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關注創(chuàng)建者:子虛1990 創(chuàng)建時間:2016-12-06

無人艇的實例教程
2014年在詹姆士河對由5艘自動控制無人艇和8艘遠程遙控無人艇組成的編隊集群,開展了水面無人艇編隊蜂群作戰(zhàn)相關試驗。13艘無人艇采用智能控制技術,按照一定護衛(wèi)隊形為核心目標組織護航,通過艇群的傳感器網(wǎng)絡成功識別出模擬的敵方目標船只,艇群按照預設方案隨即行動,對敵方目標進行包圍和攔截,阻止了敵方威脅迫近己方護衛(wèi)目標。美國海軍未來將持續(xù)組織其他水面無人艇試驗,并將研究重點向引導無人艇開展多艇協(xié)同行動擔負復雜任務延伸。
2018年初美國海軍接收了“海上獵人”反潛無人艇(ACTUV),該型艇是美“反潛連續(xù)追蹤計劃無人艦”計劃中的革命性艦艇,一次出行即可連續(xù)執(zhí)行長達3個月的反潛任務。同時,美國海軍與軍工企業(yè)達成協(xié)議,開始研發(fā)裝備有反艦武器系統(tǒng)的無人艇。
美軍“海上獵人”反潛無人艇
以色列水面無人艇研究起步較早,不少型號均已處于試驗測試階段,更有個別型號已經(jīng)完成實際部署并出口到其他國家。2006年以色列“保護者”無人艇便已裝備海軍,每3艘編成一個機動編隊,主要用于以色列沿海地區(qū)和相鄰水域巡邏。2017年3月以色列海軍成功測試了“海上騎士”無人駕駛導彈艇,是全球首艘具備導彈發(fā)射能力的無人艇。
以色列“海上騎士”無人駕駛導彈艇
俄羅斯正在研究具有“變革海軍戰(zhàn)爭”潛力的未來無人技術,2016年測試了“探索者”水面無人艇,該艇最高航速25節(jié),自持力7天,艇上安裝了復雜的陀螺穩(wěn)定監(jiān)視和搜索系統(tǒng)和光電監(jiān)視系統(tǒng)、聲納設備、無線鏈路系統(tǒng)、電子壓制、遠程視覺系統(tǒng)和自動滅火系統(tǒng)。
展開 ⒈進一步加強無人艇協(xié)同自主化
由于無人艇所處的水面環(huán)境十分復雜,不僅包括靜態(tài)障礙物,同時還受海況、其他艦船航行的影響,對自主駕駛的要求很高,所以,減少人工干預的成分、構(gòu)建安全的信息共享網(wǎng)絡、使無人艇具備自主機動和清除障礙的能力是未來無人艇技術發(fā)展的首要問題。在作戰(zhàn)使用中,無人艇通常采用集群攻擊的方式打擊敵方單一大型艦艇,要求具有強大的指揮控制、態(tài)勢感知和實時信息處理的能力,相比于其他硬件系統(tǒng),高度自主化和智能化是無人艇發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)。
2020年8月,美國海軍在弗吉尼亞州詹姆斯河上進行了一次“蜂群”作戰(zhàn)演示,共有13艘無人艇參加,它們在收到直升機提供的威脅報警后,依托雷達和紅外傳感器探測目標,以集群作戰(zhàn)模式完成了一系列復雜動作,實施了對“入侵目標”的包圍和攔截,成功完成了護航作戰(zhàn)任務。
⒉進一步提高續(xù)航能力
隨著未來無人艇執(zhí)行任務的多樣化,尤其是反水雷、反潛等軍事任務需要載荷笨重的武器彈藥,對無人艇的動力設備提出了更高的要求。無人艇的優(yōu)勢在于快速性,但是在保證有效載荷的前提下實現(xiàn)長航程并表現(xiàn)出優(yōu)異的耐波形非常困難,美國等國家正在研究通過轉(zhuǎn)化太陽能、海浪能等方式為無人艇提供源源不斷的能源供應。
美國波音公司與液體機器人公司正致力于完善海浪波和太陽能混合驅(qū)動方案,初級產(chǎn)品已經(jīng)在美無人艇“SHARC”上展示,可自主航行1年;日本在太陽能利用方面已有成形產(chǎn)品問世。
⒊進一步拓展作戰(zhàn)使用空間
從早期的以執(zhí)行偵察預警任務為主,無人艇的軍事應用逐漸向軍事打擊發(fā)展。鑒于海上反潛的高風險性和困難性,無人艇可能最先在反潛領域獲得突破,事實上,美國的“海上獵人”無人艇已經(jīng)具備一定的實戰(zhàn)反潛能力。在不遠的將來,無人艇可攜帶魚雷或小型反水雷武器執(zhí)行有限區(qū)域反潛或掃雷任務,此外,無人艇還將在電子戰(zhàn)領域得到應用,幫助海軍艦艇對敵實施引誘和迷惑。
展開 無人艇基于每種傳感器的探測特性對特定目標進行檢測、跟蹤、識別等由粗至精的融合處理,再結(jié)合電子海圖和艇內(nèi)組合導航單元信息,構(gòu)建水面環(huán)境立體態(tài)勢圖,實現(xiàn)無人艇對航行周圍環(huán)境自主、準確完整的認知,在此基礎上才能正確快速進行航行規(guī)劃、自主航行控制與自主避碰等操作。
不過與其他無人平臺無人車、無人機等相比,無人艇所處的海洋環(huán)境更為復雜多變,具有動態(tài)、不確定和復雜性,尤其是在惡劣的海況下航行時具有其特殊性,在環(huán)境感知方面也更加地困難,除了受海上光照、能見度因素等影響外,還面臨特殊挑戰(zhàn),如艇體劇烈升沉搖擺、海面目標可觀性弱與尺度變化大、浪花飛濺與不規(guī)則海岸線外來干擾等困難;而目前各類艇載傳感器基本上是從其他應用的現(xiàn)有產(chǎn)品中選取使用,很少根據(jù)實際使用環(huán)境與探測需求進行針對性的設計與研制,更加劇了對航行環(huán)境感知的困難。
同時,國內(nèi)無人艇基于多傳感器的在時間和空間上深入融合理論、實踐應用均尚未成熟,因此目前在較復雜航行環(huán)境中,完全依靠無人艇自主安全可靠航行在短時間內(nèi)技術上尚無法實現(xiàn)。所以在復雜情況下,無人艇就需要依托岸基支持系統(tǒng)給予智能決策和相關背景知識支持,在結(jié)合岸基支持系統(tǒng)基礎上構(gòu)建無人艇智能環(huán)境感知與信息融合、風險預警模型和理論,在此方面硬件條件已具備,可由試驗指揮控制中心承擔。岸基支持系統(tǒng)通過無線通信信道獲取無人艇周圍靜、動態(tài)目標以及航行條件,再進行智能融合關聯(lián)分析,運用深度學習、知識庫、情景計算等智能理論,輔助無人艇進行智能決策,并同時向無人艇提供航行海域海況與氣象支持。
⒋海上布放與回收技術
隨著向藍海海軍發(fā)展和反艦武器射程的提高,無人艇需搭載在母艦上在遠海執(zhí)行試驗任務。母艦利用可靠的布放與回收裝置,完成高海情下無人艇的收放作業(yè)自動化,不需操作人員下水進行輔助吊放操作,對提高無人艇的可用率和試驗效率有重要意義。
展開 多無人艇協(xié)同作業(yè)不僅可以顯著地減輕操作人員的負擔,而且使得海洋作業(yè)變得更加持續(xù)、更具規(guī)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(xié)同態(tài)勢感知、編隊護航、“蜂群”跟蹤、集群對抗等多種作戰(zhàn)任務。在民用領域,無人艇集群能夠極大地延伸海洋作業(yè)范圍,相關應用包括海洋環(huán)境監(jiān)測、海洋移動傳感網(wǎng)監(jiān)測、協(xié)同資源探測、協(xié)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(xié)同控制問題進行研究,為無人艇海洋作業(yè)提供新理論、新方法和新技術,既體現(xiàn)智能船舶的發(fā)展趨勢,又滿足國家海洋戰(zhàn)略的發(fā)展需求,具有重要的科學意義和應用價值[5, 8]。
目前,國內(nèi)外在無人艇集群研究方面已經(jīng)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(zhàn)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(xié)同護航任務。2016 年,美國海軍再次開展無人艇集群試驗,實現(xiàn)了4 艘無人艇的自主監(jiān)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(zhàn)士”大規(guī)模無人系統(tǒng)部署計劃演習,完成了空中、水面和水下三維立體協(xié)同作戰(zhàn)測試,實現(xiàn)了區(qū)域探測和情報搜集等任務。在國內(nèi),云洲智能公司實現(xiàn)了81 艘海上無人艇協(xié)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(xié)同編隊試驗。華中科技大學研發(fā)了HUSTER 全自主無人艇,完成了5 艘無人艇的十字和環(huán)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(xié)同控制系統(tǒng),開展了協(xié)同路徑跟蹤、協(xié)同目標跟蹤、協(xié)同目標包圍等協(xié)同控制試驗,實現(xiàn)了7 艘無人艇的“一字”、“人字”、“環(huán)形”等多種動態(tài)編隊隊形[9-12]。
展開 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(fā)達國家已將智能無人艇研發(fā)納入軍隊武器裝備現(xiàn)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(yōu)勢,可在江河湖海上靈活部署,被認為是一種作戰(zhàn)用途廣泛的新型智能水面作戰(zhàn)力量。
智能無人艇有著怎樣的發(fā)展趨勢呢?請看專家解讀。

無人艇的相關專題、標簽、搜索
無人艇的最新內(nèi)容
應用場景廣泛,不止于應急救援
除了水上應急救援船,該無線充電系統(tǒng)還廣泛應用于水產(chǎn)養(yǎng)殖無人船、測繪艇、防汛監(jiān)測艇等多種智能船舶領域,推動水上行業(yè)向智能化、無人化轉(zhuǎn)型升級。
青島魯渝能源始終致力于通過創(chuàng)新能源技術,為行業(yè)提供更可靠、更先進的動力支持。我們相信,科技的使命不僅是突破極限,更應為人類創(chuàng)造安全、高效和可持續(xù)的未來。
在海洋監(jiān)測領域,基于無人艇能夠?qū)崿F(xiàn)高效、實時、自動化的海洋數(shù)據(jù)采集,從而為海洋環(huán)境保護、資源開發(fā)等提供有力支持。其中,無人艇的控制算法訓練往往需要大量高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支持。然而,海洋數(shù)據(jù)采集也面臨數(shù)據(jù)噪聲和誤差、數(shù)據(jù)融合與協(xié)同和復雜海洋環(huán)境適應等諸多挑戰(zhàn),制約著無人艇技術的發(fā)展。
本文研究的是無人艇運行概念模型,在整個使用周期中主要有架設安裝、航測航拍任務、艇庫停放、無人飛艇回收、試驗試飛等流程,綜合利益攸關者需求清單,排除涉及利益攸關者需求較少的運行用例,將工作重點集中于航測航拍、艇庫停放、架設與回收三個主要用例。
根據(jù)已確定用例與國內(nèi)外無人飛艇的運行經(jīng)驗,確定無人飛艇運行過程中全部用例參與者,具體職責分工見表2。
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(zhí)行寬視場海上監(jiān)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(fā)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(xiàn)“郊狼”第3批次巡飛彈從無人水面艇、無人潛航器上發(fā)射的作戰(zhàn)能力,根據(jù)“郊狼”巡飛彈惰性戰(zhàn)斗部試驗表明,巡飛彈可實現(xiàn)對空中無人機的精確物理撞擊
1.2
無人艇及其集群作戰(zhàn)能力
USV依靠遙控或自主方式在水面航行,主要用于執(zhí)行危險或者不適用于有人船只執(zhí)行的任務。USV利用其自主性強,隱蔽性高,載荷大,續(xù)航長,避免人員傷亡等優(yōu)勢,可顯著提升海上作戰(zhàn)能力。
無人機集群、無人艇集群、無人坦克集群和工業(yè)智能機器人集群等是其目前階段的典型實例,多顆不同能力的衛(wèi)星也可組成衛(wèi)星集群的群體智能,跨域異構(gòu)無人集群進一步呈現(xiàn)出更為復雜的無人系統(tǒng)群體智能形態(tài)。
這些無人集群以低成本、分散化形式滿足復雜任務功能需求,并針對復雜環(huán)境自主協(xié)同規(guī)劃、多域協(xié)同合作以及動態(tài)自適應調(diào)整,可涌現(xiàn)出單個無人自主運動體難以實現(xiàn)的智能水平.
基于該公司X級無人艇收集的操作數(shù)據(jù)和反饋,這款H級無人艇配備了可伸縮吊艙和雙傳感器,實現(xiàn)了高度可配置設計。無人艇長約12米,目前已有部分在印度洋、北海、紅海和太平洋地區(qū)投入使用。
⒋德國與法國
德國與法國無人艇研究及作戰(zhàn)使用均起步較晚,總體規(guī)模較小,種類不多。德國正嘗試將無人艇用于偵查和對點攻擊,法國則重點將無人艇的作戰(zhàn)使用放到戰(zhàn)場環(huán)境保障方面。德國共有近10型無人艇處于研發(fā)或使用階段,主要在研型號為“哨兵”和“近岸攻擊”無人艇,尤以前者更為突出。
此外,水下機器人和水面無人艇等新技術在海洋領域應用越來越廣泛。
譬如,
1)用戶讓某些部件動起來,比如螺旋槳,同時觀察在螺旋槳旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的慣性對無人艇穩(wěn)定性的影響。
2)用戶也可以連接一個控制算法模塊,來仿真無人艇的操作靈巧性,比如最小轉(zhuǎn)彎半徑。
3)用戶還可以連接一個外力模塊,來仿真無人艇在海浪里保持穩(wěn)定所必需的動力要求。