Скільки дронів може керувати один оператор? Уроки з передової України

Питання про те, скільки дронів може керувати один оператор, лежить в основі найдинамічніших військових інновацій України. З 2022 року вона перетворила безпілотні літальні апарати з імпровізованих бойових знарядь на розосереджені, напівавтономні ударні та розвідувальні сили. Результатом є багатий практичний досвід, набагато багатший за теоретичну літературу довоєнних років. Цей досвід свідчить про те, що відповідь залежить не стільки від одного технологічного прориву, скільки від постійно розвиваючогося поєднання ергономіки, автономності, стабільності зв'язку та деталізації бойових завдань.

Еволюція України від літальних апаратів з ручним керуванням та оглядом від першої особи (FPV) до розподілених автономних роїв ілюструє курс, яким, ймовірно, підуть інші збройні сили.

Ранній базовий варіант: один оператор, один літак

На початку повномасштабного вторгнення українські підрозділи безпілотників зазвичай призначали одного оператора на кожен літак. Причини були простими. Безпілотники FPV мали малу дальність польоту, ненадійні відеопотоки та вимагали постійного ручного введення даних для ураження рухомих цілей. Когнітивне навантаження було значним: політ на високій швидкості на рівні землі, ідентифікація цілей під вогнем, управління обмеженнями заряду батарей, боротьба з російськими засобами радіоелектронної боротьби та підтримка прямої видимості.

У таких умовах навіть найдосвідченіший оператор мав труднощі з одночасним керуванням двома дронами. Кілька спеціалізованих команд експериментували з двоекранними станціями керування, але якість передавальних каналів, обмежена обчислювальна потужність наземних станцій та відсутність програмного забезпечення для асистованого польоту означали, що одночасне керування було скоріше трюком, ніж сталим методом.

Допоміжна автономія: перший крок до управління кількома дронами

До середини 2023 року кілька українських підрозділів почали впроваджувати програмні шари, які зменшували навантаження на пілотів. До них належали алгоритми стабілізації, автоматизовані схеми очікування та процедури повернення додому, що спрацьовують у разі глушіння або втрати сигналу. Дрон, здатний утримувати позицію без постійної ручної корекції, звільняє оператора для керування іншим завданням або іншим літаком.

У цей період відбулися перші практичні демонстрації керування одним оператором двома або трьома розвідувальними безпілотниками одночасно. Безпілотники здійснювали безперервне спостереження в суміжних секторах, а оператор перемикався між ними за потреби. Це були не складні ударні місії, а ширші операції з обізнаності про ситуацію: сканування окопів, виявлення піхоти, що наближається, та моніторинг ротацій російських підрозділів.

Ключовим обмеженням була пропускна здатність. Кожен додатковий дрон збільшував ризик збою відеозв'язку. Підрозділи, які інвестували в спрямовані антени та високоякісні приймачі, отримали кращі результати; підрозділи, які покладалися на комерційні маршрутизатори, – ні.

Поява розподілених команд: розділення пілотів, штурманів та санкціонерів ударів

Найуспішніші батальйони безпілотників України зараз ставляться до безпілотних систем так само, як традиційні війська ставляться до артилерії. В одному ударі може брати участь кілька людей: пілот-розвідник, пілот FPV, спеціаліст з радіоелектронної боротьби, коректувальник артилерії та офіцер, що санкціонує удар.

За такої схеми питання про те, скільки безпілотників може керувати один оператор, стає розмитим, оскільки завдання розділені. Один пілот-ударник все ще може керувати лише одним літаком одночасно, але оператор-розвідник, що сидить поруч із ним, може керувати трьома або чотирма квадрокоптерами тривалої дії, забезпечуючи постійну ситуаційну обізнаність. Третій оператор може координувати барражування боєприпасів, які потребують мінімального втручання до остаточного заходу на посадку.

Ця розподілена модель вже дозволяє невеликим командам з трьох-п'яти солдатів координувати від десяти до п'ятнадцяти безпілотників у повітрі над одним тактичним сектором, кожен з яких виконує різні ролі: виявлення цілей, придушення перешкод, відловлювання, оцінка пошкоджень, нанесення ударів та розвідка після удару.

Напівавтономні рої: майбутнє вже випробуване в Україні

До 2024 року українські інженери, включаючи університетські групи та приватні лабораторії, почали розробляти програмне забезпечення, яке дозволяло групам дронів літати спільно. Алгоритми були базовими порівняно із західними дослідженнями, але їх було достатньо для практичного використання: групи з п'яти-восьми дронів могли літати у строю, обмінюватися координатами цілей та автоматично визначати загрози, такі як випромінювачі радіоелектронної боротьби.

У цих випробуваннях один оператор діяв радше як командир місії, ніж як пілот. Він встановлював параметри завдання; рій їх виконував. Людина втручалася лише тоді, коли засоби радіоелектронної боротьби змушували дрони порушувати стрій або коли етичні обмеження уповільнювали остаточне рішення про удар.

За таких умов один оператор теоретично міг би керувати п'ятнадцятьма чи двадцятьма дронами, оскільки він не керував ними. Він контролював їх. Дрони самостійно запобігали зіткненням, підтримували висоту, обмінювалися картографічними даними та виконували запрограмовані маршрути.

Це не применшує людську роль. Це її зміщує. Оператор стає архітектором місії, чий основний когнітивний тягар лежить на плануванні та нагляді, а не на управлінні справами.

Практичні обмеження: пізнання, комунікації та контрзаходи

Українські командири наголошують, що кількість безпілотників, якими може керувати один оператор, обмежена не амбіціями, а трьома факторами:

1. Когнітивне навантаження. Навіть за умови автоматизації ситуаційна обізнаність швидко погіршується, як тільки оператор контролює більше десяти активних потоків. Мозку важко розставляти пріоритети між загрозами, особливо коли російські контрзаходи створюють шум, хибнопозитивні результати або кілька одночасних надзвичайних ситуацій.

   
   

2. Пропускна здатність зв'язку. Кожен дрон конкурує за обмежений радіочастотний спектр. Сильні перешкоди, вузькі частотні вікна та потреба в зашифрованих або стрибкоподібно змінюваних частотах з'єднаннях означають, що після певної точки додавання додаткових дронів погіршує продуктивність усіх.

   
   

3. Електронна війна. Російська щільна архітектура глушіння часто змушує українські безпілотники переходити в резервні режими. Під таким тиском автономність допомагає; але якщо кожен безпілотник у рої повинен постійно змінювати маршрут або частоту, оператор стає перевантаженим.

Реалістичні операційні показники

Спираючись на український досвід у бригадах та експериментальних частинах, реалістичними видаються такі діапазони:

• Ручні FPV-дрони для ударів: один оператор на дрон. Іноді один оператор чергує два дрони, але лише тоді, коли один літальний апарат пасивно зависає, поки інший здійснює удар.

  
  

• Розвідувальні квадрокоптери з допоміжною автономністю: один оператор для двох-чотирьох дронів, залежно від погоди, складності завдання та якості зв'язку.

  
  

• Барражування боєприпасів із заздалегідь запрограмованими маршрутами: один оператор на три-п'ять безпілотників, особливо якщо вони запускаються з розосереджених точок і очікують остаточного рішення щодо призначення.

  
  

• Напівавтономні ройові системи: один оператор на десять-двадцять дронів, за умови, що технологія забезпечує стабільність польоту, уникнення перешкод та розподіл цілей. У цих випадках оператор функціонує радше як контролер цілей, ніж як пілот.

Майбутнє: спільна робота людини та машини

Досвід України показує, що немає потреби, або навіть бажано, щоб одна людина безпосередньо керувала дуже великою кількістю дронів. Натомість тенденція полягає в наступному:

• Оператори стають керівниками автономних або напівавтономних систем.

  
  

• Команди, що інтегрують пілотів дронів, навігаційні засоби на основі штучного інтелекту та автоматичні розпізнавачі цілей.

  
  

• Розподілені мережі операторів, кожен з яких обробляє сегмент більшого аерофотознімку.

У цій архітектурі навантаження на будь-якого окремого оператора залишається керованим; проте сукупна маса дронів, розгорнутих в одному секторі, стає великою. Батальйон з десятьма операторами може керувати від п'ятдесяти до ста дронів, не перевантажуючи жоден з них.

Український досвід показує, що кількість дронів, якими може керувати один оператор, залежить від ступеня автономності, мети місії та стійкості комунікаційного середовища. Шлях швидко змінився від жорстких відносин «один оператор — один дрон» до складної мережі систем, в яких людський нагляд розподілений, автоматизація є повсюдною, а оператор більше не є пілотом у традиційному розумінні, а менеджером роботизованих засобів на полі бою.

Ця еволюція все ще триває. З удосконаленням автономії та безпечного зв'язку Україна може досягти точки, коли окремі оператори регулярно керуватимуть десятками дронів так само легко, як колись артилерійські офіцери координували батареї гармат. Уроки, отримані в степовому ангарі Донбасу, формуватимуть доктрину кожної сучасної армії, яка прагне інтегрувати безпілотні системи в загальновійськові операції.