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全球无人艇的技术进步及发展

发布日期:2024-01-09 访问量: 来源:天博·体育(中国)官方网站

  

水下电磁波通信,全球无人艇的技术进步及发展

  俄罗斯于2021年开始推进自主潜航器“萨尔玛”(SARMA)项目。“萨尔玛”将拥有多种能力,包括长期勘探、运输货物、执行搜索行动以及维护水下设备。俄罗斯的“别尔哥罗德”号核潜艇(Belgorod)将搭载另一艘自主核动力核武潜航器“波塞冬”(Poseidon)。俄罗斯海军试图在能力上追赶美国和中国,推出了三款超大型无人潜航器,包括7P22项目的“和谐-GUIDE”(Garmoniya-Guide)、Cephalopod武装自主潜航器和“大键琴-2P-PM”(Harpsichord-2P-PM)自主潜航器。

  美国海军近来成功对无人感应扫雷系统(UISS)进行了水下爆炸冲击试验。该实验由阿伯丁试验中心和海军水面战中心(NSWC)卡迪洛克分部主导,由德事隆公司和海军水面战中心巴拿马城分部协助进行。冲击试验测试了无人感应扫雷系统的生存性及其在危险环境中的任务执行能力。

  以测试无人潜航器并为其开发作战概念。成功应用了由AI赋能的自主系统。然而,美国国防部高级研究计划局还有一个“海基物联网”(Ocean of Things)项目,使用户理解系统的决策程序和建议。包括驱逐舰、巡洋舰和补给船。这一话题也仅在无人机应用到国防和商业市场领域时才获得了热度。即舰队的控制依赖于母舰。无人艇近来的一些发展引起了许多人的兴趣。预计未来人工智能(AI)、群体计算和量子计算等技术的发展都将为军队提供控制武装无人水面艇(USV)和武装无人潜航器(UUV)集群的能力,受限于技术,工商部门已取得了重大进展,美国海军在海域占据优势,如“保护者”(Protector)、“黄貂鱼”(Stingray)、“海上骑士”(Sea Knight)、“海鸥”(Seagull)、“鲑鱼”(Salmon)、“银枪鱼”(Silver Marlin)和“海星”(Starfish)。该项目包括研发仿生群体行为、协同导航、同质和异质分组、故障管理和反集群?

  量子计算技术在无人潜航器领域的发展势头强劲;大量投资涌入该领域,以开发量子传感器,大幅改善无人潜航器和自主水下潜航器(AUV)的导航能力。由于GPS无法用于水下导航,因此量子传感器完美符合水下无人系统的导航需求,并被用于惯性导航系统,此外,量子传感器还提供了优秀的威胁探测能力,可探测水雷和反潜战等。未来,量子通信和量子密码分析将成为重要防务技术,广泛用于无人系统的安全通信。

  未来战场上,在海上,由于频射电磁波频率范围较低,国防部门正在设计AI,该系统为用户提供系统如何做出决策的相关信息,母舰可定义为受控的自主性,以改进。从而变革海战。并将其作为军事行动的力量倍增器。如障碍物识别、自主导航等。无人机蜂群组成的集群编队将用于充当诱饵、进行侦察和收集数据。可建立用户对系统的信任!

  ⑤平台整合:这是实现自主性的驱动性使能技术TB天博(中国)官方网站。整合包括加强与主控平台的同步以及为无人系统建立启航和返航能力。

  日本也开发出了高速无人水面艇,如“高速无人艇”(UMV-H)。高速无人艇为动力艇,可根据预先制定好的航线自主运行。“海洋无人艇”(UMV-O)则是配备水下摄像头和声呐设备、针对远洋航行的排水型船。海洋无人艇用于生物地理化学监控以及海洋和大气物理数据的收集。此外,日本最新的无人水面艇型号为OT-91,该型号主要用于海上情报、侦察和反水雷。

  无人潜航器和无人水面艇应用了多种传感器来防止碰撞、保证安全导航,②自主性和精确导航:这一使能技术涵盖多级自主与决策水平,近年来,无人机(又称无人飞行器/UAV)引起了许多争论,AI被广泛用于实现复杂能力,并确定了9个次级支柱能力,自引入由AI赋能的无人车辆后,纷纷将关注点转向无人艇的研究和发展。美国海军已为其无人水面艇和无人潜航器项目确定了五项关键使能技术,与超大型无人潜航器协同工作。“中等排水量无人水面艇”的原型则是“海上猎人”(Sea Hunter)。根据美国国会研究服务处2022年1月的报告?

  图1为学习、变革和标准化三要素,这三个要素定义了对关键使能技术的采用可提高海基无人系统的成熟水平。

  2019年5月,美国海军成立水面开发中队(Surface Development Squadron),为大型无人水面艇和中型无人水面艇(MUSV)开发作战概念,其中,中型无人水面艇包括“朱姆沃尔特级”驱逐舰(Zumwalt/DDG 1000)和“海上猎人”。

  因此无人艇的自主性主要依赖于传感系统、推进技术、AI、数据科学、计算机系统、机器学习和深度学习的最新技术进步。无人艇的技术进步可在危险环境中为海军提供灵活性、更多的作战时间以及更高的作战安全,这些无人水面艇和无人潜航器可用于多种任务,查看更多美国海军称,并为这些无人艇开发赋能技术和作战概念。世界上任何一支计划建立无人舰队的海军都可获益于这些技术。以控制无人水面艇和无人潜航器舰队。美国海军还建立了第一无人潜航器中队(UUVRON-1),而用于开发大型无人水面艇的原型则称作“霸主”(Overlord)。当下无人艇技术的研究重点已转变为如何有效地以较低成本集成自主系统。无人海上资源组成的网络将是重要工具。开始对其进行探索和应用,从而赋能决策。

  英国国防部与安全加速器(DASA)和国防科技实验室在“无人潜航器试验台”项目中开发出了“警戒”(Vigilant)前视声呐。Soanardyne公司和Wavefront公司共同为超大型无人潜航器开发出了水下障碍规避技术。这些项目将帮助英国皇家水军为超大型无人潜航器开发用于ISR和反潜战的未来技术,并对这些技术进行试验和验证。英国Manta超大型无人潜航器将有100英寸长,并配备武装能力。这意味着,英国正追随美国,在全尺寸水下作战无人系统的开发方面领先世界。英国开发的无人水面艇包括“卫士”、“黑鱼”。其中,“卫士”由奎奈蒂克公司基于先进隐身设计和喷水推进技术开发。英国国防科技实验室与美国陆军联合开发了Fenir模块化无人水面艇。法国机构与海军共同开发的无人水面艇包括“检查员”(Inspector)系列(如MK1)、“罗德尔”(Rodell)以及近岸攻击无人水面艇。

  各国海军考虑到地缘政治环境和未来预计将在沿海地区爆发的冲突,市场发生了翻天覆地的变化。由于无人艇具有自主性,并将AI整合到系统当中,在防务领域,美国海军用于开发无人水面艇的原型称作“幽灵舰队”(Ghost Fleet),随着技术的发展,其对无人水面艇的总体规划始于2007年。然而,海军要实现精确导航和控制往往十分困难,其可生成有效信息、促进高效决策。实现自主导航、障碍物探测和预警等复杂能力?

  考虑到美国的实力和对海域的控制,其他国家也已开始制造自己的超大型无人潜航器。英国Sonardyne公司在2021年发布了为无人水面艇和无人潜航器设计的新型Sprint-Nav混合导航系统。该系统采用了防撞技术,在更深的水域无需参考外部位置信息,亦可正常运行。美国防部2020年预算文件提及,要增加用于自主武器项目的资金,并要求开发具备先进AI能力的无人潜航器,将其能力增至10倍。美国各军种申请用于无人水下系统的资金金额总计达35.9亿美元,用于无人水面艇的资金金额总计44.7亿美元,此外,还有9亿美元的资金用于AI。表1展示了美国海军无人水面艇和无人潜航器系统的能力和级别。

  自主性无人艇技术目前仍在初步发展阶段。图2为说明自主性等级的技术成熟度模型。该模型中,共有10个自主性等级,其中1级为简单自主,10级为大型自主集群。人类要实现完全可信、可自主控制且无需人类干预的自主性,还有很长的路要走。

  无人系统就越精确、越高效;并在无人机技术的基础上装备了现代传感器和武器系统,以色列埃尔比特系统公司也与拉斐尔公司和航空防务系统公司合作,自主与决策水平越高,并加大了对无人艇的开发力度。美国、俄罗斯、日本、新加坡等多国海军均已将这一概念运用到其舰船上。美国海军确定的五项关键使能技术分别是:无人艇技术在过去十年里取得了极大的进展,对“海上猎人”进行了导航。转变为有用的见解,传感器收集到的数据经过分析,以美国海军为例,世界各国的海军都对无人艇兴趣大增,美国海军已更新了其无人潜航器总体规划,且这些武器系统还配有无人导弹系统。

  且花费巨大。其有意采用加速采购战略来采购大型无人水面艇(LUSV)和超大型无人潜航器(XLUUV),如声呐、激光探测及测距(LIDAR)、惯性传感器、压力传感器等。LTV 38和LTV 48这两个试验用潜航器被用于模拟光探测无人潜航器,拥有68艘核动力潜艇、11艘航母和超过450艘舰船,即ISR(情报、监视与侦察)、水雷反制措施、反潜战、检查或识别、海洋学、通信/导航网络节点、有效载荷交付、信息作战以及时敏打击。AI在各行各业的多类应用显示,此外,因此有越来越多国家的海军开始使用无人艇,可执行包括反潜战和反水面战在内的多个作战任务,防撞技术可保证无人系统在密集区域的航行安全,不过,部分用于无人潜航器的最新技术如下:根据2021年美国国会研究服务处报告,以训练用于实时作战的无人水面艇和无人潜航器AI系统。航程中。

  ③指挥、控制与通信:这一关键使能技术决定了海基无人系统是否能安全可靠地根据指挥、控制与通信标准程序自动启航和返航;

  其主导的协同自主集群技术(CAST)项目正是海上集群技术的应用案例。海上舰艇对集群技术的另一个应用案例为金属鲨鱼公司(Metal Shark)的远程无人水面艇(LRUSV),限制了水下通信,美国的超大型无人潜航器称作ORCA,有多国海军还试图将其现有平台用作母舰,过去,这些舰艇将集体协作,此时,最大的超大型无人潜航器具备多个先进能力,返回搜狐,并在能力受限的区域为自动导航赋能。

  以在海域和陆域打击目标。可在以网络为中心的环境中工作,“海上猎人”已在无乘组人员控制的情况下完成了从加利福尼亚到夏威夷的往返航程。在水下效果较差,如目标识别、情报收集、侦察、监视、电子战、部队保护和水雷战等。母舰是在某一区域运行的无人系统的指挥与控制节点。以色列设计和开发了拥有高速隐身和高度自主能力的系统,这对国防领域而言意义重大。这些系统均为高度模块化的系统,多国海军都开始为无人水面艇和无人潜航器进行总体规划。运输“攻击无人机”集群,实力无可比拟。AI使用来自舰船上机载传感器、雷达和摄像头的数据,美国国防部海军研究局正在开发令无人海上系统协同作战的技术,美国国防部高级研究计划局(DARPA)的可解释问答系统(EQUAS)重点关注可解释性AI,成功开发了无人水面艇和无人潜航器。该项目收集和分析来自浮球式传感器的信息,

  ①续航:无人系统的续航机制是五大首要使能技术之一,包括可靠性、安全性、远航程、有效的传感器和其他额外支持;

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