無人水面艇的案例
無人水面艇收放技術發展前景
無人水面艇為無人駕駛水面船舶，由智能控制以達成自主駕駛，艇上配備先進的武器系統、智能感知系統以及通訊系統等。其完成使命后，通常需要回收到搭載平臺上，以補充能源、下載數據、維護保養和重新設置使命。其執行任務適應能力非常強，且相關的研究依然在不斷深入。
一、研究背景與意義
近些年來，海洋環境保護等問題甚囂塵上，而且各軍事大國對于經略海洋亦十分重視。我國應積極探究無人水面艇的相關技術，以推動海洋開發，并保護海洋環境，同時保衛海洋安全。提高收放過程的自動化程度，減少高海況下人為操作不便等不利因素，可為任務成功提供更好的保障，對該技術展開研究分析十分必要。
二、國內外研究現狀
無人水面艇收放技術，是指在將其放置水面和回收到母船的過程，其十分重視快速性、安全性和高效性、可靠性。經對國內外的發展現狀分析，收放形式主要涵括了吊放式及滑道式2種收放型式，西方國家在該技術研究試驗驗證等方面領先于國內。
展開 水面無人艇技術發展及展望
一、引言
水面無人艇（USV）是一種按照任務需求搭載各種不同的功能模塊，自主或者半自主完成一系列任務的具有一定智能性，可高速航行于水面的小型水面船艇。無人駕駛船最早見于20世紀五六十年代出現的靶艇或掃雷艇，但僅限于在有人平臺的遙控范圍內進行水面作業。隨著衛星定位與通訊技術、自主導航技術以及智能規劃和控制技術的進步，作為海面任務平臺的無人艇使用范圍已拓展至遠海區域。水面無人艇還未大規模應用，目前主要集中在海上測繪、海上監視偵察、反水雷戰等領域。未來，隨著裝備智能化程度的提升，水面無人艇將逐步具備獨立或協同遂行反潛、反艦等作戰任務的能力，在海上作戰中發揮重要作用。
二、國內外水面無人艇發展現狀
目前，穩步推進水面無人艇研制的國家和地區主要包括美國、中國、俄羅斯、以色列、日本以及歐洲主要國家，趨向于發展反艦、反潛、反水雷和電子戰等能力于一體的多功能水面無人艇。
⒈國外發展現狀
美國海軍已經研制并裝備了多個類型的水面無人艇，并針對未來發展制定了清晰的發展路線。“遙控獵雷系統”、“海狐”和“斯巴達偵察兵”已經陸續服役，并積累了一定的無人艇使用經驗。
展開 無人艇在水面靶標應用與關鍵技術研究
一、引言
無人水面艇（USV）也稱為水面機器人，作為一種智能任務平臺，具有海上自主環境感知、認知與行為能力，隨著船舶設計、自主導航、航行控制、無線通信和人工智能等專業領域的發展，在國內外逐漸進入實際應用階段，可承擔海洋資源探測、海洋環境調查、海洋運輸、海上巡邏與搜救、反水雷與反潛、火力打擊等任務。美海軍的無人水面艇總體規劃了七類作戰使命：包括反水雷、反潛、海上安全、海面作戰、特種作戰、電子戰和海上攔截作戰。目前美國、以色列、歐洲與日本等西方國家的無人水面艇技術水平較高，而國內的無人水面艇研發與應用尚處于起步階段。
水面靶標為反艦武器海上飛行試驗提供水面模擬艦船目標，給反艦武器提供水面艦船的雷達散射特性、雷達輻射特性、紅外特性及以上復合特性模擬；同時為脫靶量測量、過靶實況等觀測裝備和各種艦載主被動電子干擾裝備提供安裝平臺，完成反艦武器的過靶段的觀測任務和抗干擾性能考核。靶標進行海上試驗保障時無人值守，其靶載設備的操作均為位于陸地遙控站或母艦上的操作人員遙控操作。水面靶標使用時作為海面固定靶或者機動靶使用，在機動靶情況下為人工遙控航行。
二、無人水面艇在水面靶標潛在應用
由于海上使用環境的一致性以及工作時無人值守的共同特點，無人艇技術特點應用于水面靶標上有其先天的優勢。特別是目前的水面機動靶，實際上已具備無人水面艇的雛形，無人艇所具備的自主能力不僅適合于水面靶標應用場合和使用需求，而且可以彌補目前水面靶標存在的很多不足。如圖1所示，利用無人艇相關技術提高水面靶標的保障能力有廣闊的應用場景。
展開 無人水面艇感知技術發展綜述
朱健楠，虞夢苓，楊益新
(西北工業大學 航海學院，陜西 西安 710072)
摘 要：無人水面艇因其機動靈活，可替代人工進行危險領域作業等特點日益成為國內外學者的研究重點。在水面無人駕駛技術體系中，感知技術是核心，而現階段國內外對其感知技術的研究仍處于起步階段。本文梳理了無人艇的研發進程，圍繞感知技術的3個方面關鍵技術進行分析與探討：基于水面無人艇的目標檢測，主要包括面向避障的目標檢測及面向作業的目標檢測、目標跟蹤、實時定位方法。最后考慮到無人艇感知技術在系統穩定性及目標檢測能力中面臨的挑戰，對無人艇感知技術存在的不足和未來的發展趨勢做出展望。
關鍵詞：無人水面艇；感知；路徑規劃；目標檢測；目標跟蹤；導航；定位
由于無人駕駛的發展，近幾年無人車和無人機已廣泛應用于各種場景。與此同時，應用于水面的無人艇(unmanned surface vehicles，USV)有望在未來代替人類發揮重要作用。近年來，無人艇被廣泛用于執行多種軍事及非軍事任務，代替作業人員執行危險或耗時耗力的任務，在港口防護及艦船兵力保護、海上偵察監視、反潛作戰、水上搜救、后勤補給、水質監測、水文采樣、海洋環境測繪、水域生態保護等方面發揮著重要作用，提高工作效能的同時也降低了作業人員的傷亡。
作為無人艇的創始者，以色列埃爾比特系統公司推出的“銀色馬林魚”具有劃時代的戰略意義[1]。隨后，無人艇SCOUT[2]、水面高速無人艇PROTECTOR[3]、測量雙體船海豚(MESSIN)[4]、無人艇ROBOAT[5]、無人艇JingHai-I[6]以及各種無人艇海上協議相繼推出[7]。近年來，各企業也陸續推出商用水面無人艇。Fraunhofer CML等8家機構聯合開展海上智能無人駕駛航行網絡(MUNIN)計劃[8]。日本29家單位聯合組織開展“智能船舶應用平臺(SSAP1)”項目。
展開 
多無人艇協同作戰智能指揮控制系統研究
一、引言
水面無人艇又稱USV，是一種具有自主航行與路徑規劃能力，可搭載不同任務載荷，能夠完成多種任務的水面艦艇。將人工智能運用到水面無人艇上，可以極大地提升無人艇的自主能力。由于未來作戰模式的改變，無人裝備代替有人裝備執行任務的必然趨勢將使無人艇在未來海上作戰系統中占據重要的地位，隨著無人艇技術的快速發展，無人艇必將更加智能化、規范化、集群化。水面無人艇編隊協同聯合作戰是未來海軍作戰的主流趨勢，人艇協同作業可以豐富海上行動的戰術戰法、協調執行機構的空間搭配、提升分布式探測與執行的能力并且降低作業的耗損。
二、無人艇作戰的特點
水面無人艇作為一種新型的水面智能化、無人化作戰平臺，能夠執行警戒巡邏、偵察監視、反潛反水雷、海上救援和海上打擊等多種任務。具有工作持續時間長、成本低、執行任務過程中無人員傷亡的特點，能夠在危險海域執行任務并且可以有效地提高戰略要地和艦艇編隊的安全防護能力。因此，無人艇凸顯出巨大的軍事價值并將會在未來的海上作戰中發揮重要的作用。
水面無人艇區別于有人艦艇的最大特點是“人在環上，不在艇上”即操控人員在遠離無人艇的地面或艦船上，對無人艇進行更高級別的、戰略戰術上的指揮控制。但由于海洋環境復雜多變，要求無人艇在執行任務時能進行有效分析、實時調整策略，并對任務執行過程中遇到的突發事件有快速反應的能力。
展開 世界無人艇技術研發動態與作戰使用分析
軍用水面無人艇（USV）是無人駕駛技術和現代作戰理念在軍事領域的優勢結合，它融合了智能導航與制導、遠程通信、艦艇操縱自動化等多項前沿技術，是一個國家尖端科技的集中體現。無人艇及其編隊作戰具有決策快速、以小博大、可有效減少人員傷亡等突出優勢，自面世以來深受世界各軍事強國的青睞與重視，紛紛推出新一代產品。
一、無人艇技術研發動態
在無人艇技術的研發鏈條中，世界各國除了在傳統的導航智能化、姿態控制與遠程通信方面發力以外，隨著無人艇技術的服役使用，各國發現，一些看起來“非核心、非主流”的因素卻在實際上影響或制約著無人艇實際使用的效果，而這些技術逐漸成為近年來的研究熱點。
⒈船型設計與制造
船型技術是水面無人艇快速性和穩定性的關鍵技術，目前，已有產品主要包括半潛、常規滑行、半滑行、水翼等艇型，在研產品集中于常規滑行、半滑行兩種。常規滑行通常采用V型、深V型或M型，綜合性能好，拖曳能力強，但對負載分布非常敏感，穩定性差；半滑行型艇具有較低的阻力和較高的適航性，耐波性好，是一種性價比高、航行姿態穩定的水面平臺，航速可超過30節。
⒉吊放與回收技術
無人艇吊放是無人艇實際使用的第一步，回收則是最后一步，無論吊放與回收，傳統上均需要母艦艦員輔助配合，難以適應高航速、高海況時的需求，因為這不僅耗費大量的時間，還大大增加了人員操作時的危險性。
鑒于此，各國競相研發快速安全又不需要人工干預的吊放回收方式。美國“獨立”級瀕海戰斗艦采用的是艉部收縮臂式收放系統，而“自由”級瀕海戰斗艦采用的是舷側伸縮收放系統，德國主要為自行研發的吊艇架式收放系統，法國主要為艉部雙滑道式收放系統，耗時最短、海況影響最小的是塢艙式回收方式。
⒊通信與網絡安全
無論現在以受控為主的工作模式還是未來自主規劃為主的工作模式，可靠通信的范圍就是無人艇有效工作的范圍。
展開 智能無人艇的未來應用前景
比起智能無人機、智能無人坦克，智能無人艇的技術或更為復雜，更依賴于先進的科技支撐。從上個世紀90年代開始，一些發達國家已將智能無人艇研發納入軍隊武器裝備現代化革新的重要項目。
智能無人艇具備體積小、速度快、雷達反射面積不大等優勢，可在江河湖海上靈活部署，被認為是一種作戰用途廣泛的新型智能水面作戰力量。
智能無人艇有著怎樣的發展趨勢呢？請看專家解讀。
無人船時代加速到來
2018年1月，在過去兩年進行廣泛海試后，美國國防部高級研究計劃局已經完成世界上最大無人駕駛船“海上獵手”無人水面艇項目。海軍研究署計劃進一步開展海試，進一步開發包括自動化有效載荷和傳感器數據處理，快速開發針對新的特定任務的自主能力，并探索多艘無人水面艇協同能力。如果獲得成功，中等排水量無人水面艇將于2018年交付美國海軍。 我國首艘500噸無人船研制啟動，預計將在2018年底下水，2019年率先在全球范圍內實現商業運營，為國內企業開啟全球無人航運之門。 與此同時,IMO將把自動船舶事項列入今后會議議程，歐洲正在研究無人船運營法規。無人船發展正呈現出萬箭齊發、百花爭春之勢。可以想象，隨著科技的快速發展，相關研究的推進，未來，在浩瀚無垠的海面上，無人船將成為常態，它們將在岸上指揮者的操縱下，乖乖地駛向彼岸。在你追我趕的態勢中，這樣的無人船時代正劈波斬浪，加快到來。
展開 海洋維權無人裝備發展研究
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）。
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。
展開 【綜述】海上無人系統集群：發展現狀及關鍵技術
例如，在 2014 年 8 月，美國海軍研究辦公室在弗吉尼亞州詹姆斯河開展了13 艘水面無人艇集群協同搜索、圍捕的試驗，驗證了“分散與數據自動融合系統”（decentralized and autonomous data fusion service, DADFS）和“機器人智能感知系統控制體系架構”（control architecturefor robotic agent command and sensing，CARACaS）這兩個軟件在實現水面無人艇集群協同完成任務分解和自主決策方面的有效性。由于上述系統在目標識別、攔截等方面還需要人工輔助 ， 所 以 僅 實 現 了 半 自 主 的 無 人 協 同 作 戰 。
2016 年 10 月，美國海軍研究辦公室還開展了 4 艇協同對海面目標自主察打跟蹤的試驗，并取得了成功，這標志著美國成為了首個實現水面無人艇集群自主作戰的國家；2018 年 1 月，中國華中科技大學實現了 4 艘水面無人艇組網，并進行了協同勘探、巡邏緝私、物資投送、污染清理等試驗；同年 5 月，云洲智能公司使用 56 艘水面無人艇，驗證了航跡規劃、編隊控制、集群內部沖突解脫算法的有效性。綜上所述，在水面無人艇集群方面，我國相關研究的起步較晚，目前實現的水面無人艇集群協同控制與智能化程度距國際先進水平尚有一定的差距。
展開 中國無人艇玩"蜂群"戰術，在未來海戰中可大顯身手
特約撰稿 石宏
近日，無人艇企業在萬山群島海域主導開展了一場大規模的水面無人艇“多艇協同”技術測試，總共有56艘小型無人艇組成編隊，http://www.mianbaowang.net依據指令整齊劃一地快速航行。
在航行過程中自如地規避島礁、穿越橋洞，編隊集體轉彎以及隊形自主變換http://www.tyyoule.net其中最令人印象深刻的是快速變幻出復雜的“軍民”兩個漢字以及航母造型。這次無人艇集群技術測試，充分展示了我國無人艇集群技術的實力，是我國無人艇向集群化作戰邁出的重要一步。
無人艇企業在多艇技術測試中擺出了一個航母造型的編隊。
無人艇集群技術中國后來居上
在無人艇技術領域，美國一直處于世界領先地位，全球近一半的無人艇都是由美國研制的。http://www.dahuashipin.com美國對無人艇技術的重視，與2000年美國海軍伯克級驅逐艦“科爾”號遭受恐怖主義襲擊有很大關系。當時，一艘裝滿炸藥的自殺小艇突然撞向停靠在也門亞丁港補充燃料的“科爾”號驅逐艦，造成美軍17名水兵死亡、39名水兵受傷。這次恐襲事件，使美軍深感有必要發展無人艇來執行日常巡邏任務，這樣能夠將大量的海軍人員和艦艇騰出來執行其他任務，同時還可以避免傷亡。而執行這些任務，無人艇需要有很強的自主能力，而且單艘艇是不行的，需要集群使用，如同蜜蜂一樣成群結隊地攻擊同一個目標，這樣的攻擊具有快速、機動和密集等特點，這就是“蜂群”戰術。
美軍在無人艇的發展過程中很重視民間力量的參與，例如德事隆集團就是一家很重要的研發和生產無人艇的民間企業，與美國海軍海上系統司令部合作研發了多款軍用無人艇。
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多無人艇集群協同控制研究進展與未來趨勢
多無人艇協同作業不僅可以顯著地減輕操作人員的負擔，而且使得海洋作業變得更加持續、更具規模和更加智能，完成單一無人艇不能高效完成或無法完成的復雜任務。在軍事領域，無人艇集群具有重要的應用價值，能夠完成協同態勢感知、編隊護航、“蜂群”跟蹤、集群對抗等多種作戰任務。在民用領域，無人艇集群能夠極大地延伸海洋作業范圍，相關應用包括海洋環境監測、海洋移動傳感網監測、協同資源探測、協同災難搜救等[6-7]。無人艇集群控制研究涉及艦船科學、制導與控制、人工智能、通信科學、計算機科學、仿生學等眾多學科和技術領域，綜合多學科理論和技術對無人艇集群協同控制問題進行研究，為無人艇海洋作業提供新理論、新方法和新技術，既體現智能船舶的發展趨勢，又滿足國家海洋戰略的發展需求，具有重要的科學意義和應用價值[5, 8]。
目前，國內外在無人艇集群研究方面已經取得了顯著的研究進展。在國外，美國海軍于2014 年在弗吉尼亞州詹姆斯河開展了無人艇“蜂群”作戰演示，13 艘無人艇以集群模式對可疑船只進行攔截和包圍，完成了半自主協同護航任務。2016 年，美國海軍再次開展無人艇集群試驗，實現了4 艘無人艇的自主監測、識別、跟蹤和巡邏等任務。同年，英國海軍在蘇格蘭西海岸開展“無人戰士”大規模無人系統部署計劃演習，完成了空中、水面和水下三維立體協同作戰測試，實現了區域探測和情報搜集等任務。在國內，云洲智能公司實現了81 艘海上無人艇協同表演。哈爾濱工程大學研制了“XL”號和“海豚”系列等無人艇樣機，在海上完成了7 艘無人艇的協同編隊試驗。華中科技大學研發了HUSTER 全自主無人艇，完成了5 艘無人艇的十字和環形編隊隊形湖上試驗。大連海事大學研制了一套多無人艇集群協同控制系統，開展了協同路徑跟蹤、協同目標跟蹤、協同目標包圍等協同控制試驗，實現了7 艘無人艇的“一字”、“人字”、“環形”等多種動態編隊隊形[9-12]。
展開 雷神公司“郊狼”反無人機試驗
圖左上角為美國皮亞斯基飛機公司為美海軍研制的“圖瑞斯”（Turais）空射反潛無人機，可執行寬視場海上監視、高空反潛、目標跟瞄等任務（美海軍圖片）
四、觀點
1、通過水面、水下平臺發射單獨或集群的“郊狼”巡飛彈值得關注
美海軍研究辦公室積極實現“郊狼”第3批次巡飛彈從無人水面艇、無人潛航器上發射的作戰能力，根據“郊狼”巡飛彈惰性戰斗部試驗表明，巡飛彈可實現對空中無人機的精確物理撞擊，其威力是否能摧毀大型軍艦尚不確定，但用來攻擊關鍵系統，降低大型軍艦作戰能力是可行的；其次，美海軍研究辦公室開展的“低成本無人機群技術”項目，強調要研發可通過陸海空平臺發射的巡飛彈“蜂群”，結合近期“郊狼”第3批次的合同要求，美海軍很可能已經開始研發水面、水下巡飛彈“蜂群”及發射裝置。因此美海軍對“郊狼”第3批次及未來改型巡飛彈的研制成果和作戰應用值得持續關注。
2、“郊狼”巡飛彈可能與其他無人機“蜂群”聯網
目前，“郊狼”巡飛彈已實現彈間聯網，未來的聯網方式可能不局限于此。可與配備情監偵傳感器、激光指示器的無人機群聯網，使類似“地面防空”系統、Ku波段射頻系統作用的指控系統轉移到空中，提升機動性的同時仍然保持“郊狼”巡飛彈的低成本。
3、“郊狼”巡飛彈的全自主“蜂群”合作技術很可能代表美軍彈藥“蜂群”技術水平
“郊狼”巡飛彈尚不具備全自主“蜂群”合作能力，該巡飛彈作為美海軍、空軍和陸軍大量后續活動和計劃的基線，除“金帳汗國”項目外，自主性模塊還將轉化到美海軍陸戰隊的“遠程無人水面艇”（LRUSV）在冊項目，及美國邁特里公司（MITRE）的“仿真實驗”中。未來“郊狼”巡飛彈的全自主“蜂群”合作技術很可能代表美軍彈藥“蜂群”技術水平，因此，其相關技術及試驗活動值得高度關注。
展開 以無人系統為主要作戰單元的智能化作戰
2021年4月，美國海軍舉行名為“無人系統綜合戰斗問題21”（UxSIBP 21）的針對無人系統和無人作戰概念的大規模測試活動，此次演習也是美國海軍的有人/無人系統混編的軍事演習，演習期間，對多型無人機、無人潛航器、無人水面艇進行了測試。
轉自：軍事文摘
黑暗中的無人機浮出水面！ 美國研制超靜音偵察無人機
盡管目前暫時不清楚無人機的重量，但可想而知的是，像這種負責情報工作的飛機，重量也同樣會有相應的要求。
技術與優勢
除去表面性能數據滿足靜音隱身無人機的要求之外，這款無人機其實還有其他不少值得一提的技術優勢。首先是在這款無人機機翼表面的進氣口和排氣口上面，都做了隱身處理。這讓無人機被雷達探測到的可能性更小。而無人機通體采用各種復合材料的特點，也讓它能夠更好地適應各種各樣的環境。
不僅如此，為了實現超靜音的目的，XRQ-72A還采用了不同尋常的混合動力系統，中央機身內部安裝了兩臺可以直接燃燒燃料的發電機來產生電能。在這種電能驅動的幫助下，整個無人機在高速飛行時所發除的噪音僅僅相當于我們日常生活之中洗碗用的洗碗機聲音。由此可見，其技術含量絕對值得世界各國肯定。
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