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          研判解放軍登陸演習首秀的“龍馬2號”高機動無人越野車技戰術

          新能源情報分析網

          2020年10月10日,央視對解放軍進行的一場登陸演習的軍事報道中首次亮相1款8輪驅動、4搖臂式懸架、遂行戰場輜重勤務輸送任務的“龍馬2號”高機動無人駕駛(有人遙控)越野車。新能源情報分析網自2008年專注與新能源技術軍用化展的延展,在2016年對國內諸多科研院校、整車制造廠商的新能源技術軍用化、戰場環境的無人駕駛技術和控制策路進行持續跟蹤報道。

          將在央視登陸演習視頻中“龍馬2號”高機動無人越野車前部LOGO放大后,幾乎可以識別出“跨越險阻-2018”地面無人挑戰賽等信息。

          “跨越險阻-201X”地面無人平臺挑戰賽由陸軍裝備部主辦,旨在加快陸軍地面無人裝備研發步伐,促進各高校、科研機構、企業的無人智能技術快速發展并轉向實戰化。而2016年舉辦的“跨越險阻-2016”賽事在黑龍江省塔河舉辦,有來自中國科學院、中國兵器工業集團、北京理工大學、國防科技大學等44個單位的99個車隊參與。

          備注:本文僅通過央視視頻截圖和公開發布網絡的相關信息對“龍馬2號”高機動無人越野車技術解讀,最終技術狀態還以官方發布信息為準。

          在2020年9月25日,在襄陽舉辦的2020中國汽車工程學會越野車技術分會暨中國特種車輛與防務技術大會,不僅首次展出“短頭”猛士全封閉載員巡邏車技戰術,還有多款高附加值輪式裝甲車輛。來自北汽、東風和陜汽等車廠軍品部門負責人,以及國內的特種車輛企業、研發中心、高等院校等領導、零部件配套企業的專家和代表600余人參加參與本次大會,共同討論中國特種車輛與防務技術的現狀與發展趨勢,旨在為中國特種車輛和防務技術提供學術理論依據和發展方向指導。

          在此次大會上,來自多家科研院校和整車廠商,展現出不同技術狀態的無人駕駛技術裝備于控制策略構想和實際應用。可以說,中國汽車工程學會越野車技術分會暨中國特種車輛與防務技術大會,已經成為引領整個中國軍警用輪履裝備與新能源驅動技術、無人駕駛控制策略發展的最前沿。

          這款名為“龍馬2號”高機動無人越野車由山河智能裝備股份有限公司研發并制造,早在2018年就參加了“跨越險阻-2018”地面無人平臺挑戰賽。“龍馬2號”高機動無人越野車具備翻閱1200mm高度垂直障礙物、具備跨越2000mm長度的壕溝、最大越野速度35公里/小時;采用機電液一體化驅動技術且第1、4驅動橋擺臂可以進行高度調整,適用于山地、丘陵、溝壑、高大山脈、沙漠荒原、雪原冰川等環境中承擔物資運送任務。

          1、“龍馬2號”高機動無人越野車無人駕駛狀態和有人控制狀態的技術解讀:

          需要注意的是,參加2018年開展的“跨越險阻-2018”賽事和2020年10月參加解放軍登陸作戰演習中的“龍馬2號”高機動無人越野車,采用的是有人遙控及相關技術設定。2019年4月“掌上長沙”發布的《青年工匠吳鈧:主導研制“龍馬二號”,蟬聯比賽冠軍》視頻中展示的“龍馬2號”高機動無人越野車,裝備了用于無人駕駛和自主導航控制的激光雷達。

          以下為2018年“跨越險阻-2018”賽事中“龍馬2號”有人控制系統技術狀態:

          上圖為“龍馬2號”在參加2018年的“跨越險阻-2018”地面無人裝備挑戰賽事中,載具前部技術狀態細節特寫。

          在前部動力艙蓋頂端設定的黑色管路十分清晰,具體功能在后文介紹。位于進氣格柵上端設定1組單通道攝像機;位于第1驅動橋擺臂固定端設定1組毫米波雷達和超聲波雷達探頭。

          上圖為“龍馬2號”在參加2018年的“跨越險阻-2018”地面無人裝備挑戰賽事中,載具后部技術狀態細節特寫。

          白色箭頭:毫米波雷達

          紅色箭頭:兩側各設定1組超聲波雷達探頭

          在參加跨越險阻-2018”地面無人裝備挑戰賽事中,“龍馬2號”完成賽事要求的全部機動科目過程中,全部依靠有人操控進行。上圖中紅色區域為工作人員通過1組控制臺對“龍馬2號”發出前進、轉向、第1、4驅動橋擺臂高度調整指令。

          以下為2019年4月《青年工匠吳鈧:主導研制“龍馬二號”,蟬聯比賽冠軍》視頻中展示的“龍馬2號”無人控制技術狀態:

          在網絡上搜索“龍馬2號”關鍵詞,即可觀看介紹載具設計人員的相關視頻。在這組視頻中,“龍馬2號”的車身焊接最前端設定1組由德國SICK制造的LMS系列寬幅激光雷達組件。而沒有設定任何“遮蔽”或“裝飾”的攝像機布置在進氣格柵上端。

          紅色箭頭:內嵌在進氣格柵上端的單通道攝像機

          黃色箭頭:德國SICK品牌LMS系列寬幅激光雷達

          白色箭頭:左右各設定1組超聲波雷達探頭

          需要注意的是,這組在2019年發布的視頻中,“龍馬2號”在位于前部進氣格柵下端固定的SICK品牌的LMS系列激光雷達,采用以太網傳輸實時信號,可用于戶外惡劣的氣候,采用多次回波技術,可探測前方20-80米以及掃描190-270度車輛與行人,擁有IP67防護等級,內部集成加熱器應對惡劣氣候的加熱系統。

          換句話說,“龍馬2號”沒有裝備2020年普遍采用的頂置360度激光雷達具備的周視掃描能力。這組SICK品牌的LMS系列激光雷達只具備190-270度正向寬幅面掃描能力。

          以下為2020年10央視視頻中參加解放軍登陸演習中“龍馬2號”最新自主導航伴隨技術狀態:

          感謝視頻截圖作者微博注冊用戶@電波震長空XYY

          在2020年10月10日央視軍事報道視頻截圖中清晰可見,“龍馬2號”高機動無人越野車(后文簡稱“龍馬2號”)前端、兩側以及頂端分別布設了視頻感知系統。

          黃色箭頭:位于車身焊接正向、左側各設定1組單通道攝像機(右側也應該設定1組)

          紅色箭頭:位于車身焊接中部安裝1組鋁合金材質的框架疑似用于固定定位系統天線、區域網絡傳輸天線以及周視激光雷達

          藍色箭頭:位于車設焊接正向,或內置2組前照燈

          綠色箭頭:前置散熱格柵用于為動力總成及控制系統散熱

          紅色區域:在車身正向顯著為主粘貼1組標識

          比對視頻截圖中“龍馬2號”在登陸演習中全景狀態,頂置了1組由疑似360度全向激光雷達(紅色箭頭所指)+多通道視頻信息收集系統構成的組件,并設定2組通訊天線(紅色箭頭所指)。

          相對2019年“龍馬2號”前置190-270度激光雷達的無人駕駛系統狀態,2020年“龍馬2號”頂置疑似具備360度周視掃描的激光雷達的無人駕駛技術控制效率更高。

          在狹小的車身焊接內燃油驅動、全電驅動或油電混合驅動動力總成,將會在后文重點解讀。然而基于無人駕駛或有人遙控系統優先保障的考慮,采用全電驅動的線性控制的技術架構,便于進行無人化的發展。而針對整套系統自重、載荷等關鍵數據,以及用于跟隨登陸部隊徒步向前艷陣地縱深機動,提供輜重補給任務,輕量化與低輻射是必須的。

          擴展閱讀1:

          2016年4月,新能源情報分析網發布《無人駕駛與智能控制技術的軍用與民用》一文。就長安汽車在基于 長安悅翔和長安睿騁燃油車基礎上,加裝無人駕駛技術與智能控制策略的實際表現與應用。紅色箭頭所指的就是長安睿騁在前保險杠下端加裝的SICK品牌的LMS系列款激光雷達。

          這臺長安睿騁燃油車在2016年4月完成了從重慶至北京,經過多條高速公路從重慶前往北京,以“真-無人駕駛”狀態(保留駕駛員進行緊急狀況干預)進行超2000公里的實際測試。

          這臺基于SICK品牌的190-270度激光雷達的長安睿騁燃油車,保留了原型車搭載的汽油機和自動變速器同時,加裝GPS導航系統和前置單通道攝像機,但沒有加裝毫米波雷達。

          加裝非周視激光雷達后的長安睿騁在自動駕駛模式最高車速突破40公里/小時,可以在分道線劃分清晰的開放道路進行了轉向、加速、減速、十字路口判斷紅綠燈、跟隨前車緩慢行駛并超越繞行、以及避讓行人(斑馬線)等動作。

          結合在2018年-2019年-2020年3個時間段出現,2種有人遙控和1種自動駕駛技術狀態的“龍馬2號”車型相關分系統的變化,2016年長安睿騁無人駕駛車輛裝備的相關技術和控制策略比對,“龍馬2號”具備有人遙控和無人控制雙重控制策略。在2018年和2020年兩次出現的“龍馬2號”都采用有人遙控技術完成賽事和演習所需的諸多科目。

          鑒于采用汽油機+自動變速器+線性控制驅動模式的長安睿騁,加裝與“龍馬2號”相同類型的SICK品牌190-270度激光雷達和單通道攝像機構成有限度無人駕駛能力。在不同場景下,“龍馬2號”具備采用基于毫米波雷達+超聲波探頭+視頻采集系統,完成有人遙控功能的實現;采用定制周視360度激光雷達(最新狀態),或前置270度激光雷達(早期狀態),與毫米波雷達+超聲波探頭+更完善的視頻采集系統,達成在復雜環境下基于自主控制的無人駕駛技術解決方案的戰術實用化。

          2、“龍馬2號”高機動無人越野車驅動技術解讀:

          在“龍馬2號”高機動無人越野車制造商,山河智能裝備股份有限公司主業的特種裝備產品介紹欄目中顯示:“山河智能依托多年來在工程裝備機電液一體化技術、機器人技術、復雜環境適應性改進等方面的積累,瞄準各種特殊用途、惡劣環境開發量一系列特種裝備。。。。。”

          在2018年、2019年和2020年三個時間段不同場合出現的“龍馬2號”高機動無人越野車,都在前部動力艙蓋上端安裝了1組排氣管路(白色區域),幾乎可以確定用于柴油機運轉。

          通過對《青年工匠吳鈧:主導研制“龍馬二號”,蟬聯比賽冠軍》視頻中出現的“龍馬2號”高機動無人越野車側向的懸架細節研讀,在第1和第2驅動橋間、在第2和第3驅動橋間、在第3和第4驅動橋間,分別設定6組(3+3)外置液壓閥(泵)體或驅動電機。而每組外置閥(泵)體或驅動電機又有起碼3組電力線纜和高壓管路關聯。

          紅色箭頭:用于驅動第1驅動橋擺臂角度的可調行程油壓缸體(橫向伸縮)

          黃色箭頭:固定在第1、2驅動橋間的外置液壓閥體或驅動電機的高壓線纜

          藍色箭頭:固定在第1、2驅動橋間的外置液壓閥體或驅動電機的電力線纜

          感謝視頻截圖作者微博注冊用戶@電波震長空XYY

          新能源情報分析網注意到,在2020年10月10日央視視頻中,“龍馬2號”高機動無人越野車采用大尺寸越野用輪胎行駛在路況松軟的沙土地面。第1和第4驅動橋采用可調節高度的擺臂+外置可調行程的液壓減震系統;第2和第3驅動橋采用固定高度且不具備減震的架構,且在第2、3驅動橋間設定1組外置液壓閥(泵)體或外置驅動電機。

          紅色箭頭:全部8條驅動輪處于全時驅動狀態

          白色箭頭:固定在車身焊接之外的平衡減震系統,用于主動提升第1、4驅動橋擺臂的角度

          黃色箭頭:與平衡減震器套筒關聯的搖臂式懸架(支臂)

          藍色箭頭:在搖臂內置的傳動半軸用于輸出扭矩至輪邊

          綠色箭頭:疑似輸出大功率扭矩用于驅動的外置液壓閥體或驅動電機

          上圖為跨越障礙時,“龍馬2號”高機動無人越野車(右側)第2、3組外置液壓閥(泵)體或驅動電機及相關管路細節狀態特寫。

          紅色箭頭:固定在車身焊接的第2組外置液壓閥(泵)體細節或驅動電機特寫

          黃色箭頭:固定在第4驅動橋擺臂外側的液壓閥(泵)體細節或驅動電機特寫

          需要特別注意的是,“龍馬2號”首先具備8組驅動輪全部與地面接觸并輸出動力的驅動模式;其次具備第1、4驅動橋擺臂放到最低姿態,第2、3驅動橋懸空的第1種技術狀態的4組驅動輪輸出動力的驅動模式;以及具備第1、4驅動橋擺臂放到最高姿態,第2、3驅動橋與地面接觸的第2種技術狀態的4組驅動輪輸出動力的驅動模式。

          在以第2種技術狀態的4組驅動輪輸出動力的驅動模式時,第4驅動橋的2組驅動輪仍然輸出動力應對跨越垂直障礙。

          不過根據對相關視頻中“龍馬2號”在不同驅動模式下行駛姿態研讀和判定,處于2種技術狀態的4輪輸出動力模式,其他4組驅動輪依舊處于“空轉”狀態,仍然具備扭矩輸出狀態。

          通過這一系列驅動輪狀態和不具備轉向機構等技術狀態解析,“龍馬2號”起碼可以確定的是采用全時8驅且軸間差速轉向的技術解決方案。而不能確定的是,“龍馬2號”8組驅動輪采用液壓驅動,還是全電驅動以及全部動力采用純粹的燃油發動機,EV驅動,還是增程式油電混合驅動。

          上圖為“龍馬2號”高機動無人越野車的第1、4組驅動橋擺臂的外置可調節程的油壓減震器被拉伸至最大行程狀態,第2、3驅動橋4組驅動輪被“駕空”的第1種技術狀態的4組驅動輪輸出動力的驅動模式。

          上圖為“龍馬2號”高機動無人越野車的第1、4組驅動橋擺臂的外置可調節程的油壓減震器被壓縮至最小行程狀態,只有第2、3驅動橋4組驅動輪著地行駛的第2種技術狀態的4組驅動輪輸出動力的驅動模式。

          紅色箭頭:負責第1、2驅動橋的第1組外置液壓閥體或驅動電機

          黃色箭頭:從第1組外置液壓閥體或驅動電機通過2組傳動半軸負責第1、2驅動橋驅動

          黑色箭頭:負責第3、4驅動橋的第1組外置液壓閥體或驅動電機

          綠色箭頭:從第3組外置液壓閥體或驅動電機通過2組傳動半軸負責第3、4驅動橋驅動

          藍色箭頭:第2組外置液壓閥體或驅動電機負責第2組外置可調行程的液壓減震器的伸縮動作

          上圖為新能源情報分析網結合“龍馬2號”高機動無人越野車的2018年、2019年和2020年三個時間段載具系統狀態綜合研判的驅動系統簡圖。

          紅色箭頭:柴油發動機(內燃機)

          藍色箭頭:發電機

          綠色區域:通過2+2組傳動半軸向第1、2驅動橋(4組驅動輪)輸出扭矩的第1組外置液壓閥體或驅動電機

          黃色區域:通過2+2組傳動半軸向第3、4驅動橋(4組驅動輪)輸出扭矩的第3組外置液壓閥體或驅動電機

          黑色區域:通過2組外置液壓閥體或驅動電機向左右各1組外置可調節程的油壓減震器輸出動力負責第1、4驅動橋擺臂姿態調整

          “龍馬2號”高機動無人越野車只有第1、4驅動橋的擺臂進行一定幅度的高度調節,第2、3驅動橋完全固定在車身焊接且不具備高度調節。無形中降低了整車具備大幅運動的機構復雜程度。

          因此,新能源情報分析網更傾向于“龍馬2號”高機動無人越野車采用增程式油電混合驅動技術,并且內燃機將一部分動力用于伺服第1、4驅動橋外置液壓缸體;一部分動力通過發電機轉化為電力,用于驅動6組外置液壓閥體或驅動電機,負責載具行進。

          首次亮相于“跨越險阻-2018”地面無人裝備挑戰賽事的“龍馬2號”高機動無人越野車,因為差速轉向功能的設定,每側4組驅動輪勢必要進行單獨驅動。結合“龍馬2號”的具備的1種8X8驅動、2種4X4驅動模式中的驅動輪狀態,極有可能采用的是外置3+3組驅動電機,而不是液壓閥體。

          擴展閱讀2:

          上圖左側為搖臂式6驅軍用無人突擊裝備第3驅動橋的輪邊傳動系統細節特寫。1組軸間電機+3組差速器+3組傳動軸,用于單側3組驅動輪扭矩傳遞;3組傳動半軸設定在3組搖臂內,將動力輸出至輪端。

          上圖右側為“龍馬2號”高機動無人越野車第1驅動橋的輪邊傳動系統細節。輪圈與輪轂之間存在“浪費”較大空間,理論上可以用來布置功率更大的輪邊電機。

          無論搖臂式6驅軍用無人突擊裝備,還是“龍馬2號”高機動無人越野車,如果換裝輪邊電機起碼在驅動模式上會更多樣性,也帶來了更好的機動性。換句話說,以2018年中國新能源全產業鏈狀態看,已經具備量產用于2噸級乘用車,最大輸出功率180千瓦級“3合1”電驅動系統。但是,這種主要用于軸間驅動的電機,但受限于簧下質量和尺寸都不能布置在對空間要求高的輪端位置(輪轂內)。

          用分布式電驅動來解決多軸車復雜的車橋結構與機械傳動效率低,已經是業界普遍認同的方式。分布式驅動系統分為輪邊驅動、輪轂驅動,這兩種方式一字之差,卻又天壤之別,輪邊驅動保住了性能,但車輛空間利用率存在瑕疵,輪轂電機空間利用率高、通過性好,簧下質量卻很難突破,針對這個情況,國內各知名高校、電驅動供應廠商都已經開始對電機的工藝、結構進行深入研究,尋求更小的體積、更低的自重以獲取更大的功率密度,風靡汽車圈的扁線電機或許能帶來一點幫助。

          至2018年,國內就有廠商突破國外生產設備封鎖,推出基于扁線繞組的驅動電機及成熟的車載解決方案,電機工藝走在世界前列,參數超過現有進口在售產品。在狹小空間內就能最大程度提升車輛性能。扁線電機的效率也較傳統電機更高,更重要的是,采用扁線電機能為電動輪中的減速、剎車結構爭取寶貴的軸向空間。

          相信,隨著小型化、輕量化和高效化的輪邊電驅動系統的普及,獲將在“跨越險阻-2020”地面無人裝備挑戰賽中,將會出現更加貼近實戰需求的載荷更大、通過性更好的全電驅動無人駕駛武器系統。

          3、“龍馬2號”高機動無人越野車戰術解讀:

          在2018年“跨越險阻-2018年”地面無人裝備賽事中,“龍馬2號”高機動無人越野車后部設定的運輸平臺滿載符合,完全部賽事并獲得優秀名次。

          在2020年10月10日播放的央視登陸演習視頻中,全副武裝的步兵跟隨在“龍馬2號”后部向“島”內縱深前進。“龍馬2號”的后部也“滿載”用于后勤補給的輜重。

          “龍馬2號”高機動無人越野車并具備主動攻擊的能力,但是在諸如登陸作戰等“實用場景”下,通過無人駕駛與有人遙控的方式,伴隨突擊步兵提供行進間防護、彈藥和淡水等必備的運輸和不及確是一種全新的戰術。

          筆者有話說:

          在2018年舉辦的“跨越險阻-2018”地面無人系統挑戰賽中,不僅出現了由北汽(藍色箭頭所指)、東風(黃色箭頭所指)、陜汽和一汽等廠商制造的現役軍用裝備改型而來的輪式無人裝備,還出現了由現役履帶裝備改型,具備更具實戰應用的履帶式無人駕駛攻擊系統(紅色箭頭所指)。而采用搖臂式輪式無人裝備,依舊是參賽主力類型。

          相對“跨越險阻-2014”和“跨越險阻-2016”賽事中采用燃油驅動裝備為主,“跨越險阻-2018”賽事中的更多裝備切換為增程式油電混合與全電驅動。

          首次在登陸作戰演習中亮相的“龍馬2號”高機動無人越野車,顯性的用途為跟隨和保障,隱形的內容傳達出軍隊已經十分重視無人駕駛和新能源技術軍用化,為實戰帶來的多元化戰術實施的靈活性。

          遺憾的是,截止2020年10月10日在央視軍事頻道出現的“龍馬2號”高機動無人越野車,依舊處于2018年時“跨越險阻-2018”賽事,采用結構復雜的傳動半軸+驅動電機系統。

          如果在2018年-2020年期間,換裝結構更為緊湊,效率更高的輪轂電驅動系統;強化增程式油電混合驅動系統的動力電池能量密度(降低自重提同時再次升能量密度);增加集群跟隨功能的無人駕駛技術控制策略;將使“龍馬2號”高機動無人越野車的戰術打擊能力從保障登陸輜重補給戰術能力,向具備登陸后遂行高強度城市巷戰防護與打擊能力的重要提升。

          新能源情報分析網評測組出品

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            三菱 歐藍德

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            評分69
            部分拆解

            豐田 漢蘭達

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