1、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
2、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
3、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，
4、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
5、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
6、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） 环境感知技术：由于无人艇在海面航行时受到风浪
7、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。（3） 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
8、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。（4） 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
