การประยุกต์ใช้และการพัฒนากลไกที่ผลิตในประเทศใน UAV ทางทหาร

ในฐานะที่เป็นอุปกรณ์หลักสำหรับการสำรวจสนามรบสมัยใหม่ การโจมตี และการปฏิบัติการร่วมกัน เพดานประสิทธิภาพของอากาศยานไร้คนขับทางทหาร (UAVs) ขึ้นอยู่กับความสามารถในการควบคุมอย่างอิสระและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของส่วนประกอบหลักของพวกมัน โมดูลหลักแบบบูรณาการ ซึ่งเป็น "แกนภาพ" ของระบบอิเล็กทรอนิกส์การบินของ UAV มีหน้าที่สำคัญ เช่น การถ่ายภาพความละเอียดสูง การรู้จำเป้าหมาย และการระบุตำแหน่งที่แม่นยำ และเคยถูกผูกขาดโดยแบรนด์ต่างประเทศมาเป็นเวลานาน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาในด้านการผลิตออปติกในประเทศ การกลึงที่แม่นยำ และเทคโนโลยีอัลกอริธึม โมดูลหลักแบบบูรณาการที่ผลิตในประเทศได้ค่อยๆ ทำลายอุปสรรคทางเทคโนโลยี ประสบความสำเร็จในการก้าวกระโดดจากการทดแทนการนำเข้าไปสู่การอัปเกรดอย่างอิสระในด้านอากาศยานไร้คนขับทางทหาร กลายเป็นการสนับสนุนที่สำคัญในการรับประกันความมั่นคงของชาติและส่งเสริมการทำให้เป็นท้องถิ่นของอุปกรณ์ UAV บทความนี้จะเจาะลึกถึงสถานการณ์การใช้งาน การพัฒนาเทคโนโลยี และทิศทางการพัฒนาที่อนาคตของโมดูลหลักแบบบูรณาการที่ผลิตในประเทศในอากาศยานไร้คนขับทางทหาร

โดรนทหารปฏิบัติการในสภาพแวดล้อมสุดขั้ว รวมถึงระดับความสูงมาก อุณหภูมิต่ำ การสั่นสะเทือนสูง และการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าสูง นอกจากนี้ยังมีความต้องการที่เข้มงวดสำหรับความสามารถในการพรางตัว ความเสถียร ความแม่นยำ และการควบคุมอัตโนมัติ สิ่งนี้กำหนดให้ระบบหลักแบบบูรณาการของโดรนต้องมีประสิทธิภาพเหนือกว่าขีดจำกัดของแอปพลิเคชันพลเรือน เพื่อตอบสนองความต้องการในการปรับตัวที่เฉพาะเจาะจง

โดรนทหารมักจะทำภารกิจต่างๆ เช่น การสำรวจในที่สูง การลาดตระเวนชายแดน และการโจมตีในสนามรบ ซึ่งต้องเผชิญกับอุณหภูมิที่หลากหลายตั้งแต่ -40℃ ถึง 60℃ การสั่นสะเทือนจากกระแสลมที่สูงในที่สูง และสภาพอากาศที่ซับซ้อน กลไกหลักแบบรวมที่ผลิตในประเทศช่วยเพิ่มความสามารถในการปรับตัวต่อสภาพแวดล้อมผ่านการปรับปรุงวัสดุและการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้าง เปลือกของโดรนสร้างจากโลหะผสมไทเทเนียมที่มีความแข็งแรงสูงและวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการสั่นสะเทือนและแรงกระแทก กระบวนการปิดผนึกเลนส์ออptical ได้รับการปรับปรุงเพื่อให้ได้ระดับการกันน้ำและกันฝุ่นที่ IP67 หรือสูงกว่า ป้องกันไม่ให้ฝน หิมะ และทรายมีผลกระทบต่อเส้นทางแสง โมดูลการปรับอุณหภูมิที่ปรับตัวได้ โดยการใช้ฟิล์มทำความร้อนและโครงสร้างการระบายความร้อนร่วมกัน ป้องกันไม่ให้เกิดความล้มเหลวของแกนกลางจากการควบแน่นที่อุณหภูมิต่ำหรือการโอเวอร์ฮีตที่อุณหภูมิสูง เพื่อให้การทำงานต่อเนื่องและเสถียรในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

โดรนทหารประเภทสำรวจต้องสามารถจับภาพรายละเอียดความละเอียดสูงในระยะไกลและในสภาพแสงน้อย ขณะที่โดรนประเภทโจมตีต้องสามารถล็อกเป้าหมายได้อย่างแม่นยำและนำทางการใช้งานอาวุธได้ ซึ่งต้องการกลไกหลักที่รวมกันที่มีความสามารถในการถ่ายภาพความละเอียดสูงในสภาพแสงน้อยและการโฟกัสอย่างรวดเร็ว โมดูลโดรนที่ผลิตในประเทศโดยทั่วไปมีเซ็นเซอร์ CMOS ขนาด 1/1.8” หรือใหญ่กว่านั้น รองรับการถ่ายภาพความละเอียดสูง 4K โมเดลระดับสูงบางรุ่นสามารถทำให้มีความสว่างขั้นต่ำที่ 0.0001 Lux ร่วมกับเลนส์ซูมที่มีรูรับแสงกว้างและโมดูลการส่องสว่างอินฟราเรด ทำให้สามารถถ่ายภาพได้ในทุกสภาพอากาศทั้งกลางวันและกลางคืน ในขณะเดียวกัน เพื่อหลีกเลี่ยงการตรวจจับจากศัตรู โมดูลเหล่านี้ใช้การออกแบบที่ใช้พลังงานต่ำและเทคโนโลยีการส่องสว่างที่ลับๆ แสงที่นุ่มนวลสามารถปรับได้อย่างไดนามิก เพื่อขจัดการบิดเบือนของแสงสีแดง จึงทำให้สมดุลระหว่างคุณภาพการถ่ายภาพและความลับของโดรน

ยุทโธปกรณ์ทางทหารต้องการระดับความเป็นอิสระและการควบคุมส่วนประกอบหลักในระดับสูงมาก เพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยง เช่น ช่องโหว่ที่อาจถูกใช้ประโยชน์ (backdoors) และการหยุดชะงักของห่วงโซ่อุปทานที่เกิดจากส่วนประกอบที่นำเข้า กลไกหลักแบบบูรณาการที่ผลิตในประเทศบรรลุการวิจัยและพัฒนาอิสระและการผลิตส่วนประกอบสำคัญ เช่น เลนส์ออปติคัล, เซ็นเซอร์, ชิป ISP และมอเตอร์ขับเคลื่อน ผ่านการทดแทนส่วนประกอบหลักภายในประเทศ ทำให้ไม่ต้องพึ่งพาแบรนด์ต่างประเทศ เช่น Sony และ Panasonic ในขณะเดียวกัน เพื่อตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมที่มีการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าสูงในสนามรบ กลไกหลักได้ปรับปรุงการออกแบบวงจรและนำเทคโนโลยีการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามาใช้เพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการป้องกันการรบกวน เพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณภาพจะไม่ถูกดักจับหรือดัดแปลง และรับประกันการส่งและดำเนินการคำสั่งรบของโดรนได้อย่างแม่นยำ

ด้วยเทคโนโลยีที่เติบโตขึ้น ชิปแกนหลักแบบบูรณาการที่ผลิตในประเทศได้ถูกนำไปปรับใช้กับโดรนทางทหารหลากหลายประเภทอย่างแพร่หลาย รวมถึงระบบสอดแนม ระบบโจมตี และระบบสงครามอิเล็กทรอนิกส์ กลายเป็นแกนหลักในการสนับสนุนการเพิ่มประสิทธิภาพการรบของยุทโธปกรณ์ สถานการณ์การใช้งานทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท:

การสำรวจและการเฝ้าระวังเป็นภารกิจหลักของ UAV ทางทหาร ชิปหลักที่ผลิตในประเทศซึ่งมีการถ่ายภาพความละเอียดสูงและประสิทธิภาพที่เสถียร ได้กลายเป็นอุปกรณ์มาตรฐานสำหรับ UAV ที่ใช้ในการสำรวจเชิงยุทธศาสตร์และเชิงกลยุทธ์ ใน UAV ที่ใช้ในการลาดตระเวนชายแดน ชิปหลักสนับสนุนการซูมออปติคัล 10x ถึง 30x ทำให้สามารถจับภาพรายละเอียดของบุคลากรและยานพาหนะจากระยะไกลได้ โดยร่วมกับอัลกอริธึมการรู้จำเป้าหมาย AI มันสามารถล็อคและติดตามเป้าหมายที่น่าสงสัยได้โดยอัตโนมัติ ใน UAV ที่ใช้ในการสำรวจในระดับสูงและมีความทนทานต่อการใช้งานนาน ชิปหลักได้รวมโมดูลการถ่ายภาพหลายสเปกตรัม ซึ่งสามารถเจาะผ่านควันและเมฆเพื่อให้ได้ข้อมูลข่าวสาร เช่น แผนที่ภูมิประเทศและการจัดวางทางทหาร ซึ่งสนับสนุนการตัดสินใจในการต่อสู้ ตัวอย่างเช่น UAV สำหรับการสำรวจและโจมตี Rainbow-4 และ Wing Loong-2 ที่ผลิตในประเทศในตอนแรกใช้ชิปหลักที่นำเข้า แต่ตอนนี้ได้ค่อยๆ เปลี่ยนมาใช้รุ่นที่ผลิตในประเทศ ซึ่งมีความแม่นยำในการถ่ายภาพและความเสถียรที่เปรียบเทียบได้กับผลิตภัณฑ์ต่างประเทศที่คล้ายกัน

โดรนที่รวมการสำรวจและการโจมตีต้องสร้างสมดุลระหว่างการสำรวจและการระบุเป้าหมายกับการชี้นำการโจมตี โดยมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับความสามารถในการตอบสนองอย่างรวดเร็วและการระบุตำแหน่งที่แม่นยำของกลไกหลักที่รวมกัน กลไกหลักที่ผลิตในประเทศสามารถทำให้การโฟกัสรวดเร็วในระดับมิลลิวินาทีผ่านกลไกการโฟกัสและการซูมที่ได้รับการปรับแต่ง ร่วมกับโมดูลการระบุตำแหน่งแบบดูอัลโหมด GPS/BeiDou สามารถทำเครื่องหมายพิกัดเป้าหมายได้อย่างแม่นยำ ในขณะเดียวกันยังรวมอัลกอริธึมการปรับภาพเพื่อชดเชยการสั่นสะเทือนจากการบินของโดรนและการรบกวนจากกระแสลม เพื่อให้ได้ภาพที่เสถียรหลังจากการล็อกเป้าหมาย ซึ่งให้การชี้นำที่แม่นยำสำหรับขีปนาวุธจากอากาศสู่พื้นและระเบิดที่มีการชี้นำที่แม่นยำ ในสถานการณ์การต่อสู้จริง โดรนที่ติดตั้งกลไกหลักที่ผลิตในประเทศสามารถล็อกเป้าหมายขนาดเล็กที่อยู่ห่างออกไปหลายกิโลเมตร เสร็จสิ้นกระบวนการปิดลูปของการสำรวจ การระบุ การโจมตี และการประเมินความเสียหาย ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการต่อสู้ได้อย่างมีนัยสำคัญ

ใน UAVs ที่ใช้การต่อต้านอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนประกอบหลักที่ผลิตในประเทศและโมดูลการรบกวนทางอิเล็กทรอนิกส์ทำงานร่วมกันเพื่อล็อกตำแหน่งของเรดาร์ศัตรูและอุปกรณ์สื่อสารผ่านการถ่ายภาพความละเอียดสูง นอกจากนี้ ใน UAVs ขนาดเล็กที่มีวัตถุประสงค์พิเศษ (เช่น UAVs ที่พกพาได้) ส่วนประกอบหลักจะมีการออกแบบให้มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา โดยมีน้ำหนักควบคุมอยู่ภายใน 100 กรัม เพื่อให้เหมาะสมกับพื้นที่ติดตั้งที่จำกัดของ UAVs ในขณะที่ยังคงความสามารถในการถ่ายภาพความละเอียดสูง เพื่อให้มุมมองสนามรบระยะใกล้สำหรับทหารแต่ละคน นอกจากนี้ ใน UAVs ที่มีภารกิจพิเศษ เช่น UAVs ต่อต้านเรือดำน้ำและ UAVs ค้นหาและช่วยเหลือ ส่วนประกอบหลักสามารถรวมโมดูลการถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรดเพื่อให้สามารถทำฟังก์ชันต่างๆ เช่น การตรวจจับเป้าหมายใต้น้ำและการค้นหาและช่วยเหลือบุคคลที่สูญหาย ขยายขอบเขตการปฏิบัติการและการสนับสนุนของ UAVs

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การประยุกต์ใช้ส่วนประกอบหลักแบบบูรณาการที่ผลิตภายในประเทศในด้านอากาศยานไร้คนขับทางการทหารได้ขยายตัวลึกซึ้งขึ้นเรื่อยๆ โดยได้รับประโยชน์จากความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยีหลัก อย่างไรก็ตาม ยังคงเผชิญกับข้อบกพร่องบางประการ ซึ่งจำกัดการอัปเกรดไปสู่การพัฒนาขั้นสูงและหลากหลายรูปแบบ

ในด้านการออกแบบออพติคัล ผู้ผลิตในประเทศได้มีความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการเตรียมและการประมวลผลของเลนส์อสมมาตรและกระจกที่มีการกระจายต่ำสุด โดยสามารถพัฒนา R&D ของชุดเลนส์ซูมได้อย่างอิสระ และทำลายการปิดกั้นทางเทคโนโลยีจากต่างประเทศในส่วนประกอบออพติคัลระดับสูง ในด้านเซนเซอร์ ผู้ผลิตเซนเซอร์ CMOS ในประเทศได้เริ่มเปิดตัวผลิตภัณฑ์ที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่และความไวสูง โดยบางรุ่นมีประสิทธิภาพใกล้เคียงกับระดับสูงสุดในระดับสากล ทำลายการผูกขาดของเซนเซอร์ซีรีส์ IMX ของ Sony ในระดับอัลกอริธึม บริษัทในประเทศได้พัฒนาอัลกอริธึมสำหรับการรวมภาพ การรู้จำเป้าหมายด้วย AI และการประมวลผลป้องกันการรบกวนได้อย่างอิสระ ทำให้เกิดการบูรณาการอย่างลึกซึ้งระหว่างโมดูลกล้องและระบบการต่อสู้ UAV ทางทหาร เพิ่มขีดความสามารถในการต่อสู้ที่ชาญฉลาด นอกจากนี้ การอัปเกรดในเทคโนโลยีการผลิตที่แม่นยำได้ขับเคลื่อนการปรับปรุงในความแม่นยำของโครงสร้างกลไกของโมดูลกล้อง โดยควบคุมช่องว่างการส่งผ่านของกลไกซูมและโฟกัสให้ถึงระดับไมโครเมตร เพื่อตอบสนองความต้องการการถ่ายภาพที่มีความแม่นยำสูงของ UAVs

แม้ว่าอัตราการผลิตในประเทศจะเร่งตัวขึ้น แต่ยังคงมีความท้าทายหลักสามประการ: ประการแรก ยังมีช่องว่างในเซ็นเซอร์ระดับสูงและชิปหลัก ตัวอย่างเช่น ผลิตภัณฑ์ในประเทศล้าหลังมาตรฐานสากลในด้านประสิทธิภาพการแปลงแสงไฟฟ้าและการควบคุมเสียงรบกวนสำหรับเซ็นเซอร์ที่มีความละเอียด 8K ซึ่งจำเป็นสำหรับ UAV ทหารระดับสูงบางรุ่น นอกจากนี้ ชิป ISP บางตัวยังขาดพลังการประมวลผลที่เพียงพอและความสมดุลในการใช้พลังงาน ประการที่สอง มีความไม่สอดคล้องกันในการผลิตจำนวนมาก อุปกรณ์ทหารต้องการความสอดคล้องที่มีความแม่นยำสูงมากสำหรับชิ้นส่วน ระดับการทำงานอัตโนมัติและระบบควบคุมคุณภาพของสายการผลิตของผู้ผลิตในประเทศบางรายยังไม่สมบูรณ์ ทำให้เกิดความผันผวนของประสิทธิภาพในชิ้นส่วนหลักระหว่างการผลิตจำนวนมาก ประการที่สาม เทคโนโลยีการรวมสเปกตรัมหลายช่วงล้าหลัง ส่วนประกอบหลักระดับสูงจากต่างประเทศได้บรรลุการรวมภาพสเปกตรัมหลายช่วงในแสงที่มองเห็นได้ อินฟราเรด และอัลตราไวโอเลต ในขณะที่ผลิตภัณฑ์ในประเทศส่วนใหญ่พึ่งพาการถ่ายภาพสเปกตรัมเดียว ทำให้ยากต่อการตอบสนองความต้องการการสอดแนมหลายมิติในสภาพแวดล้อมสนามรบที่ซับซ้อน

ในอนาคต ด้วยการปรับปรุงความต้องการด้านการป้องกันประเทศและการพัฒนาเทคโนโลยี ส่วนประกอบหลักที่ผลิตในประเทศจะพัฒนาไปสู่การพัฒนาระดับสูง ปัญญาประดิษฐ์ และการพัฒนาที่รวมเป็นหนึ่ง ซึ่งจะช่วยเสริมการปรับปรุงอุปกรณ์ UAV ทางทหาร ในด้านการพัฒนาระดับสูง จะมุ่งเน้นไปที่การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยี 8K ultra-high-definition ความแม่นยำระดับ sub-pixel และการรวมสเปกตรัมหลายช่วง ซึ่งจะช่วยทำลายอุปสรรคในการผลิตเซ็นเซอร์และชิประดับสูงในประเทศ และเปิดตัวส่วนประกอบหลักที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งเหมาะสำหรับโดรนที่มีความสูง ความเร็วสูง และการพรางตัว โดยปรับปรุงความแม่นยำในการถ่ายภาพและความสามารถในการอยู่รอดในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนและระยะไกล ในด้านปัญญาประดิษฐ์ การรวมกันอย่างลึกซึ้งของ AI และเทคโนโลยีการเรียนรู้ของเครื่องจะช่วยให้ฟังก์ชันต่างๆ เช่น การจำแนกประเภทเป้าหมายโดยอัตโนมัติ การประเมินระดับภัยคุกคาม และการคาดการณ์เส้นทางแบบไดนามิก ซึ่งจะขับเคลื่อนการอัปเกรดของส่วนประกอบหลักจาก "การถ่ายภาพแบบพาสซีฟ" ไปสู่ "การรับรู้แบบแอคทีฟ" โดยสร้างวงปิดอัจฉริยะร่วมกับระบบการต่อสู้ของโดรน ในด้านการรวมเป็นหนึ่ง จะมีการออกแบบแบบโมดูลาร์ โดยรวมฟังก์ชันการถ่ายภาพ การระบุพิกัด การนำทาง และการต่อต้านอิเล็กทรอนิกส์เข้าด้วยกันในหน่วยเดียว ซึ่งจะทำให้เกิดการรวมกันอย่างสูงระหว่างส่วนประกอบหลักและระบบอิเล็กทรอนิกส์และระบบอาวุธของโดรน ลดขนาดและการใช้พลังงาน และปรับให้เข้ากับโดรนทางทหารหลายประเภทมากขึ้น

ในเวลาเดียวกัน การสนับสนุนจากนโยบายและความร่วมมือระหว่างอุตสาหกรรม-วิชาการ-การวิจัยจะเร่งการถ่ายโอนเทคโนโลยี ผู้ผลิตในประเทศจะร่วมมืออย่างลึกซึ้งกับสถาบันวิจัยและบริษัททหารเพื่อสร้างห่วงโซ่อุตสาหกรรมที่ครบถ้วนตั้งแต่การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีหลักไปจนถึงการผลิตจำนวนมาก ซึ่งจะช่วยปรับปรุงระดับการอุตสาหกรรมและความสามารถในการแข่งขันในตลาดของชิ้นส่วนหลักที่ผลิตในประเทศ และเสริมสร้างรากฐานสำหรับการควบคุมอย่างอิสระของอุปกรณ์โดรนทางทหาร

การเพิ่มขึ้นของโมดูลควบคุมแบบรวมที่ผลิตในประเทศไม่เพียงแต่ทำลายการผูกขาดของแบรนด์ต่างประเทศในส่วนประกอบหลักของโดรนทางทหาร แต่ยังกลายเป็นแรงขับเคลื่อนที่สำคัญในการทำให้เกิดการใช้เทคโนโลยีในประเทศและการอัปเกรดอย่างชาญฉลาดของอุปกรณ์โดรนของประเทศเรา จากการสอดแนมและการเฝ้าระวังไปจนถึงความสามารถในการสอดแนมและโจมตีแบบรวม จากการลาดตระเวนชายแดนไปจนถึงการปฏิบัติการในสนามรบ โมดูลควบคุมที่ผลิตในประเทศ ด้วยประสิทธิภาพที่เสถียรและการควบคุมที่เป็นอิสระ ได้มอบความสามารถในการต่อสู้และความอยู่รอดที่แข็งแกร่งขึ้นให้กับโดรนทางทหาร แม้ว่าจะมีความท้าทายในด้านเทคโนโลยีขั้นสูง แต่ด้วยการลงทุนอย่างต่อเนื่องในงานวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีและการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องของห่วงโซ่อุตสาหกรรม โมดูลควบคุมแบบรวมที่ผลิตในประเทศจะต้องประสบความสำเร็จในการก้าวกระโดดจาก "การตาม" เป็น "การนำ" ซึ่งจะให้การสนับสนุนที่มั่นคงยิ่งขึ้นสำหรับการปรับปรุงกองทัพของประเทศเรา