无人水面艇终极版

无人水面艇 无人水面艇（unmanned surface vessel，简称USV ），是一种无人操作的水面舰艇。主要用于执行危险以及不适于有人船只执行的任务。一旦配备先进的控制系统、传感器系统、通信系统和武器系统后，可以执行多种战争和非战争军事任务.

1发展历史 无人舰艇的历史可追溯到二战时期，彼时，它们只是被作为一次性的制导武器使用；冷战开始后，旨在搜寻和清扫水雷的无人航行器开始列装各国海军，这些早期遥控舰艇多由电缆发送的导航信号或母舰通过无线电控制，自主活动能力有限。

上世纪90年代以后，人工智能和自动化技术的进步，让水上水下的无人舰艇迎来了真正的活跃期，更复杂的水下机器人（AUVs ）和水面机器人（ASVs ）也从概念走向现实。目前，西方国家的无人舰艇大多担负侦察任务，具备攻击能力的改型也已开始列装。 2国际现状 美国海军从上世纪90年代开始研究无人水面艇。2007年，美国海军发布《海军无人水面艇主计划》，为无人水面艇赋予了7项任务，同时还界定了无人水面艇的船型、尺寸和标准等要素，这标志着美国无人水面艇走上正规发展阶段。

以色列“保护者”型无人水面艇已经开始批量生产，并装备部队。新加坡海军是它第一个海外用户，在一次演习中，他们利用登陆舰搭载2艘“保护者”无人水面艇，进行海上保卫和封锁行动，据新加坡国防部称，“保护者”无人水面艇是“非常高效的”。 目前，德国、日本也在积极研究无人水面艇。中国无人水面艇的发展尚处于起步阶段，民用方面已取得进展，“天象1号”无人水面艇曾在奥运会青岛奥帆赛期间，作为气象应急装备为奥帆赛提供气象保障服务。

3特点

(1) 艇性特点：对于艇型来说，国际普遍采取硬壳充气艇，长为6m 到11m 之间。采用充气艇的方式，船底采用内设刚性龙骨的v 型结构，充气胎与骨架板件组合，可在正常工作压力下使整个艇具有足够刚性，气胎分隔成3到5个独立气室可保证艇的抗沉性。另外四周充气部分也可起到良好的抗冲击缓冲作用，艇体边界有充气浮力胎，可极大避免风浪中倾斜的危险。

(2) 动力特点：无人艇大多采用柴油机做动力，在推进形式上有舷外机和喷水推进等方式，其中由于采用喷水推进的舰舶具有传动机构简单，机动性和操纵性好，吃水浅效率高等特点被广泛应用。

(3) 操纵特点：无人艇操纵方式为无人遥控/按既定方案运行/自主运行等方式，在完全自主运行方式下，对无人艇的智能化程度要求较高，实现较为复杂。

(4) 应用特点：无人艇大多采用模块化设计，根据任务的不同，可采用多种不同模块。无人艇部署机动灵活，使用方便，可跟随战斗舰出航执行任务，并可在危险区域或不宜派遣人的舰船区域独自自主执行任务，拓展了海上作战范围，具有良好的费效比，避免了人员的生命危险。

4应用领域

(1) 反水雷战

无人艇可以快速，高效，低成本地以集群方式完成大范围的水雷探测与定位任务。猎扫雷舰是单位吨位最贵的舰船，保有量有限，单独依靠猎扫雷舰完成大面积区域

的扫雷任务需要花费较长时间且成本较高，如果采用扫雷舰携带多水面无人艇式进行联合作业，无人艇通过艇员遥控或者自主航行方式执行扫雷任务，就可以在花费较少的情况下较快地完成任务。

（2）反潜战：

面对舰船日益增长的来自水下潜艇的威胁，无人艇提供了一种反潜的新手段，

无人艇可以携带反潜设备，在主力舰队周围形成移动的向外延伸的反潜警戒网，并可长时间不短地作业，提高舰队的反潜能力。

（3）信息战：

无人艇可携带各种电子设备执行ISR 任务，包括执行通信中继，电子干扰，欺

骗任务等，由于无人艇本身具有较好的隐身性，可以到达危险海域完成各种任务。

（4）其他：

无人艇还可支持海上封锁或者拦阻任务，通过无人艇可以长时间地对港口，

海域等区域进行侦察监视，保证海上安全，可以对可疑目标进行清理，并可参与反恐作战以及特种部队的非常规作战任务。

5无人艇组成与关键技术 智能化的无人艇系统总体构成示意，如图

由图可以看出，无人艇具有复杂的系统组成，涉及众多的技术领域，其关键技术包括：载体总体设计与集成技术，环境感知技术，自主决策与控制技术，无线通信技术等。

（1） 载体的总体设计和系统集成技术；包括:基于模块化思想的无人艇载体设计

和集成技术；在复杂海洋环境下无人艇高速航行的稳定性理论与方法的无人艇

的抗倾覆性，悬浮自恢复能力研究等；

（2）

（3）

（4） 环境感知技术：由于无人艇在海面航行时受到风浪流的影响较大, 需要解决在恶劣海况下，艇体在持续颠簸条件下的水面目标探测和识别技术，这就需要开展在海面环境下障碍识别新理论和新方法研究，以及动态背景和低信噪比条件下的目标检测方法研究，对多种传感器获取信息进行处理，完目标的跟踪，检测，识别预测。 自主决策与控制技术；主要内容为复杂海洋环境下无人艇自主决策理论与方法，运动的非线性控制理论与方法。自主决策和自动控制技术的高低体现了无人艇的智能化程度的高低。环境感知，信息综合处理和自主导航技术是无人艇实现智能化运动控制的前提，无人艇控制系统体系架构要满足可靠性高，容错性好等要求。为了提高无人艇的自主能力，航迹规划是必不可少的关键技术之一，基于电子海图和给定航路约束情况下，无人艇需要自主规划出一条符合一定原则和约束条件的最优路径，采用在线规划时还需满足实时性要求。此外无人艇还要解决在动态目标威胁下的局部避碰规划问题。 无线通信技术：无人艇与母船或者地面站之间需要通过数据链路进行信息

交互，如利用超高频扩频通信结合卫星通信方式进行数据传输，通信信息包括

图像信息，视频信息，控制指令，姿态信息，位置信息等，需要考虑无人艇数

据传输中的带宽，抗干扰和实时性问题。

6总结

本文对国内外无人艇发展概况，特点，关键技术等进行了分析，随着载体设计技术，电子技术，通信技术，控制技术的发展，无人艇正朝着模块化，智能化，体系化，标准化等方面发展，其执行任务也呈多样化趋势。智能化的水面无人艇可在未来高技术战争中发挥越来越重要的作用，针对我国无人艇方面的研究与国外先进水平还存在较大差距的情况，应该制定专门规划，加大投入，以需求为牵引，积极开展无人艇各项关键技术的研究，推进无人艇的实用化进程。

陈勇 1340308107 测控一班