烏克蘭驚現豐田無人車!用星鏈控制還能搞自殺式襲擊?_風聞
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豐田無人駕駛軍車
咱們都知道,俄烏戰爭打到今天,戰場上無論出現什麼,我們都已經不驚訝了。但是吧,最近烏克蘭出現的一款新裝備,還是刷新了我們的認知:一輛無人駕駛汽車!
很多人都驚了,啥?高階智駕技術已經普及到烏克蘭了嗎?

▲後方駕駛員
淡定淡定,大家想多了,其實這玩意還遠遠談不上智駕,只是個用豐田皮卡改裝而成的遙控車而已。
那麼,有人駕駛的汽車,是怎麼改裝成無人駕駛汽車的呢?

首先,我們要明確一點,這種改裝其實並不難,一個機電本科生完全搞得定。

▲二戰時期德軍的“歌莉婭”遙控坦克
一輛汽車,無非就5個需要人工操控的關鍵功能部件:方向盤、油門、剎車、掛擋、手剎。
要想實現遠程遙控,只需要把這5個功能部件的動作,由人的動作,改成遙控動作就行了。
那麼問題來了,如何改呢?
如果是過去純機械動作的老車,這種改裝會非常麻煩,需要安裝一堆伺服電機和電磁繼電器,對各個部件實施物理控制。

▲一些殘疾人使用的汽車上,有剎車和油門的手動改裝套件
但是還好,汽車發展到今天,這5個功能部件大部分都已經電子化了,那麼只需要跳過原來的機械部分,直接對其中的電子控制部件下達指令,就能實現電子遠程控制了。
以方向盤為例,過去的方向盤都是機械傳動的,你轉動方向盤時,要通過十字萬向驅動軸來驅動汽車轉向器。

但現在,方向盤已經有了電動機械式助力轉向系統(EPS),取代了原來的液壓助力系統的液壓泵、液壓管路、轉向管柱閥體等結構,可以直接將電機產生的助力傳遞到轉向系統上。

所以,完全就可以在EPS系統上做文章,把原來的電動助力系統,接上遙控模塊。這樣遙控模塊依據遙控轉向盤的扭矩、轉動方向和車速等數據,向伺服電機發出控制指令,使伺服電機輸出相應大小及方向的扭矩,這樣不就能遠程控制方向了?

還有電子油門系統,主要由油門踏板、踏板位移傳感器、ECU(電子控制單元)和油門執行器四大部分組成。當司機踩下油門踏板時,踏板位移傳感器會實時檢測踏板的位移量,並將其轉換為電信號。這個電信號會傳遞給ECU,ECU根據這個信號以及車輛當前的狀態(如車速、發動機轉速等)來計算所需的油門開度。
既然如此,我直接將遙控模塊接入ECU,就能實現遠程用電子信號來控制油門了。

同樣的道理,過去的剎車,由助力器、真空泵等液壓機械部件組成,而現在呢?已經有了線控剎車,由電信號驅動液壓系統產生剎車力,因為電驅動響應更快,所以制動效果更加靈敏。
那麼變速箱怎麼辦呢?不用擔心,現在也有了電子無級變速(E-CVT)變速箱,E-CVT其實並不是傳統意義上的齒輪變速箱,而是融合了電機,太陽輪與1號電機相連,行星架與發動機飛輪相連,齒圈同時與2號電機和E-CVT輸出軸相連,通過控制1號和2號電機,就能實現發動機飛輪端輸入軸和齒圈輸出軸之間傳動比的連續變化。
E-CVT工作原理並不複雜,但電控單元的機電協調邏輯較為複雜,所以同樣需要ECU的預設參數來實現絲滑變速。

至於手剎嘛,那就更不是問題了,電子手剎系統已經普及很多年了。此外像雨刮器、車燈、雙閃以及轉向燈等功能,都可以電子化控制。
所以,當方向盤、油門、剎車、掛擋、手剎都實現了電子控制的時候,只需要加裝一塊工控板統一協調各個系統的電信號,就能實現汽車的遙控駕駛。

▲烏軍對豐田車的改裝
遙控站的設計也非常簡單,直接買一套遊戲廳中常見的模擬駕駛平台就行了,只需要將動作轉化為電信號,接入遙控設備就行。

▲烏軍無人車的後方駕駛員
而且因為電子系統省去了機械傳動的延遲,遙控者可以更加快速地控制汽車,甚至還能根據算法實現一些輔助駕駛功能,實現定速巡航、自動避障、車道保持等等。
汽車控制的問題解決了,那麼如何通信呢?
畢竟,汽車上的攝像頭的圖像,要上傳到遙控站,而遙控站做出的遙控動作,也需要下行到車輛的工控板上,這一通信系統必須滿足高響應、低延遲,否則你看到前面有一個坑,可能是1秒前的圖像,等你做出動作傳遞到車上,又是1秒,那時候車早就掉坑裏了。

這個時候,很多人想到了大疆無人機,沒錯,大疆無人機要解決的同樣是圖傳和指令下達的問題。大疆是怎麼解決的呢?
玩過大疆的都知道,大疆的設置中有個頻段選擇,可以選擇2.4 GHz或者5.8 GHz頻段。

一般來説,2.4G是最常見的頻段,具有高速傳輸和遙控距離遠的特點。但同樣是因為太常見了,城市裏到處都是2.4G的設備,所以被幹擾的可能性比較大。那麼5.8G呢?因為5.8G的設備少,而且使用信道比2.4G多,因此被幹擾的可能性也比2.4G低。
當然,空間無線衰減與頻率呈反比,頻率越高,相同距離相同發射功率的衰減越大,因此5.8G的使用距離相對2.4G會近一些。
如果在開闊地單純用無線電遙控的話,2.4G的遙控距離差不多可以在800米左右,而5.8G的遙控距離就只有500多米了。

但是,這點距離,對無人機來説,還是太短了,所以大疆又開發出了4G模塊,簡單來説就是從過去的直接遙控,變成了由基站進行中繼遙控,理論上只要電夠,基站覆蓋多遠,大疆就能飛多遠。
有網友曾經測試過4G超遠距離飛行,飛到20公里還是沒問題的。但是,這種模式放在烏克蘭,恐怕就不行了。
既然是軍用車輛,那肯定是荒山野嶺都要跑,誰能保證時時處處都有4G信號?
這個時候,曾經重創俄羅斯黑海艦隊的自殺無人船給了烏軍啓發。

▲烏軍的自殺無人艇
烏軍是如何實現幾十公里外遙控無人船偷襲俄羅斯軍艦的?不就是因為無人船上面頂了一塊星鏈的信號接收板子麼?
這樣一來,別説在烏克蘭了,哪怕遠在美國,也一樣能通過星鏈對上萬公里外的無人船進行遙控。
同樣的道理,只需要將無人車上面裝一塊星鏈的接收端,就能通過星鏈網絡對車輛實時進行遙控了(當然也帶來了黑客入侵的風險)。

根據烏克蘭媒體透露,這種改裝只需10000美元(約7萬人民幣)。如果需要的話,烏克蘭大街小巷的汽車,都可以改裝成無人駕駛汽車,到前線運物資、拉傷員,甚至裝上炸藥對俄軍發起自殺式襲擊。
不過説起來,這個改裝成本還是高了,這主要是因為改裝平台是燃油車,各個控制電路都需要單獨的連接和調試。

▲無人駕駛出租車已在中國多個城市進行測試
如果是電車的話,其操作已經完全電子化了,你甚至可以不用改電路,直接把車載電腦刷一個自己編寫的遙控系統,再接上星鏈,就基本搞定了,連1000美元都用不上。

説實話,烏克蘭這次無人車改裝,從技術角度來説,並不先進。
為啥?因為100多年前,就有過類似方案了。
1921年的時候,美國軍方的Raymond E. Vaugha在俄亥俄州代頓市的街道上展示了一輛無線電遙控的汽車,當然,這輛車是電驅動的。

而1925年的時候,前美國陸軍前工程師Francis P. Houdina在一輛1926錢德勒汽車基礎上,改裝出了一輛無線遙控汽車,車輛的後座上安裝了無線電接收天線,並配置了一系列小型電動機執行對汽車的控制。

當然,因為當時沒有圖傳技術,遙控的人需要坐在無人車後面的一輛車上,替無人車看路,來做出轉向、剎車、加速器、按喇叭等動作。
而現在烏克蘭的無人車,無非也就是增加了個圖傳模塊和電控系統罷了。
那麼,明明不先進,為什麼烏克蘭還要大搞無人車呢?
這和當前烏克蘭戰場的特殊形勢有關。
戰爭打到現在,俄羅斯和烏克蘭軍隊都在大規模使用廉價的一次性無人機,這種無人機是以小博大的典範,只需要幾百美元,就能擊毀幾百萬美元的裝備,更能低成本地消滅對方有生力量。

▲目前俄烏戰場上的自殺無人機,都是3D打印和士兵組裝的廉價機,並非昂貴的大疆無人機
所以對雙方來説,如何降低軍事裝備成本,如何減少人員傷亡,就成了必須考慮的事情。
俄軍的方案,是採購大量摩托車和電動滑板車,通過化整為零的方式,減少無人機襲擊的單次損失。同時採購中國廉價的農用車,就算炸了,也不過一兩萬美元而已,相比百萬美元的裝甲車,已經算是便宜很多了。

▲俄軍使用中國山東的某款全地形農用車,俗稱“山東貓”
而烏軍呢?走的是另一條路線,無人化。
據美國期刊《商業內幕》報道,烏克蘭軍隊正在對稱之為“鐵兵”的多種型號地面無人車進行測試。這些安裝了槍支、炮塔或炸藥的無人車能夠充當工兵、偵察兵、火力平台和後勤助理,進而有效減少人員傷亡。

但是,這種專門研發的無人車,上面的零部件顯然都是定製貨,價格昂貴,一輛車沒有個十萬美元是下不來的。

▲烏克蘭正在研發的無人戰車
既然無人車也是消耗品,為什麼不拿爛大街的民用品汽車來改裝呢?畢竟改裝成本只要1萬美元,技術成熟後,降到2000美元也不是不可能(畢竟成本大頭是那個星鏈終端,真正用來改裝的工控板沒幾個錢)。

那麼,烏軍就可以利用西方國家援助的大量二手車,批量改裝成無人車來執行戰場救護、物資運輸等任務,就算被俄羅斯無人機給炸了,也不會傷到人。
這也許是兵力瀕臨枯竭的烏克蘭,沒有辦法的辦法了。

只是,烏克蘭顯然還是選錯了改裝平台,選什麼豐田皮卡嘛,應該選豐田氫動力汽車啊!那麼大一個氫氣罐子,拿來玩自殺式襲擊的話,連炸藥不都省了麼?!