项目一样,该项目主要是为了在发生自然灾害和受到袭击的情况下维持稳定的食物供应。

该项目的研究人员正在研究工程繁殖障碍来加速小生境分化。小生境分化是指两个物种适应不同的特殊微环境/生态角色的过程。对于 ENPE 项目,研究人员将在模式生物 (线虫) 中设计生殖障碍,并在实验室进行进化实验,这些做法将有利于小生境分化的发展。

该项目的研究应为基础研究而非应用研究。但该项目可能会产生一些有趣的应用,如开发非转基因生物等,可以用来对抗农业害虫或清理环境。

2018财年美国DARPA部分光学类项目

【据搜狐网2017年12月26日报道】近日,美国国防部(DoD)国防高级研究计划局(DARPA)公布了2018财年总统预算中研究、开发、测试、评估项目的最新进展及未来发展规划,与上一财年相比,新增一项“高效超紧凑型激光二极管(EUCLID)”,摘选部分光学类项目编译报道:


1. 项目名称:直接芯片数字光学合成(DODOS)


简介:直接芯片数字光学合成(DODOS)项目将研究高性能光子元件,以便在紧凑的坚固封装中创建微型高精度光频合成器,适用于国防部部署在各种关键任务中。项目存在的重大挑战包括降低功率阈值、稳定微谐振器光频梳,为芯片二次谐波产生开发高效器件,以及表征锁定到稳定梳的从属激光器的频率稳定性和相位噪声。该计划的应用研究由ELT-01项目PE 0602716E资助。


2018财年计划:


- 利用共同集成电子和光子器件,开发并实施改进激光频率调谐速度和调谐精度的技术。


- 全面分析验证DODOS技术用于DoD相关应用的的利用率和可行性。



2. 项目名称:军需品的精确强惯性制导(PRIGM)


简介: PRIGM项目包括两个重点领域:1)2020年之前开发导航级惯性测量单元(NGIMU),并将最先进的微机电系统(MEMS)转场到国防部平台上; 2)研究并开发高级惯性微机电系统传感器(AIMS),以实现gun-hard、高带宽和高动态范围的导航要求,目标是在2030年实现完全自主化。PRIGM将把MEMS陀螺仪从TRL-3设备升级到最先进的TRL-6转换平台(完全IMU)上,在服务实验室实现TRL-7现场演示。PRIGM将利用光子学异构集成、互补金属氧化物半导体(CMOS)和先进MEMS技术取得的最新进展,实现在极端动态环境和超导航环境下的新型惯性传感器的应用。高级研究工作受 ELT-01项目PE 0602716E资助,高级开发工作受MT-15项目PE 0603739E资助。


2018财年计划:


- 集成器件技术并演示超导航级稳定性和精度的光子 - MEMS惯性传感器。


- 测试导航级惯性传感器对外部扰动(如振动和冲击)的稳定性。



3. 项目名称:基础光子科学


简介:项目的一个重点是探讨光分频和谐波发生的方法应用,例如超稳定光钟的时间分布,超低相位噪声微波,频率参考,相干x射线的台式源和孤立阿秒脉冲等应用。此外,这一项目将在整个电磁光谱中从事新型芯片级光学频率梳信号源和相关技术,用于光谱传感,并通过目标应用中的概念验证研究演示其性能。


2018财年计划:


- 在相关操作环境中演示锁相激光光频分微波源的机架式封装运行。


- 用纳米空间分辨率(利用台式高谐波x射线源)验证纳米结构技术的三维(3D)台式亚波长和四维(4D)成像。


- 展示台式阿秒源的终端用户操作,研究分子和半导体系统的电子和结构动力学。


- 将双向时间和频率传输推送到可以提高DoD功能的自由空间距离。


- 开发用于大规模并行光谱的模拟现场测试环境,用于在多个光谱区域中使用芯片级频率梳在杂乱的环境中检测多个微量物质。


- 在杂乱的环境中演示了多种微量物质的大尺度平行光谱法的腔增强梳状光谱法。


- 建立和实验验证光子检测的基本交易空间,并为光子检测器创造新的设计,并具有显着的性能指标改进。


- 根据重建的保真度、场景的大小、照明条件、重建时间和投影大小、重量和功率要求等因素,评估复杂3D场景的重建。



4. 项目名称:电子全球化


简介:将研究现有可靠性模型的可扩展性以及在典型使用条件之外运行的元件的新可靠性模型的校准。此外,从理解这些影响中获得的知识将说明需要使用升高的应力老化和筛选工具,从而可以在制造厂中实现更短和更有效的测试时间。


2018财年计划:


- 继续研究常规制造的COTS和GOTS电子元件的高应力效应。



5. 项目名称:超能力真空电子高功率放大器(HAVOC)


简介:超能力真空电子高功率放大器(HAVOC)项目旨在开发新一级宽带、大功率真空电子放大器来加强我们对EM频谱的主导地位,并创造超匹配能力。尺寸、重量和功率(SWaP)将与可重复使用的机载和移动平台保持一致,从而可以提高偏移范围,并以光速接合多个目标。宽带、高功率真空电子放大器技术的实现需要阴极在高电流密度、长寿命、波束相互作用电路中具有宽带宽、高功率处理能力、宽带和低损耗真空窗以及紧凑磁场电子束传输结构等一系列重要改进。 HAVOC放大器将使海陆空通信、遥感和电子战系统处于遥遥领先地位。 HAVOC技术向服务阶段转移的时机将在执行方案初期确定。技术转让工作将采取螺旋式发展进程,以减少风险,并为吸收新技术发展提供机会。项目的基础研究由PE 0601101E项目ES-01资助。


2018财年计划:


- 设计、制造和测试具有高功率承载能力的宽带宽真空窗。


- 研究新型磁性材料和磁体结构,实现紧凑的集成光束聚焦和传输架构。


- 将组件集成到原型放大器中并开始测试。



6. 项目名称:模块化光学孔径建模(MOABB)


简介:模块化光学孔径积木(MOABB)项目试图在大大降低光学系统的尺寸和重量的同时提高转向率。具体来说,MOABB旨在构建可以相干地排列在一个平面上的毫米级光学单元组合,以形成更大更高功率的器件。这些构建块将代替常规光学系统的精密透镜、反射镜和机械部件。MOABB还将开发可扩展的光相控阵列,借鉴RADAR无需机械组件来控制电磁波(如光和无线电)的技术。这些进步将使尺寸和重量减少100倍,转向率提高1000倍。对于诸如LIDAR、激光通信和激光照明等应用,MOABB提供了一个引人注目的机会,用平面的集成系统来代替空白空间和散装零件。


2018财年计划:


- 模拟低损耗光栅设计。


- 展示具有集成放大功能的可扩展光砖。



7. 项目名称:增强原子钟稳定性(ACES)


简介:增强原子钟稳定性(ACES)项目将发展下一代小尺寸、轻重量和低功耗(SWaP)原子钟,关键性能参数改进100X-1000X,采用替代方法进行原子囚禁和盘查,特别关注开发必要组件技术以便在严厉的DoD环境中实现低成本制造和健康部署。ACES将开发芯片级原子钟,实现温度频率系数< 10^-15/°C,漂移< 10^-13/月,不稳定性< 10^-11/sqrt(tau),为了实现这些性能指标,需要将新的授权技术和盘查技术集成到系统中。


2018财年计划:


- 执行功能ACES计时器的实验室论证,满足功耗、回描和不稳定性的第1阶段度量。


- 设计集成物理封装,满足第二阶段尺寸、重量和功率(SWaP)目标。


- 制造和测试一个满足ACES第二阶段SWAP、回溯和老化目标的集成物理封装。



8. 项目名称:耐力计划


简介:MT-15下的耐力工作的重点将是开发和测试集成子系统,如激光子系统,命令子系统,威胁导弹警告子系统,目标采集和跟踪子系统,光束控制和导向子系统,能量储存和电力输送子系统,热管理子系统,机械支撑框架,子系统接口,以及形式/适合/功能黄铜板激光对策的设计,集成和测试。该计划是Excalibur计划中开发的技术的早期应用,并将通过行业过渡。该项目的应用研究预算编号为TT-06项目PE 0602702E。


2018财年计划:


- 为荚式激光武器系统飞行原型开发初步工程设计。


- 进行环境试验以评估在应力振动和温度条件下的性能。



9. 项目名称:多功能光学传感器(MOS)


简介:无线电(RF)对抗扩散,如数字射频存储器(DRFM)已经对数据传感器的有效性提出了挑战。多功能光学传感器(MOS)项目提出了监测、跟踪和执行非合作目标识别的替代方法,并为战斗机和远程打击飞机提供火力控制。该方案利用新兴的高灵敏度焦平面阵列(FPA)和近/中/长波红外波段的紧凑型多频激光系统技术,实现多光学感测系统的开发。


技术挑战包括实现廉价、多频、大格式、光子计数、高带宽接收机,并将其集成到光学传感器套件中与机载设备兼容。 MOS项目旨在推进高级组件和技术支撑全光学机载系统检测、定位和识别对峙范围的目标。


2018财年计划:


- 验证操作范围内第二代原型系统能力的所有模式。


- 将目标测量数据结合到识别算法中,展示操作范围内的多种模式识别。


- 通过设计和分析来验证系统的可扩展性,以实现客观所需的大小、重量和功率。


- 制定路线图和注入点,将能力过渡到近期和远期的空军和海军作战系统。



10. 项目名称:高效超紧凑型激光二极管(EUCLID)


简介:高效超紧凑型激光二极管(EUCLID)项目旨在显著降低激光二极管泵浦模块(DPM)的尺寸,同时提高其电光效率。DPM是光纤激光阵列武器系统的重要组成部分,它将许多低功率激光器输出光合并在与战术有关的距离上进行目标。满足激光制造业的商业DPM具有大型冷却系统,并且对于整合到许多小型DoD平台来说太麻烦了。 EUCLID计划利用热管理组件的进展来设计,构建,测试和展示密集可包装的原型DPM,其尺寸小于其商业同类产品的一半。该程序还将追求改进的光学元件,可以更有效地聚焦来自各个激光二极管的光。所产生的EUCLID DPM可用于采购和集成到超低尺寸,重量和功率光纤激光阵列武器系统中,从而可以集成到各种空军,海军,陆军和导弹防御署平台中。


2018财年计划:







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