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【原創】深度解析無人艇背景及發展(權威機構發布)

發布時間:2016-07-08點擊:6541



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作者:上海大學無人艇工程研究院


  1. 1.    國內、國際情況

以美國為例,美國海軍研制了“斯巴達偵察兵”、“海狐”、“貓頭鷹”等一系列無人艇,美國《無人系統2013~2038年路線圖》將無人艇列為重點發展對象,并制訂了美國海軍無人艇發展主計劃。英國、法國、德國、俄羅斯、以色列等也紛紛加緊對無人艇的開發[11-15]。國內海洋工程和機器人學術界也掀起了無人艇研究熱潮,哈爾濱工程大學、中科院沈陽自動化所、青島北船、上海交通大學、中船重工701所、江陰北海、勞雷綠灣、海蘭信、云洲、大連海事大學、海洋局一所、華南理工大學、華中科技大學、上海海洋大學、國防科技大學、北京航空航天大學、上海大學等等單位分別研制了不同應用場合的無人艇。

(1)       美國SPARTAN 水面無人作戰艇

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  • 7米(海港級)/11米(艦隊級),剛性充氣艇

  • 更高航速35節;反水雷航速20節,續航能力6小時

  • 推進系統:柴油噴水推進

  • 任務載荷:360o防撞相機、紅外攝像機、導航雷達、GPS、 30mm輕型艦炮

  • 用途:偵察監控、反水雷、反潛

美國已將該艇列裝,在中東波斯灣地區的美國海軍中投入應用,正加快向其他海軍艦隊部署該無人艇,預計2015年形成戰斗力。                                               

(2)      美國食人魚

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  • 16.5米(濱海艦隊級),碳纖維-納米管復合材料

  • 反潛航速20節,續航能力6小時

  • 排水量3.6噸

  • 用途:港口、海岸巡邏、搜索與救援、打擊海盜、反潛


(3)       
以色列“Protector”

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9米(海港級) /11米(艦隊級),艇上多個部位玻璃鋼復合材料、輕質復合材料和碳纖維材料

  • 更高航速30節,續航8小時

  • 作業范圍:距離基地10至20公里

  • 推進系統:柴油噴水推進

  • 任務載荷:導航雷達和“托普拉伊特”光學系統、激光測距儀、高壓

  • 水槍、12.7mm機槍或40mm自動榴彈發射器

  • 用途:海上兵力保護、情報監視、偵察、反水雷、反潛

該艇已有12艘列裝于以色列海軍,并被出口至新加坡海軍等。

 

(4)       以色列“KATANA”

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  • 12米,寬2.8米,碳纖維-玻璃鋼復合材料

  • 航速更高60節

  • 船體由兩個560馬力柴油發動機

  • 續航力:350海里

(5)       哈工程大學 “XL” USV

在國內較早開展了 USV 研究,在運動控制、路徑規劃、環境感知等方面進行了大量湖試與海試。

(6)       中國“天象一號”

6.5米用途:氣象保障

(7)        華測無人測量艇(洞庭湖水試)

(8)        大連海事大學“Silver frog” USV

(9)        沈陽自動化所 三體 USV

  1. 2.    戰略、背景

水面無人艇簡稱USV,也稱水面機器人;是一種吃水淺、機動靈活、雷達反射面小、行動隱蔽,而且具有自主導航、自主避障能力,可以自主完成環境信息感知、理解、交互、目標探測及淺海海圖測量等任務的水面特種機器人系統;水面無人艇可以成為的整合無人機、海面無人裝備和水下機器人跨域網絡的關鍵節點。

無人艇是一種無人操作的水面艦艇,主要用于執行危險以及不適于有人船只執行的任務。一旦配備先進的控制系統、傳感器系統、通信系統和武器系統后可以執行多種戰爭和非戰爭軍事任務,如偵察、搜索、探測和排雷,搜救、導航和水文地理勘察,反潛作戰、反特種作戰及巡邏、打擊海盜、反恐攻擊等。在無人水面艇研發和使用領域,美國和以色列一直處于領先地位。

  1. 3.    應用狀況

精 海系列無人艇已經在東海、南海、南極羅斯海等海域進行了大量應用,精海1號無人艇隨中國海事166海巡船赴南海巡航,承擔了對南海諸島礁海域的測量和檢測 任務,完成了對南海西沙及南海諸島礁的水下地形地貌及水文情況的測量,完成了勘察相關航路、檢驗海圖等航海資料準確性的工作;精海2號無人艇搭載在“雪龍 號”赴南極進行我國第三十一次南極科考任務,在南極羅斯海發現了適合“雪龍”號拋錨的新錨地,并探明了羅斯海12平方公里水域下地形測繪資料,完成測線 280公里,制作完成該水域墨卡托投影的1:5000大比例尺海圖;精海3號無人艇搭載在海洋局海監船上對島礁和近海淺水域等水下地形地貌、水文進行 探測和自主航道測量;精海4號無人艇用于內河湖泊環保、水利、生態監測,擁有獨特可靠的自主控制技術算法。

精海系列無人艇實現了中國無人艇在南海巡航和南極科考等關鍵領域從無到有的應用,相關成果獲上海市科技進步一等獎等十多個獎項。

  1. 4.    十大核心技術

水面及水下目標檢測技術

基于數據融合的障礙檢測技術

自主安全避障技術

海洋復雜環境感知技術

高精度航跡跟蹤技術

面向任務的自主控制技術

任務規劃及自主決策技術

實時健康監控技術

模塊化即插即用技術

友好人機交互界面

  1. 5.    主要性能特性

適合廣闊海域:傳統測量船吃水深,難以完成近海岸線及島(礁)岸線海圖測繪,精海系列無人艇吃水淺(深度均不超過0.5米),是解決海岸線及島(礁)岸線海圖序列不完整問題的有效手段。

適合極端環境:精海2號無人艇克服南極極端環境,圓滿完成220海里南極羅斯海測繪任務。

多功能高集成:精海系列無人艇可同時搭載多種專業海洋測繪儀器,通過分時復用方式高效精準執行海上任務。


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