智能無(wú)人艇的未來(lái)應(yīng)用前景

比起智能無(wú)人機(jī)、智能無(wú)人坦克,智能無(wú)人艇的技術(shù)或更為復(fù)雜,更依賴于先進(jìn)的科技支撐。從上個(gè)世紀(jì)90年代開(kāi)始,一些發(fā)達(dá)國(guó)家已將智能無(wú)人艇研發(fā)納入軍隊(duì)武器裝備現(xiàn)代化革新的重要項(xiàng)目。

智能無(wú)人艇具備體積小、速度快、雷達(dá)反射面積不大等優(yōu)勢(shì),可在江河湖海上靈活部署,被認(rèn)為是一種作戰(zhàn)用途廣泛的新型智能水面作戰(zhàn)力量。

智能無(wú)人艇有著怎樣的發(fā)展趨勢(shì)呢?請(qǐng)看專家解讀。

智能無(wú)人艇的未來(lái)應(yīng)用前景的圖1

俄羅斯研發(fā)的無(wú)人艇



單艇行動(dòng)受控于智能無(wú)人艇系統(tǒng)


  智能無(wú)人艇的未來(lái)應(yīng)用前景的圖2   



用于軍事的智能無(wú)人艇(以下簡(jiǎn)稱無(wú)人艇),是依靠遙控或自主方式在水面航行的無(wú)人化、智能化作戰(zhàn)平臺(tái)。按其任務(wù)一般可分為武備攻擊型無(wú)人艇、偵察巡邏型無(wú)人艇和運(yùn)輸救援型無(wú)人艇等。

無(wú)人艇由于采用了無(wú)人化設(shè)計(jì),戰(zhàn)時(shí)將不存在人員傷亡危險(xiǎn)。它能在敵方防守嚴(yán)密、水文氣象條件復(fù)雜、生化輻射等高危環(huán)境下,執(zhí)行火力打擊、水下破障、抵近偵察巡邏、裝備物資運(yùn)輸及應(yīng)急救援等任務(wù)。

當(dāng)然,僅靠單獨(dú)的一艘無(wú)人艇是無(wú)法執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的。無(wú)人艇一般通過(guò)智能模塊與岸基基站鏈接,進(jìn)而構(gòu)成無(wú)人艇系統(tǒng)。

無(wú)人艇系統(tǒng)對(duì)外與岸基主控系統(tǒng)、領(lǐng)域基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行信息交互,對(duì)內(nèi)實(shí)施對(duì)艇體平臺(tái)、任務(wù)載荷的控制。在其邏輯上可分為6個(gè)層次,即智能決策層、可視化分析層、通信鏈路層、識(shí)別感知層、控制層及功能執(zhí)行層。

岸基基站是整個(gè)系統(tǒng)的指揮與控制中樞,負(fù)責(zé)對(duì)無(wú)人艇進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃、智能決策、電子海圖顯示、狀態(tài)監(jiān)控、指揮控制等。它由監(jiān)控計(jì)算機(jī)、無(wú)線網(wǎng)橋、BDS接收機(jī)、數(shù)傳電臺(tái)及其天線、饋線等組成。其中監(jiān)控計(jì)算機(jī)的智能決策模塊和航行數(shù)據(jù)庫(kù)組成智能決策層,電子導(dǎo)航海圖和系統(tǒng)監(jiān)控軟件構(gòu)成可視化分析層,無(wú)線網(wǎng)橋、數(shù)傳電臺(tái)屬于數(shù)據(jù)鏈路層,BDS接收機(jī)屬于識(shí)別感知層。

無(wú)人艇是在接受岸基基站命令后實(shí)現(xiàn)其相應(yīng)功能的。結(jié)合系統(tǒng)的功能及需求,基于模塊化設(shè)計(jì)理念,可將無(wú)人艇分解為控制模塊、視頻模塊、導(dǎo)航模塊、通信模塊、艇體模塊、動(dòng)力模塊、航行模塊以及武器裝備模塊等。其中,控制模塊即為控制層,視頻模塊和導(dǎo)航模塊屬于識(shí)別感知層,導(dǎo)航模塊的數(shù)傳電臺(tái)和通信模塊屬于通信鏈路層,艇體模塊、動(dòng)力模塊、航行模塊及武備模塊共同構(gòu)成執(zhí)行層。對(duì)于執(zhí)行不同任務(wù)的無(wú)人艇,在其執(zhí)行層的各模塊上均有特殊要求。

智能無(wú)人艇的未來(lái)應(yīng)用前景的圖3


核心技術(shù)緊跟科技發(fā)展潮流


  智能無(wú)人艇的未來(lái)應(yīng)用前景的圖4   



無(wú)人艇技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、動(dòng)力與能源技術(shù)、材料技術(shù)、人工智能技術(shù)的日益發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,并呈現(xiàn)出綜合化發(fā)展態(tài)勢(shì)。

2007年,美國(guó)海軍發(fā)布《海軍無(wú)人水面艇主計(jì)劃》,為無(wú)人水面艇賦予了7項(xiàng)任務(wù)。該計(jì)劃確定了優(yōu)先發(fā)展的7個(gè)任務(wù)領(lǐng)域,即反水雷戰(zhàn)、反潛作戰(zhàn)、海上安全、水面作戰(zhàn)、支持特種部隊(duì)作戰(zhàn)、電子戰(zhàn)和支持海上攔截作戰(zhàn)。美國(guó)從開(kāi)始研究無(wú)人艇技術(shù)到現(xiàn)在技術(shù)成熟,無(wú)人艇的影子在美海軍部隊(duì)中隨處可見(jiàn)。

俄羅斯海軍也正在緊鑼密鼓研發(fā)兼具遠(yuǎn)程火力打擊、海上搜救、獨(dú)立排雷、反潛等功能的無(wú)人艇。相關(guān)資料顯示,他們已完成無(wú)人艇和海軍航空兵反潛機(jī)配合使用的可行性論證。

如今,無(wú)人艇發(fā)展目標(biāo)已由完成某些特定任務(wù),向擁有智能決策、群體協(xié)同能力邁進(jìn)。綜合各國(guó)無(wú)人艇的研究現(xiàn)狀和未來(lái)作戰(zhàn)需求,其核心技術(shù)已呈現(xiàn)出如下發(fā)展趨勢(shì):

——在總體設(shè)計(jì)上,采用模塊化設(shè)計(jì)和開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu),以降低研發(fā)成本,兼具執(zhí)行多種任務(wù)能力;任務(wù)驅(qū)動(dòng)的高性能、新概念艇型設(shè)計(jì)層出不窮,將演變出更多新功能;研發(fā)穩(wěn)定高效的動(dòng)力系統(tǒng),以增加無(wú)人艇的作戰(zhàn)半徑和續(xù)航能力。

——在新材料研發(fā)與運(yùn)用上,將有高性能、新屬性的材料問(wèn)世,為無(wú)人艇系統(tǒng)功能改進(jìn)提供保障;通過(guò)新材料在電磁隱身、艇型優(yōu)化和電子設(shè)備小型化等方面的運(yùn)用,可使無(wú)人艇更輕、更堅(jiān)固、更隱身。

——在自主控制技術(shù)上,將根據(jù)所處任務(wù)環(huán)境和執(zhí)行任務(wù)種類,自主實(shí)現(xiàn)無(wú)人艇控制。高新技術(shù)驅(qū)動(dòng)自主等級(jí)的不斷升級(jí),使無(wú)人艇環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)、支持任務(wù)更復(fù)雜;面向新的作戰(zhàn)模式,將更注重多平臺(tái)、跨平臺(tái)組網(wǎng),提升協(xié)同作戰(zhàn)能力。

——在環(huán)境感知技術(shù)上,多傳感器信息將融合處理,提供實(shí)時(shí)精確的環(huán)境感知信息;通過(guò)水面圖像的增強(qiáng)復(fù)原研究,實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜惡劣天候條件下獲取失真度低的環(huán)境信息;通過(guò)人工智能技術(shù)的加持,實(shí)現(xiàn)無(wú)人艇自主航行、自主作業(yè)的智能化。

智能無(wú)人艇的未來(lái)應(yīng)用前景的圖5


參與未來(lái)作戰(zhàn)將呈現(xiàn)多元化組合


  智能無(wú)人艇的未來(lái)應(yīng)用前景的圖6   



打贏未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng),貴在體系融合。作為軍事高技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物,無(wú)人艇在未來(lái)作戰(zhàn)中將呈現(xiàn)出多元化組合:

——無(wú)人艇集群系統(tǒng)的運(yùn)用。未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)是體系與體系的對(duì)抗,單一平臺(tái)裝備再好,也無(wú)法對(duì)抗多平臺(tái)集群協(xié)同作戰(zhàn)。當(dāng)面臨瞬息萬(wàn)變的戰(zhàn)場(chǎng)和復(fù)雜水域環(huán)境,以及越來(lái)越精密化、多樣化任務(wù)時(shí),單一無(wú)人艇將難以擔(dān)負(fù)重任。集成多艘無(wú)人艇構(gòu)建無(wú)人艇集群系統(tǒng),將有著更廣的作戰(zhàn)范圍、更高的作戰(zhàn)效率、更強(qiáng)的控制力及靈活性。無(wú)人艇集群系統(tǒng)的運(yùn)用,將在未來(lái)高科技戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮出更大作戰(zhàn)效能。

當(dāng)然,無(wú)人艇集群系統(tǒng)絕不是多艘艇的簡(jiǎn)單疊加,而是它們的有機(jī)結(jié)合、協(xié)同作戰(zhàn)。這里涉及更深層次的目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別、信息處理、集群控制、人工智能等技術(shù)。目前,不少國(guó)家已攻克了無(wú)人艇在弱聯(lián)通情況下多節(jié)點(diǎn)協(xié)同航行技術(shù)難關(guān),解決了無(wú)人艇集群集結(jié)、隊(duì)形保持、動(dòng)態(tài)任務(wù)分配、隊(duì)形自主變換、協(xié)同避障和容錯(cuò)控制等制約無(wú)人艇實(shí)施集群作戰(zhàn)的技術(shù)難題,實(shí)現(xiàn)了無(wú)人集群系統(tǒng)的自主化、協(xié)同化。

——有人艇與無(wú)人艇的組合運(yùn)用。在有人駕駛的船艇上,設(shè)置無(wú)人艇控制站,負(fù)責(zé)對(duì)無(wú)人艇進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃、智能決策、電子海圖顯示、狀態(tài)監(jiān)控等指揮控制。其組合方式可為一艘有人艇帶一艘無(wú)人艇或帶多艘無(wú)人艇。

在界江、界湖、海上等區(qū)域執(zhí)行巡邏作戰(zhàn)時(shí),由于其任務(wù)的特殊性,有人艇可通過(guò)指揮控制無(wú)人艇,實(shí)施非致命武力驅(qū)離,以避免人員傷亡。

在裝備物資運(yùn)輸或應(yīng)急救援過(guò)程中,由于任務(wù)的多變性和水域環(huán)境氣象的突變性,單靠無(wú)人艇難以完成。采用“有人+無(wú)人”組合方式,有人艇實(shí)時(shí)掌控各種變化,指揮控制無(wú)人艇完成任務(wù),為執(zhí)行特定條件的任務(wù)提供可靠保障。

隨著5G、人工智能等技術(shù)的日趨成熟,無(wú)人艇的多傳感器智能感知、遠(yuǎn)程寬帶信息傳輸、自主學(xué)習(xí)與信息智能處理等特點(diǎn)將更加凸顯。再加上一系列模塊化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、新材料等關(guān)鍵技術(shù)的運(yùn)用,未來(lái)的無(wú)人艇應(yīng)用前景將更加廣闊。

本文來(lái)源:無(wú)人爭(zhēng)鋒


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