海洋維權無人裝備發展研究

無人機10086

2021年5月18日 10:00

孟祥堯1，馬焱2，曹淵1，崔東華1

（1. 海軍研究院，北京 100422；2. 西北工業大學航海學院，西安 710072）

摘要：海洋維權裝備是保障國家海洋安全和海洋權益的重要基礎，隨著國土周邊海洋安全形勢的變化以及智能技術的進展，無人裝備在應對海上維權復雜的任務和環境方面表現出獨特優勢，應用無人裝備進行海上維權成為我國海洋安全保障能力發展的重要途徑。本文從國家海洋維權的戰略需求出發，分析了當前海洋維權裝備領域的發展現狀和趨勢，凝練了我國當前在海洋維權裝備方面面臨的問題。論證闡述了我國海洋維權無人裝備發展目標與思路、重點任務、關鍵技術，據此提出積極應用海上無人維權裝備來完善海上維權裝備體系、基于現有軍民無人技術拓展海洋維權裝備關鍵技術體系等發展建議，更好促進我國海洋強國戰略發展。

關鍵詞：海洋權益；海洋維權；無人裝備；體系；關鍵技術

一、前言

海洋維權指為實現《聯合國海洋法公約》賦予我國的海洋權益，海洋維權執法力量開展的預防與查處外籍船舶的海洋侵權行為活動，宣示海洋主權與管轄權活動以及保護我國正常用海行為免受外籍船舶干擾、阻撓的活動總和 [1]。維護海洋權益事關國家利益，世界各國特別是沿海國家都十分重視海洋權益，將其視為核心利益。在建設海洋強國的戰略背景下，我國與世界海洋強國相比，在維護海洋權益的能力方面還相差甚遠。

長期以來，我國海洋權益面臨嚴重挑戰。日本常年侵犯我國釣魚島主權，造成海上持續對峙；以越南、菲律賓為首的部分周邊國家非法侵占我國南海數個主權島嶼，企圖以“有效管理”謀求“合法”主權；周邊一些國家強行擠占我國傳統海域，并借助西方大國勢力攫取我管轄海域的油氣資源和漁業資源，侵犯了我國海洋權益 [2]。近年來，隨著競爭對抗態勢的明顯化，我國海洋權益維護面臨著更加嚴峻的挑戰。

近年來隨著人工智能（AI）迎來又一次發展熱潮，作為最能體現智能特征的領域之一——無人系統的迅速發展成為大勢所趨。無人化智能化裝備可以執行多樣化任務，各種無人裝備（如無人機、無人水面艇、無人水下航行器等）具備有人裝備難以比擬的應用優勢，在海洋維權執法任務應用方面潛力凸顯。我國海域廣闊、海洋地理環境復雜，加之趨于嚴峻的海上安全形勢，亟需新的力量手段提升海洋維權能力。隨著AI和軍事智能技術的發展，無人裝備走上戰場成為趨勢，受到普遍重視并在海、陸、空領域涌現出類型多樣的無人系統 [3~5]。但在海洋維權方面，無人系統的應用仍處于初步階段，多直接利用軍用或民用無人裝備，尚未針對海洋維權執法需求開展專門的設計規劃。本文針對海洋維權執法需求，從海洋維權裝備發展和我國面臨問題出發，提出發展海洋維權無人裝備，實現海洋維權裝備的跨越式發展，提升海洋安全保障能力。

二、海洋維權無人裝備發展需求

（一）廣闊海洋維權范圍的需求

我國管轄海域寬廣、維權執法戰線長，維權范圍涉及空中、水面、水下的立體空間，維權海域環境氣象惡劣多變；現有裝備能力無法適應海洋維權需求，在人員受限的情況下，更難以實現對管轄海域的無盲點、全覆蓋。無人裝備因其獨特優勢，具備在惡劣海況等氣象條件下開展全天候維權任務的能力，能夠有效應對海域范圍廣、海洋維權任務環境復雜、作業持續時間長等情形，提高海洋維權的可持續性和可達范圍，保障海洋維權能力提升。

（二）復雜海洋維權對象的需求

在我國管轄海域內，維權執法對象密度分布不均衡，管轄海域涉及人員復雜、基數大，情報獲取難度大、人員管控難度大，依靠目前配置的有人維權裝備，無法應對海洋維權的復雜場景。隨著海洋裝備技術的發展，各種新型的海洋維權目標不斷增多，如空中、水面、水下空間內的無人平臺、跨域無人平臺、水下預置平臺、海底基陣和線纜等；傳統的海洋維權裝備難以有效應對這些新型的目標，處置手段欠缺。無人裝備搭載各類感知載荷，對巡航海區進行監控和探測，結合AI、大數據等技術，實現情報自主獲取和分析研判；在無人系統自主運行的條件下，實現可疑目標對象的查證與軌跡跟蹤，有力支撐海洋維權的復雜對象管控。

（三）復雜海洋維權任務的需求

海洋維權任務類型復雜，主要分為：相關對象及人員的日常偵察與監測，可疑目標的查證與識別，可疑艦船、航行器的警告驅離、登臨檢查、打擊制控，可疑人員的警告驅離、抓捕制控、檢查調查等。無人機普遍具有機動性能好、生存能力強、運行成本低的特征，且人員傷亡風險較低，用途廣泛；通過快速更換搭載載荷，在廣闊海面執行國土安全、搜索救助、執法、海洋環境保護等任務。水下無人航行器適應復雜多變的水下環境，可實施水下抵近偵察、快速機動、物證打撈、排爆作業等。利用無人化智能化程度越來越高的無人裝備實施海洋維權行動，有力應對海洋維權突發情況趨多的情形，快速增強海洋維權力量，豐富海洋維權手段。

（四）完善維權裝備體系的需求

我國海警艦艇和設備型號多樣，但標準化、系列化型譜存在不足；船機比例不夠均衡，執法飛機數量較少，裝備體系不夠完善。海警新造艦艇還在按噸位劃分，專用任務分工的趨勢不明顯；面對海洋維權執法任務多樣化的亟需，用某一型“全能船”來同時應對各類問題是不現實、不科學的。當前，無人系統技術、智能技術在軍民兩方面的共同推動下獲得快速發展，利用無人裝備快速填補海洋維權裝備體系的缺失，借助成熟技術來建設新型能力，見效快、成本低，有助于快速提升我國海洋維權裝備體系的綜合水平。在不同任務中科學配置無人裝備，將之作為海洋維權的能力“倍增器”，有望顯著加強海洋維權力量的執法、管理和處置能力。

三、海洋維權無人裝備發展現狀與趨勢

目前，海洋維權堅持“軍對軍、警對警”的原則，由海軍和海警共同承擔 [6]。世界各國均將海軍作為海洋維權的重要力量，相應裝備發展時間長、體系完善、高技術配置充分。鑒于海洋維權行動主要是非軍事戰爭行動，各國海岸警衛力量成為日常海洋維權的主體力量，因此本文主要針對海警或海岸警衛力量的海洋維權裝備發展情況開展分析。

（一）國際發展現狀

發達國家的海洋維權力量針對海上安全、防御、管理等任務要求，裝備了多種類型、不同大小的艦艇、飛機、專業船舶（如測量船）等，裝備體系規劃合理，裝備信息化程度較高。近年來，各國更加重視海洋權益，進一步發展各種高科技裝備，尤其是美國、日本、韓國的海岸警衛力量，已經逐步配置各類先進無人裝備并應用于海洋維權實際行動。無人裝備的應用，增強了海岸警衛力量在長時間監控、應對復雜情況的能力，在有人裝備的能力構成基礎上，為海洋維權力量提升提供了新途徑。

1.美國

美國海岸警衛隊在2000年前后即考慮配置無人化裝備，先后對“全球鷹”無人機、“鷹眼”垂直起降無人機、MQ-9B岸基無人機、“火力偵察兵”“掃描鷹”無人機進行了試驗、測試和使用；2017年采用“掃描鷹”無人機執行完整的巡邏任務，通過試用破獲了重大海上走私案件，在大范圍情報偵察方面發揮了重要作用 [7]；計劃在全部“傳奇級”國家安全巡邏艦上配備無人機；提出了無人機發展應用策略，涵蓋遠程、中程、近程無人機（見圖1）。

海洋維權無人裝備發展研究的圖1

圖1 美國海岸警衛隊無人機發展策略

美國海岸警衛隊同樣關注海上無人系統，包括無人水面艇、無人水下航行器。美國海岸警衛隊2009年使用無人水下航行器開展沉沒漁船的水下調查；2017年在北極測試了部分海上無人系統，相關系統重點提高對海域的感知能力并作為未來的力量“倍增器”；2020年測試了基于在役7米級攔截艇改造的無人水面艇，通過集成SMART自治系統來提供無人水面艇集群和多任務協同能力。通過列裝無人裝備，美國海岸警衛隊的執勤執法能力獲得了顯著提升。

2.日本

日本海上保安廳的相關裝備與美國海岸警衛隊相近，除了大型艦艇、艦載直升機，無人裝備亦進行列裝和使用。日本海上保安廳在2011年采購了“探索者”自主水下航行器，用于海上搜索、營救、調查作業；2016年以來在四個區域裝備使用了波浪滑翔機，用于高效構建日本海洋狀況的觀測網絡，為海上行動提供偵察監測數據和實時信息；2018年將波浪滑翔機擴展應用到了第9區域，體現了海洋監測方面的良好應用能力；配置了無人艇并在一些海上對抗行動中投入應用 [6]，部署配備有多類測量儀器的無人測量船來收集海底地形數據（見圖2）。

海洋維權無人裝備發展研究的圖2

圖2 日本海上保安廳在東海使用的無人測量船

此外，日本還考慮利用無人機對其周邊海域進行海上巡邏，2020年完成了“海洋衛士”無人機飛行驗證，測試了海上廣域監視、執行海上保安任務（如搜索、救援、災難反應、海上執法）等能力。

3.韓國

韓國海警積極探索無人裝備應用，用于增強海上力量，2017年完成了TR-60傾轉旋翼無人機的飛行試驗和艦載降落測試（見圖3）。據報道 [6]，為應對海上漁業沖突，韓國海警擬購置大中型無人機來執行漁業巡航和監視任務。2017年，韓國海警訂購了“海眼獵鷹”水下機器人用于海底調查和研究。

海洋維權無人裝備發展研究的圖3

圖3 韓國TR-60傾轉旋翼無人機

（二）國內發展現狀

海警作為我國海洋維權的主要力量，近年來能力建設進展較快：一批新型艦艇列裝，海警船最大噸位達1×104 t，海警公務船數量龐大；艦艇噸位數已經進入各國海警前列，海警裝備技術水平得到顯著提升。也要注意到，海警航空裝備較少，盡管各海區海警逐步配備了多型飛機，但高性能、長航程、多用途的大中型飛機較為缺乏；另外，海警小艇規劃欠缺，配套專業船（如測量船等）偏少，使得裝備體系的整體性存在缺陷 [7]。我國海警船可搭載的直升機規模偏小，飛行員數量嚴重不足，加之海警經常需要在高海況條件下執行任務，直升機起降存在安全隱患 [8]。

目前，我國海警僅在海上巡航中使用過小型無人機，缺乏具有偵察、預警功能的艦載直升機或艦載無人機，海上空中力量發展薄弱 [9]，在無人水面艇、無人水下航行器等無人裝備方面也較為缺乏。面對領海范圍大、維權執法任務復雜繁重的客觀形勢，搜索范圍和查證手段有限，難以勝任超視距探測等各項任務。另外，當前使用的無人裝備仍以遙控和半自主式為主，需要人為操作和控制，無法自主式完成任務。國內在智能自主控制、偵察探測、維權應對處置等無人裝備技術方面的研究還不夠深入，不適應快速響應、靈活自主、長期自持任務的需求。

（三）領域發展趨勢

1. 逐步完善海洋維權無人裝備體系

未來海洋維權面對急難險重的任務和復雜環境，應對來自空中、水下和水面的各種靜/動態目標，有人裝備處置反應速度較慢，難以完全覆蓋應對。為此，世界海洋強國合理規劃海洋維權裝備體系，建造專業海警船舶，推動維權執法裝備的專業化發展；將無人裝備作為體系中的新質力量，發展完善海洋維權無人裝備體系，充實完善整個海洋維權力量裝備體系，著眼未來快速提升海洋維權戰斗力。

2. 著重發展海洋維權無人裝備的適應性

隨著國際環境的快速變化、有人/無人維權對象的日趨復雜，世界海洋強國著重開展海上長續航動力、復雜惡劣環境適應性、空中/水下小目標預警探測、水下特殊作業裝備等技術研究，以全面提升無人裝備應對復雜海上維權任務的適應能力。在此基礎上，針對性地發展可適應海洋惡劣氣候、具備快速抵近偵察并執行水下維權作業的無人裝備，實現對全海域的水下“低、慢、小”目標，空中航行器，其他水下和空中可疑目標的警告、驅離、打擊或制控，支持海警力量遂行立體化維權執法任務。

3. 進一步提升海洋維權無人裝備的智能化水平

在AI的推動下，未來海洋維權無人裝備朝著智能化方向發展。無人機、無人水面艇、無人水下航行器等無人裝備可融合并分析多手段獲取的數據，自主決策任務重規劃和任務執行，從而自主完成相應的巡邏、監視任務；與其他無人裝備協同，精準執行不同類型的維權任務。推動海洋維權無人裝備的智能化發展，掌握自主協同控制、大數據分析、智能任務規劃、集群智能等技術，將顯著降低操作人員數量、減少人員傷亡可能性、提升任務執行效率。未來，將具備智能化特征的無人裝備應用到海洋維權執法，為海洋維權增添強力裝備支撐。

四、我國海洋維權無人裝備發展面臨的問題

（一）裝備體系化智能化水平不高

相較于世界海洋強國無人裝備的研制與應用進展，我國相關裝備對人員的依賴程度高，裝備智能化欠缺。對于“急難險重”任務和復雜環境，人員現場處置亟需新型裝備能力支持。由于執法區域面積廣闊，成體系的智能化無人裝備相對短缺，如應對海上惡劣天氣的長航時無人機 [10,11]，具備快速抵近偵察打擊能力的無人船 [12]，可執行水下打撈、取證、偵察任務的水下無人航行器 [13]等。

（二）水下、空中管控處置能力較弱

從我國海警力量的構成現狀可以看出，海洋維權力量的水面管控處置能力較強，但水下/空中管控與處置能力較弱。例如，缺乏水下、空中管控與處置裝備，難以適應立體化維權執法任務需求；缺乏覆蓋全海域的水下“低、慢、小”目標處置裝備，空中航行器打擊裝備，無法對來自水下、空中的可疑目標實施警告、驅離、打擊、制控。

（三）全域立體態勢感知能力不強

管控海域態勢感知需要實時獲取來自空中、水面、水下的各種動/靜態目標信息，現有裝備基本能夠滿足水面態勢感知的需要，但缺乏對水下/空中目標的專門感知能力。偏弱的實時感知能力制約了海洋維權執法的范圍和效率。

（四）海洋維權應對處置手段不足

當前海洋維權行動的應對處置裝備僅是水炮、強聲驅離裝備等，應對海上發生的群體性事件的快速反應能力不強，對水下、空中、水面動態目標的制控乏力，亟需非致命性、具有一定威懾力的新型應對處置手段。

五、我國海洋維權無人裝備領域發展規劃

（一）發展目標和思路

應對我國海洋維權的現實需求，構建覆蓋空中、水面、水下的海上無人維權裝備體系，具備“空/海/水”三位一體的立體化感知與維權執法能力，實現管轄海域無盲點、全覆蓋，提升復雜條件下的海洋維權能力并充分保障海洋安全。以未來5~10 年作為重點發展階段，按照前期、中期、后期的劃分，開展針對性建設和運用。

在前期，開展海上無人維權裝備發展需求研究，提出海上無人裝備維權樣式；結合海洋智能無人系統發展趨勢，形成海上無人維權裝備發展先期規劃，據此制定執行海洋維權執法任務的無人維權裝備發展路線圖。

在中期，按照先期規劃和發展路線圖，結合軍民兩用無人裝備技術的進展，開展典型海上無人維權裝備研制，如無人船、無人機、無人水下航行器等；在實際海洋維權行動中逐步試驗試用，初步形成海上無人維權能力；針對海洋安全保障特殊需求，聚焦重點領域應用，開展關鍵技術攻關，在重點技術方向形成全面突破。

在后期，根據海洋強國戰略引領下的海洋安全保障需求，實施海上無人維權裝備系列化研制，形成較為完善的海上無人維權裝備體系；構建海洋維權無人系統基礎通信網絡，提升海上無人維權裝備互聯互通、跨域協同能力，促進海洋維權執法能力達到國際領先。

（二）發展方向和重點任務

海洋無人維權裝備發展始終堅持維護海洋安全、保障海洋維權任務實施的宗旨，裝備體系建設注重無人系統的智能化與高效協同運行，支持信息獲取、安全護衛、犯罪打擊、資源保護等任務的順利執行。

鑒于海洋維權任務的環境復雜性、全時監控性、事件突發性等特征，加之海警艦船與空中力量方面暫未形成有力的維權裝備體系，應以新時期我國海洋安全形勢為牽引，開展海洋無人維權裝備發展需求分析，涉及海洋維權任務需求、執法環境要素等方面；深入研究使用無人系統后的海洋維權樣式，提出海洋維權無人裝備使命任務、使用方式、能力要求等。

依托軍民技術進展，將海洋無人維權裝備的“十四五”規劃與海洋維權需求緊密結合，提出裝備發展規劃和發展路線圖；依據海洋無人維權裝備發展需求，提出海洋維權無人裝備體系構成，研究適應維權需求的無人裝備類型構成、型譜系列、任務使用方式等，明確裝備未來發展方向和關鍵技術發展步驟。

根據海洋無人維權裝備發展規劃及路線圖，分別針對空中、水面、水下任務域，論證和研制無人機、無人船、無人水下航行器等典型裝備，在研制過程中考慮后續系列化海洋無人維權裝備的發展建設。根據海洋維權特殊環境實施重點和難點技術的協同攻關，逐步構建海洋無人維權裝備體系，適時開展試用并總結經驗，使海洋維權執法能力獲得顯著提升。

（三）關鍵技術

海洋無人維權裝備需要重點攻克的關鍵技術有：海上無人系統基礎信息網絡支撐技術、有人/無人協同技術、跨域無人協同技術、載荷集成技術、海上能源補給技術。攻關海上無人系統基礎信息網絡支撐技術，構建多節點、多平臺的海上無人維權系統；突破有人/無人協同、跨域無人智能協同技術，形成海上自主化一體協同任務能力；研究載荷集成技術，發展各類集成式載荷，提升綜合處置能力，形成具有震懾力的系列維權裝備；聚焦無人系統海洋能源補給問題，引入新型能源設備，提升維權裝備任務持續能力。

六、對策建議

（一）積極運用海上無人維權裝備，完善海洋維權裝備體系

海洋維權環境復雜、突發情況多、范圍廣、持續時間長，有人裝備難以完全應對。建議優先發展包括無人機、無人艇、水下無人航行器等在內的無人系統裝備，將之充實到海警力量，發揮無人化、智能化優勢，以多樣化任務能力來支持推進維權執法工作，提高海洋維權的可持續性和可達范圍，豐富海洋維權手段。例如，發揮海上惡劣氣象條件的適應性，由無人機實施偵察、攜帶非致命性武器進行打擊；發揮惡劣海況的適應性，由無人船實施快速機動抵近偵察、攜帶非致命性武器實施打擊和制控；發揮暗流、涌流、渾濁水下環境的適應性，由無人水下航行器實施水下作業；利用跨水陸、海空、水面、水下等不同介質的能力，由跨域無人移動平臺實施隱蔽偵察、突襲等任務。

（二）應用現有軍民無人技術，針對海洋維權開展有針對性關鍵技術研究

立足新時期我國海洋安全形勢，以“軍、警、民”融合為指導，各類海洋維權力量統一指揮、協調一致，共同完成海洋安全保障任務。修訂完善我國海洋無人維權裝備發展頂層規劃，重視有人/無人協同、集群協同、跨域協同等未來海上無人裝備應用方向。注重軍民無人系統技術的借鑒和應用，利用當前國內在無人機、無人水面艇、無人水下航行器等方面的成熟技術，加強海洋維權無人裝備的智能化、自主化水平，加快技術集成驗證和裝備使用。推動海洋維權無人裝備的軍民兩用協同發展，引入民用技術和資金，強化市場競爭，提高設計與制造實力，為海洋維權體系建設發展提供助力。

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Development of Unmanned Equipment in Marine Rights Protection

Meng Xiangyao 1, Ma Yan 2, Cao Yuan 1, Cui Donghua 1
(1. Naval Research Academy, Beijing 100422, China; 2. School of Marine Science and Technology,Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China)

Abstract: Equipment for marine rights protection is important for protecting national marine security and rights. Considering the varying marine security situations and the rapid development of intelligent technology, unmanned equipment has demonstrated unique advantages in dealing with complicated marine rights protection scenarios, which makes it one of the key means to improve China’s marine security capability. This study first explores the strategic demands for marine rights protection; then it analyzes the current development status and trends of the marine rights protection equipment in China, and summarizes several existing issues that should be addressed in the near future. Moreover, we propose the development goals, important tasks, and key techniques for developing unmanned equipment for marine rights protection in China. To promote marine power, China should perfect its equipment system for marine rights protection using the unmanned equipment, and make breakthroughs in key technologies by combing unmanned technologies for military and civil uses.

Keywords: marine rights and interests; marine rights protection; unmanned equipment; system; key technology

中圖分類號：TJ0

文獻標識碼：A

DOI 10.15302/J-SSCAE-2020.06.007

收稿日期：2020-10-15；

修回日期：2020-11-09

通訊作者：崔東華，海軍研究院研究員，研究方向為武器系統與運用工程；E-mail: cuidonghua328@yeah.net

資助項目：中國工程院咨詢項目“海洋裝備發展戰略研究”(2020-ZD-02)

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