无人潜航器技术发展现状与趋势
发布日期:2008-11-5
近半个世纪以来,水下科技的发展日新月异,曾经是科幻小说情节中的无人潜航器,现已成为商业领域中不可或缺的热门科技,如海底油气的勘探、海底电缆与管线的监测、水下施工检查与港湾建设等。此外,许多军事大国更看好无人潜航器的军事用途,如战术水文资料的搜集、水下侦察、水雷探测与反制,甚至于潜艇的追踪与猎杀等,故纷纷投入巨资,研发这项可能主宰未来水下战场的新型高技术装备。
1、简要发展历程
无人潜航器被视为现代海军的“力量倍增器”,有着广泛而重要的军事用途。无人潜航器发展至今已有半个多世纪的时间,综观其发展历史,主要经历了如下几个发展阶段:
(1)1970年以前——特殊应用时期。这一时期建造的无人潜航器大多将应用范围集中在非常特殊的场合——数据采集,并且没有太多的公开资料记录取得的成就。
(2)1970~1980年,探究无人潜航器的潜在应用时期。这一时期是技术发展比较快的时期,为了探究无人潜航器的潜在应用前景,建造了许多试验演示系统,如华盛顿大学开发的UARS和SPURV无人潜航器,用于北极地区的数据采集;现已更名为自主水下系统研究院(AUSI)的原新安普郡大学的船舶系统工程实验室开发的EAVE无人潜航器,主要为美国海军设施提供导航、测向等服务;与此同时,俄罗斯科学院的船舶技术学院(IMTP)也开始了它们的无人潜航器发展规划,开发了SKAT系统和{zx0}用于深潜的L1和L2型无人潜航器。这些努力有成功也有失败,尽管一些开发机构的幻想不太现实,超过了技术能力,但极大地促进了世界无人潜航器技术的发展却是不争的事实。
(3)1980~1990年,原型艇实验阶段。这一时期随着计算机及其存储技术等信息技术的飞速发展,为自主无人潜航器的制导和控制提供了更加完善的算法。软件系统和工程技术的进步,使得开发者的许多幻想能够得以实现,特别是无人潜航器成为作战系统的一些技术问题有望得到很好的解决。世界各国开发了许多具有鲜明特点的原型实验艇,用于一些概念研究和试验。如美国德拉博实验室开发了2种大型无人潜航器,作为美国海军一些发展计划的试验平台。另外,这一时期国际范围内的技术交流活动也开始展开。1980年,美国举办了{dy}届国际无人潜航器技术研讨会,有24个技术代表参加了会议。1987年,与会者达到320余人,参与国达到9个,有100多家公司、20所大学和20多个xx组织参加了会议。因此可以说这一时期是世界无人潜航器技术真正大发展的时期。
(4)1990~2000年,目标驱动技术发展阶段。这一时期许多国家加大了资金投入,开发了许多不同用途的无人潜航器,一些组织紧密围绕各种作战需求开展了一系列的研发,并在商业化方面取得了重大进步。
(5)2000~2010年,商业市场大发展和军事应用开始阶段。进入21世纪,无人潜航器技术已经从理论和研究环境进入海事商业领域,并且随着一些技术问题的不断解决,其在商业领域的应用还会越来越广泛。这一时期,各国xx无人潜航器的发展计划纷纷披露,美国REMUS无人潜航器在伊拉克战争中的使用标志着无人潜航器军事应用的开始,随着计划的不断推进,更多的xx无人潜航器还会在这一时期问世。
2、发展现状
目前,世界上有十几个国家正在从事无人潜航器的研制,研制出的各类无人潜航器已是成百上千,这些国家包括美国、英国、法国、德国、意大利、挪威、瑞典、葡萄牙、丹麦、日本、加拿大、俄罗斯、韩国、澳大利亚等,其中尤以美国、挪威、俄罗斯、日本和西欧等国处于{lx1}地位。美国海军十分重视无人潜航器技术的开发,于1994年制定了一项新一代先进无人潜航器的研制计划——“海军UUV主计划”,旨在发展能遂行水下侦察、搜索、通信、导航、猎雷和反潜等任务的自主式无人潜航器。该计划由美国海军海上系统司令部的无人潜航器项目办公室负责,目前正在积极推进从研究和试验艇阶段向真正的舰队作战系统阶段的转变。该计划是在考虑了未来50年的需求情况下制定的一个中、远期发展规划。通过专家调查、座谈和分析,美国海军提出了未来无人潜航器将承担如下几种任务:①情报/监视/侦察(ISR);②水雷对抗;③海洋学;④通信/导航;⑤反潜作战;⑥武器平台;⑦后勤供应和保障。在此基础上,该计划确定了未来无人潜航器优先考虑的4个特征能力:①海事侦察能力;②水下搜索和调查能力;③通信和导航援助能力;④潜艇跟踪和追猎能力。武器平台任务由于具有政治敏感性和技术成熟度不够等原因而没有作为优先考虑的特征能力;而后勤供应和保障任务只是在某些特定的场合具有潜在的用途,其他情况下可通过传统方法更有效的完成,因此也没有作为优先考虑的特征能力。
根据“海军UUV主计划”,美国海军研究局将结合未来海军自治作战能力的要求对上述四种关键特征能力的每一种能力分别进行演示。其中前三种能力涉及的水下自治作战能力的演示活动已经展开,而第四种能力的演示大约在2006年左右开始。此外,ONR还将对未来演示过程中涉及的关键技术进行研究和开发。
2005年1月21日,在已经取得初步成果的基础上,美国海军公布了经过大规模修订后的升级版的
“海军UUV主计划”,重新设定了无人潜航器的使命任务以及海军希望它所具有的能力,同时指明了工业部门的发展方向。新计划以“21世纪海上力量”为指南,重新确定了9个方面的重点能力,包括:情报/监视/侦察能力,水雷对抗能力,反潜战能力,检测/识别能力,海洋学能力,通信/导航网络节点能力,有效载荷发送能力,信息战能力以及时敏打击能力。
新计划指出无人潜航器具有很大的使用和发展空间。事实上,目前美国海军正在建造和研制的所有水面舰艇和潜艇都将配备无人潜航器,海军鼓励工业部门参与无人潜航器的开发,提供实现无人潜航器功能的途径。计划同时强调要在有关标准化和模块化方面做更多的工作,进一步开发有关自主能力、能源和推进系统方面的技术,传感器和信号处理技术,通讯和导航技术以及作战和人工干涉技术等。
英国近年来加快了对无人潜航器的研究。2002年7月,英国**部装备管理局制定了一个为期3年的无人潜航器演示计划,旨在为将来制定近期、中期和远期无人潜航器发展计划奠定基础。目前英国正在开发的UUV用途包括反水雷、环境数据采集、快速环境评估、情报搜集(包括水面和水下)、反潜战训练、特种xx后勤保障和补给、一次性传感器部署、双静止声呐作战、反潜战跟踪和制导等,其中反水雷是优先考虑的任务。英国计划研制的能够满足反水雷需求的UUV是一种具有更高续航力、更远航程和更高自治能力的无缆UUV系统,装备有先进的传感器组件和具有扫雷能力的设备,可对水雷进行有效探测和定位,最终使水雷失效。2005年3月,英国海军已决定选用美国的REMUS型无人潜航器,以满足从水深30m的海域到拍岸浪区范围内的水雷侦察任务,为此,美国Hydroid公司将为英国海军生产8套REMUS型无人潜航器及其相关的辅助支援设备和备用部件。此外,英国**部十分关注美国海军无人潜航器的发展动向,并与美国同行保持着密切联系,除继续关注诸如“远期水雷侦察系统”、“任务可重构UUV”以及“曼塔”UUV等项目的进展情况外,还在“曼塔”UUV等项目的某些领域与美国开展合作。
挪威从1991年开始研制无人潜航器,现已研制出多种型号,包括“NUI探险”号、“狐鲸Ⅰ”型、“狐鲸1000”
型和“狐鲸3000”型等。冷战结束后,挪威军事力量将目标转向更多地参与国际纷争,为满足水雷对抗的需求,挪威皇家海军在20世纪90年代发展了2级性能先进的水雷战舰艇——“奥克索伊”
级(Oks?y)和“阿尔塔”级(Alta),并在参与一些国际纷争的过程中表现出良好的性能。在已有成熟技术的基础上,考虑到未来战争的复杂性给舰艇和人员带来的危险,以及挪威周边海域狭长、水深、陡峭、海底礁石密布等给传统扫雷带来的困难,挪威海军于1998年制定了一项名为“狐鲸水雷侦察系统”(HMRS)的发展计划,旨在将无人潜航器技术应用于反水雷作战,进一步提高挪威海军的反水雷作战能力。
挪威海军的HMRS计划主要基于现有成熟的“狐鲸”型无人潜航器技术,并在2001年完成了技术演示,主要内容是将搭载在“奥克索伊”
级舰艇上的“狐鲸Ⅰ”型无人潜航器作为演示平台,对自主水雷探测、分类和定位进行技术演示。演示活动包括:快速环境评估、军事海床绘图、深水水雷搜索和秘密水雷侦察。演示阶段完成后,挪威海军于2002年4月通过了一个3年期规划,目标是发展一型具备水雷侦察能力的无人潜航器,用于测试和评估无人潜航器的水雷对抗能力。规划由挪威**研究院和康斯堡海事公司合作实施,预算接近400万挪威克郎。规划的{dy}阶段于2003年初完成,确定了系统需求和系统设计;第二阶段于2004年1月提前完成,研制出一型名为“狐鲸1000”的无人潜航器。它是在吸收了“狐鲸3000”型的成熟技术基础上研制的,是一型采用了大量新技术的小型无人潜航器。它比“狐鲸3000”型在尺度和重量上要小50%左右,作业水深为600m,续航时间接近24h。
目前,挪威海军正在应用“狐鲸1000”开展一系列的研究试验活动,有望在未来1至3年的时间里获得作战经验,并做出具体的采办计划。可能的结果是每艘“奥克索伊”级舰艇(共4艘)都要装备这种狐鲸水雷侦察系统,交付的时间预计在2007年至2008年之间。
俄罗斯早在20世纪60年代就开始研制无人潜航器,主要用于探雷、猎雷、搜索和探测下沉核潜艇等军事目的,但其研制水平落后于欧美国家。用于搜索核潜艇的无人潜航器主要有MT-88型(“海狮”号——SEA
LION)和“泰菲络纳斯”(TYPHLONUS)型。其中,MT-88型的潜航深度为6000m,续航力6h,巡航速度{zd0}为3.6km/h;“泰菲络纳斯”型的潜航深度为2000m,巡航速度{zd0}为7.2
km/h。1987年1月至1989年,苏联曾几次用MT-88型无人潜航器成功地探测到本国下沉的核潜艇。
法国是无人潜航器技术水平较高的国家之一,世界{dy}艘无人潜航器就诞生在法国。法国20世纪70年xx发的用于反水雷的遥控式无人潜航器系统受到许多国家海军的青睐,总共销售了近300套。近年来,法国加大了无人潜航器技术的研制力度,一些**企业推出了许多性能先进的产品。如ECA公司在已有技术的基础上,正在探讨一种全新的反水雷概念。新型无人潜航器能够携带各种传感器或其他负载,由母舰通过脐带电缆提供动力或利用锂电池提供能源,可执行下列四项主要任务:①利用前视远程探测和分类声呐进行远程探测;②利用侧向扫描声呐和合成孔径声呐进行海床勘察;③利用重定位和分类声呐及平面/倾斜视频相机进行分类和识别;④利用120kg的标准北约水雷处理负载或ECA公司的RCEA遥控定形装药弹药执行灭雷任务。整个系统包括潜航器、负载、脐带绞盘、脐带保护系统、操作设备、独立的跟踪系统和控制台。所有设备以及潜航器和操作系统都可以装在20ft标准集装箱内。控制台装在一个单独的10ft标准集装箱内。未来随着技术的发展,这种新型无人潜航器的性能会得到更大的改进,并可以执行更多的军事任务。如采用先进的智能软件以及高性能电池或燃料电池,其续航力将得到进一步增大,能够在水下3000米进行自主执行监视和绘图等任务。
德国目前正在研制一种名为“长尾鲛”的一次性攻击型无人潜航器,长度为1.3m,直径0.2m,质量40kg,潜航深度300m,主要用于扫雷。此外,德国不来梅大学还研制出一种名为“深海爬行器”(Deep
Sea
Crawler)的深水探测装备,它可以在6000m深的海底自主工作,无需对其实时监控。与普通无人潜航器不同的是,它可以借助履带在海底行进,并利用携带的网络摄象机通过光纤电缆与计算机相连,所摄图象可传输至专用网页。目前,该装备已引起美国的关注,计划出资对其进行海上试验,希望该装备能够提供海洋地质构造信息,以便更好地预测诸如地震、海啸之类的自然灾害和探测海底石油等。
瑞典从2000年开始研制一种型号为AUV
62F的多用途无人潜航器,用于试验新的传感器和通信技术,并在2003年底成功装备潜艇进行了试验,验证了潜艇与无人潜航器之间的光纤电缆连接,将从潜艇接收的数据通过无人潜航器上的通信天线在水下向其他平台进行了传输。今后将进一步进行潜艇回收和能源的研究,计划用燃料电池替换目前使用的锂离子电池,续航力将从目前的{yt}提高到一个星期。负责研制的瑞典萨伯·博福斯水下系统公司还将在进一步改进AUV
62F的同时,设想用2具AUV 62F装配成类似于美国“曼獭”的无人潜航器。
澳大利亚目前也在积极发展水下技术,2004年初,澳大利亚公布了一项水下技术发展计划,这个由澳大利亚**科学和技术组织(DSTO)耗资200多万美元研究和开发的项目就是一种无人潜航器,取名为“瓦亚巴”(Wayamba——土著居民对海龟的称呼),这种无人潜航器将承担水下研究、部署和通信任务。鉴于无人潜航器将在今后几十年中在防务研究、战略和作战中扮演重要角色,**科学和技术组织根据澳大利亚皇家海军的要求开展了此项研究。与此同时,**科学和技术组织也被要求在具有自主部署能力的传感器系统、反水雷战和水下环境测量等方面为澳大利亚**部提供建议,这些都可能对未来澳大利亚**军的采购产生重要影响。
日本在过去十几年中,已经为无人潜航器的研制投入了数亿美元的资金,其无人潜航器技术已达到{sjlx}水平,但日本研制的无人潜航器主要用于民用的深海开发,极少用于军事领域。印度正在研发一种型号为200MkⅡ的遥控式无人潜航器。该无人潜航器采用空心圆柱体结构和具有开放式结构的模块化设计方法进行设计,配备有水下着底垫、浮标、潜水控制盒和水下传感器,装备有6个多方向推进器,可进行三轴运动,包括前进、垂直升降、左右转及围绕中心旋转。为进行水下探测,还装备有高清晰度水下摄象机和导航传感器。该无人潜航器的{zd0}负载为60kg,水下航速为2kn,作业水深为200m。
除上述国家外,世界上还有许多国家或地区都在积极发展无人潜航器技术,如北约在2000年4月制定了一项名为“MO2015无人潜航器发展计划”,目的是研制出一批不同用途的各型无人潜航器。发展项目包括漂雷探测与处理系统、远程猎雷和处理系统用的小型/大型无人潜航器、隐蔽侦察用的大型无人潜航器、远程水雷侦察用的小型无人潜航器、机载海滩地区水雷排除系统以及浅水水域隐蔽猎雷处理系统等。
3、发展趋势
一个性能优良的无人潜航器,须集先进的导航操控系统、能源与推进系统、通信与环境感知技术于一体,未来无人潜航器的发展趋势主要集中在以下几个方面:
(1)突破航行体设计技术障碍
为降低成本、减少能源消耗,未来无人潜航器的航行体技术将会向体积小、兼容性高及模块化方向发展,突破现有航行体设计中的障碍。一方面由于国际间的技术合作愈加密切,高兼容性和模块化技术的应用将大幅度降低无人潜航器的制造成本;另一方面,由于微机电系统技术的应用和装置的缩小,使得设计出体积更小的无人潜航器成为可能,进而减少能源消耗。
(2)开发新能源,提高续航力
为满足军事需求,要求未来无人潜航器将具有更长时间的执行任务能力,新的能源必须为无人潜航器提供更长的续航力,如数月、甚至数年以上。目前核电池及太阳能电池都已经能够满足这一需求。相信在目前先进的电池技术基础上,未来无人潜航器的能源系统将会更加持久和安全。
(3)进一步提高导航定位能力
xx的导航定位能力是无人潜航器成功执行任务的基本要素。由于无人潜航器在水下作业的时间越来越长,惯性导航的累计误差不能令人满意,而又不能老是叫无人潜航器浮出水面,使用GPSxxxx来修正惯性导航误差,另一方面也可能会因上下往返而减少其执行任务的时间。因此,利用声波定位及水下环境地形导航技术(如地形轮廓跟随法、海底映像/地图匹配法以及其他的地球物理技术)将成为发展的重点。
(4)改进控制系统,提高自适应能力
新一代的无人潜航器应该具有足够高的智能化程度,能够和环境发生交互作用,以便在水中执行任务时,能有效地探测和识别水下物体、取样、挂缆,或完成各种人力无法胜任的水下工作。未来的无人潜航器将能够执行更为复杂的工作。在环境发生预料以外的变化时,还能够自行调整,以克服障碍。
现代海战要求无人潜航器必须能够在浅海水域稳定航行,并始终保证其传感器系统处于正常执行任务的状态。在近岸水域,水深太浅、海底地形复杂、海面交通繁忙等各种因素都对无人潜航器的流体动力设计(包括无人潜航器的外形、稳定翼的大小和位置、惯性质量和惯性矩,以及拖缆脐带等)提出了很高的要求。在无人潜航器的正常航行速率范围内(0~12kn),无人潜航器上的流体控制系统,包括各种自适应性的或非线性的控制系统,如导管推力器、可变压载以及推进螺旋桨等,都必须能够有效地运转。另外,未来将有更多的xx无人潜航器加入水下战场,届时,只有高度智能的无人潜航器才能在险恶的战术环境下生存,进而主宰水下战场。
(5)注重多潜航器的协同作战
除了发展单一的无人潜航器外,未来的趋势是向多潜航器间的彼此协调、共同执行任务的方向发展,无论是水文资料的搜集、海底调查还是水雷的反制,多个无人潜航器同时作业的方式将获得更大的效果。美国海军在其“海军UUV主计划”中,就是规划多艘无人潜航器共同执行潜艇的追猎任务。
美海军无人潜航器计划的发展重点
美国《每日防务》2002年7月16日报道,美国海军无人潜航器(UUV)项目主管说:美国海军计划采办具有能力更强的无人潜航器,重点强调在无人潜航器和无人机(UAV)之间的通用性。
美国海军想把无人潜航器和无人机合并起来,拥有21世纪的海上能力——海上防护、海上攻击和海上基地行动能力,可以处理情报、监视、侦察(ISR),并能攻击目标,在密集的沿海作战区作战的无人潜航器和无人机必须要协同工作。美国国防部长拉姆斯菲尔德强调了美军无人系统“可转换的”优点,国防部在指导这些系统的开发中扮演了积极的角色。
到目前为止,各军种主要的无人机系统的采办,都设计成满足特定任务需求的单机系统,而不是在协同环境下工作。例如,美国海军启动的“广域海上监视无人机”(BAMS)计划,将补充例如P-3巡逻机的空中巡逻平台。美国海军对“全球鹰”无人机的能力越来越感兴趣,已作为“广域海上监视无人机计划”的侯选机型。又如,美国海军和美国国防高级研究计划局联合开发了“海军无人作战飞机”(UCAV-N)概念,它增大了当前航空母舰的攻击能力。
根据无人潜航器的主计划,美国海军也正在开发一系列机型。美国海军的无人潜航器主计划,集中开发4种能力,包括海上侦察能力、海下搜索测量能力、通信和导航能力和水下跟踪能力。除了希望无人潜航器和无人机平台之间具有通用性之外,海军也感兴趣于在无人潜航器中开发公共控制结构和自治操作结构。
美国海军宣布,无人潜航器执行小组已开始未来海军无人潜航器接口标准化和模块化的研究。标准化对美国海军是非常重要的,它创建了在主潜艇、无人潜航器和无人航空器平台之间的接口。
去年,美国海军建立了开发与采办水下控制的无人潜航器项目,进一步提高水下情报、监视、侦察能力的计划。水下xx很感兴趣于小型无人潜航器,它通过潜艇发射,完成任务后返回潜艇。也感兴趣于比较大的无人机,可以作为空中作战平台,仍然是通过潜艇发射,完成任务后返回潜艇。洛克希德·马丁公司研制的小型无人机系统能携带武器或情报、监视、侦察雷达。
对于美国海军的水下作战中心,特别渴望无人潜航器和无人机之间具有相似性。现在面对的挑战是希望这两种系统能共同使用,一起网络化工作;此外也能在远离主舰时,自治工作。无人机系统通用性要求xx在一个网络化结构下工作。开发无人潜航器-无人机系统通用的软件和算法大量增加。这两个系统合作开发的另一个重要方面是自治,特别是每种系统怎样控制外围设备。
美国2004年的国防计划指南(DGP),号召美国海军到2007年开发和装备一个所谓的“任务重组无人潜航器”(MRUUV),这个项目在2003年开始。任务重组无人潜航器宣称比现在水下发射的无人潜航器设计有更大的排水量,无人潜航器有21英寸(约53.3厘米)的直径结构,通过标准的水下鱼雷发射管发射并返回。现在努力开发的无人潜航器利用了比较大的鱼雷发射管,直径26英寸(约66厘米)。起初,任务重组无人潜航器与21英寸无人潜航器在有效载荷尺寸和性能上没有什么不同。但是,到2009年,美国海军计划交付大型的任务重组无人潜航器。
在美国海军未来海上能力提高计划上列出了13种关键技术,任务重组无人潜航器的开发集中于特种作战xx的支援与攻击,水雷压制,情报、监视和侦察,及沿海地区的潜艇跟踪。美国海军计划在2005年示范除潜艇跟踪能力之外的所有功能。潜艇跟踪能力在2007年论证,美国海军也希望系统拥有更多的自主操作功能。
美国2004年的防务政策指南也希望海军在2005年装备“先进部署系统”(ADS),它是一个沿海水下监视系统,能提供可靠的水下活动图像。
现在对先进部署系统{zd0}的顾虑是其水下的生存能力,因为大量电缆极易受到鱼群等的攻击。美国海军已经选择了一种直径比较大的电缆,而且正在开发主干电缆的掩埋方法,随后继续研究掩埋整个水下电缆的方法。
API公司获得美海军无人潜航器动力源研发合同
据美国Business
Wire公司2010年5月12日报道,美国氢气生产设备制造商API公司5月12日宣布,美国海军已与公司签订一项研发合同,将该公司的制氢技术作为未来水下无人潜航器(UUVs)的一种新型氢气源。
作为由美国Ingenium
技术公司领导团队的一个成员,API公司获得的这项合同是美国小企业技术转移(STTR)计划中的一个项目。在该项目中,美国海军将寻找一种新型氢源为未来水下无人潜航器的不依赖空气燃料电池提供动力。阶段1的研究将主要集中在开发一种利用固体燃料盒进行燃料填充的制氢系统,并对可连续使用8小时的氢燃料电池进行演示。
在征求书中海军的需求如下:作为未来水面舰艇与潜艇整体行动的关键组成部分,水下潜航器能够提供一系列的支持功能,其中包括自主侦察、猎扫雷以及特种xx运输任务。然而,水下潜航器现有的动力源(可充电银锌电池或高能原电池)不能满足未来任务的能源需求,或对潜航器增加过大的后勤负担。燃料电池能够提供满足未来能源需求的多种选择,并且在现阶段,如果燃料与氧化剂能够以高能密度形式进行贮藏,还可以减小潜航器的后勤负担。
作为主承包商,Ingenium公司将提供整体系统设计的开发工作(API公司的制氢技术为设计提供关键的燃料源组件)。阶段1的合同周期为7个月,合同总价为7万美元,并包括一个3个月3万美元的合同选项。项目投资启动日期为2010年7月1日。在完成阶段1的研发工作后,由Ingenium公司领导的团队将申请{zg}75万美元的阶段2的资金,并使产品接近商业化。而阶段3的合同资金{zg}将达到500万美元,该阶段主要是将燃料技术集成至不同的平台,为随后海军的采办做好准备。
美军“海马”无人深海探测器可潜3000米深海
2005-04-14 来源:中国国防报
一艘名叫“海马”的无人深海探测器前不久下水。它是美国宾夕法尼亚州立大学应用研究实验室开发的新一代无人深海探测器。“海马”可在潜艇和水面舰艇上部署,可通过弹道导弹发射管发射,为美海军执行深海探测,在水下完成远程情报、监视和侦察任务,还可以完成反水雷和跟踪潜艇的监视任务。
“海马”长9.14米,排水量5吨,在机动性和智能化方面都有大幅度的提高。它可以到达深3000多米的深海区,以4节的航速巡航500多海里完成监测任务。这是因为它装配有9000多组标准D型碱性电池,具有超强的续航力和机动性,可以在水下连续工作125小时。新一代“海马”无人深海探测器升级了控制软件,在无人操控性能上有较大提高。这艘“海马”之前已经在伊利湖和巴哈马群岛附近进行了两次成功试验。这一次下水,它将为美海军探测收集深海海洋资料,测绘海底深度,为深海布雷和反鱼雷侦测提供依据。
水下机器人总体发展趋势
1.ROV与AUV并存,ROV更加实用可靠,AUV技术更加成熟:当代遥控机器人系统的发展特点是致力于操作者与机器人的人机交互控制,即遥控加局部自主系统构成完整的监测遥控操作系统,实现实时操控和信息实时处理。ROV技术的发展,将致力于提高观察能力和顶流作业能力,加大数据处理容量,提高操作控制水平和操纵性能,完善人机交互界面,使其更加实用可靠。今后,AUV将向远程化、智能化发展,其活动范围在250~5000公里的半径内,这就要求有能保证其长时间工作的动力源。在控制和信息处理系统中,采用图像识别、人工智能技术、大容量的知识库系统,
以及提高信息处理能力和精密导航定位的随感能力等。
2.硬体技术的突破:为降低成本、减少能源之消耗,无人水下载具的硬体技术将会朝向体积小、相容性高及模组化的概念设计。由于国际间的技术合作愈趋密切,高相容性与模组化将大幅降低无人水下载具的制造成本。另外,硬体装置的缩小,将可设计出体积更小的无人水下载具,进而减少能源的消耗,增加续航力。
3.能源系统的开发:无人水下载具执行任务时间的要求,将愈来愈长。新的能源必须提供无人水下载具更长的续航力,如数月、甚至数年以上。目前核电池
及太阳能电池,都已经能够符合这项需求。相信在目前优异的电池技术基础上,未来的能源系统将会更持久、也会xxx。必须要对电池性能进行改进,以满足无人潜艇携带多种有效载荷的需求。为无人潜艇提供充足的电力,使其具有长续航能力,是当前研制工作中面临的{zd0}挑战。惟一能使LMRS航行120海里的高性能电池是亚硫酰氯锂电池,这种电池成本高,而且对环境有害。因此LMRS项目的主承包商波音公司正在寻求一种新型的电池技术,使电池效能更高,可为UUV提供更长的作战时间。充电锂电池将是其中的一个选择,另外,新型燃料电池和小型空气独立推进式柴电发动机可能也被考虑。
4.导航技术的提升:xx的导航与定位,是无人水下载具成功执行任务的基本要素。由于无人水下载具在水下作业的时间愈来愈长,惯性导航所累积之误差将无法接受,而又不能老是叫无人水下载具浮出水面,使用GPSxxxx来修正惯性导航的误差。因此,利用声波定位及水下环境地形导航的技术,将更加重要。
5.智慧型的自主控制系统:由于无人水下载具所面临的操作环境非常严苛,非智慧型自主控制系统是无法独立在复杂、动态的水下环境中操作。而且未来将有更多军事用的无人水下载具加入水下的战场,届时,只有高度智慧的水下载具才能在险恶的战术环境中生存,进而主宰水下战场。
6.从单一载具到多个载具:除了单一的无人水下载具的发展外,未来的趋势是朝向多个载具彼此互相协调、共同执行任务的方向发展。无论是水文资料的查集、海底的搜索与调查或是水雷的反制,多个无人水下载具同时作业的方式将有加乘加倍的效果。美国海军在其无人水下载具总体规划(UUV
Master Plan)中,就是规划多艘无人水下载具共同执行潜舰的追踪与猎杀。
水下机器人将利用智能传感器的融合和配置技术及通过网络建立的大范围通讯系统,建立机器人相互间及机器人与人之间的通信与磋商机理,完成群体行为控制、监测与管理及故障诊断,实现群体作业。