aaa无人水下航行器发展

装备研究

无人水下航行器发展

ＡｎＯｖｅｒｖｉｅｗｏｆＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＵｎｍａｎｎｅｄＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＶｅｈｉｃｌｅｓ

■

兰志林

周家波

摘要：本文简要回顾了无人水下航行器（ＵＵＶ）的发展过程，分析了

使命和功能，探讨了ＵＵＶ的军事应用情况及ＵＵＶ的发展现状及其特点、其发展重点和应用前景。

关键词：无人水下航行器

中图分类号：Ｅ９２５．２

ＵＵＶ

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７１－４５４７（２００８）０２－０１０４－０５

信息在现代战争中扮演着越来越重要的角色，信息战也是二十一世纪的主导战争样式。随着信息战向反潜战场的延伸，未来的反潜战场也面临着水下信息战。目前，世界上各国海军共同关注的是如何掌控水下信息，演习水下信息战。为此，美国、俄罗斯、欧洲、日本等海军技术强国，正在加紧研制无人水下航行器（ＵＵＶ）项控制水下信息，组建水下信息网络。目，用于搜集、

无人水下航行器（ＵＵＶ－ＵｎｍａｎｎｅｄＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＶｅｈｉｃｌｅ）它是指用于水下侦察、遥控猎雷和作战等可以回收的小型水下自航载体，是一种以潜艇或水面舰船为支援平台，可长时间在水下自主远程航行的无人智能小型武器装备平台。ＵＵＶ将在未来水下信息战中扮演重要角色，利用ＵＵＶ可以进行探测网探潜、水下战场情报准备、水下战场预设、战场监视分析、战场感知传播、水下水声对抗等。网络中心战所需的大量水下信息，如海底地貌、海洋气象、地质、水文、磁场、声学特性，以及交战双方舰船的目标特性，水雷布设情况等，都可以通过ＵＵＶ来获得。

一、无人水下航行器的发展历程

水下航行器的研制工作起始于２０世纪４０～５０年代。最初研制的是载人水下

作者简介：

兰志林，男，讲师，电子工程学院，２３００３７周家波，男，硕士，电子工程学院，２３００３７

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航行器，从２０世纪６０年始研制遥控水下航行器（ＲＯＶ）。当时，主要是代替潜水员进行深水探测、沉船打捞和水下电缆铺设和维修。例如，１９６６年美国海军利用遥控水下航行器侦察并参与打捞沉入地中海８７０米深的８枚氢弹。美国高级计划研究局于２０世纪８０年代末制定了ＵＵＶ技术和快速样机计划，美国海军研究所于１９９５年制定了ＵＵＶ全面科技计划。９０年代中期，ＵＵＶ真正开始用于解决水下侦察、通信和反潜、反水雷作战中遇到的新问题。目前，研究的重点是自主式水下航行器（ＲＯＶ）。

可携带多种传感器，能长时间自主执行情报、监视和侦察及猎雷任务。这种无人水下航行器可充分利用现役平台，特别是攻击型潜艇，以期获得最大的作战效果。另一种是小型无人水下航行器，主要用于水雷对抗，直径２００ｍｍ，长度通常小于３ｍ。

美国海军水下作战中心、美国国防高级研究计划局和美国海军研究生院等单位主要负责

ＵＵＶ的研制工作，经过二十多年的发展，美国

在ＵＵＶ研究领域处于国际领先水平，在导航、

控制、水声通信和推进等关键技术方面取得了很多的研究成果。

美海军正在试验的一种智能型ＵＵＶ“海底滑行者”体长１．８ｍ，直径３００ｍｍ，翼展１ｍ，重

１９９９年，美国海军提出了第一个ＵＵＶ发

展计划。２００２年美国海军要求ＵＵＶ与无人机

具有通用性，提高作战自主性水平。２００４年５月，美国海军对ＵＵＶ发展计划进行了修订，强水面舰船信息联合的能调要提高ＵＵＶ与潜艇、

力。２００５年１月，美国海军又提出了新的《无人航行器ＵＵＶ总体规划》，明确了无人航行器的使命，以及海军希望这种新兴武器应当具有的能力，同时指明了鼓励工业部门参与新型无人潜艇的研制。美军在这一总体规划中，明确提出发展大型、重型、中型和便携式４类ＵＵＶ，重点通开发ＵＵＶ的水下侦察能力、搜索测量能力、信导航能力和对目标跟踪及引导攻击能力４种能力。

５２ｋｇ。体内配置电脑控制／传感器／ＧＰＳ／卫星通

信系统和锂电池组，安装有接收ＧＰＳ和铱卫星

通信信号的桅杆。它可自主在海中潜行６个月，行程５０００ｋｍ，最大下潜深度１０００ｍ，可由航空器投放，也可由人工海面投放。“海底滑行者”能担负探测水雷和水面目标的任务。若更换模块，它也可成为水下通信网络的一个移动式自主中继的节点。

美国海军海上系统司令部主持研制的“飞行”１型无人水下航行器计划于２００７年装备。它具有跟踪潜艇、反水雷和海域监视、侦察等多种功能，靠潜艇鱼雷发射管发射和回收。“飞行”１型直径５３０ｍｍ，包括航行和任务两个系统，每个系统又分多个模块，配有信号接收桅杆。“飞行”它比“飞２型预计２００９年装备。行”１型尺寸大，任务载荷多，航程远达２８０ｋｍ，续航时间２００ｈ。

目前，美国海军研究计划局（ＯＮＲ）和步吕芬机器人技术研究所正合作研制一项新型Ｕ－

二、无人水下航行器发展现状［１］［２］

自２０世纪８０年代以来，无人水下航行器技术得到很大发展，目前，世界上有十几个国家正在从事无人水下航行器的研制，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，其中以美国、俄罗斯、日本和西欧等国处于领先地位。

美国海军１９９４年公布了一项新一代先进无人水下航行器的研制计划，旨在发展两种能遂行探雷和扫雷的自主式无人水下航行器，一种是尺寸类似重型鱼雷的大型无人水下航行器，直径５３３ｍｍ，可从潜艇鱼雷发射管发射，并

ＵＶ项目－－自主式作战空间准备航行器（ＢＰＡＵＶ）。该种ＵＵＶ由锂聚合物蓄电池驱动，

可通过潜艇或小型渔船投放。ＢＰＡＵＶ装备了多种传感器和侧视声呐，用于大面积海底地图测绘以及变换测绘水道测量和水雷搜索任务。美国海军研究局计划在２００７财年进行无人水下航行器与无人水面小艇联合，或自主进行猎雷

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无人水下航行器发展综述

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作业，以及利用无人水下航行器完成远程探测掩埋式水雷等能力的技术演示。

日本三菱重工业公司研制的ＡＵＶ－ＥＸ１型无人水下航行器，潜航深度达到了３５００ｍ，能够进行各种深海科学活动。此外，日本海洋科学中心研制的“海沟”号无人水下航行器１９９５年３月２４日成功地下潜到１０９１１ｍ的海底，创造了世界深潜记录。

ＵＵＶ是未来水下信息战的新型平台，因而

各个国家都对ＵＵＶ的研制抱有极大的兴趣，也积极进行这方面的研究。北约在２０００年４月制，目定了“ＭＯ２０１５无人水下航行器发展计划”的是研制出一批不同用途的各型无人水下航行器。“Ｍｏｒｌｉｎ”１９９８年英国开始ＵＵＶ的研制工作。近年来，英国国防部加快了对无人水下航行器的研究。２００２年７月，英国国防部装备管理局制定了一个为期３年的无人水下航行器演示计划，旨在为将来制定近期、中期和远期无人水下航行器发展计划奠定基础。法国在ＥＣＡ公司研制的ｏｉｌｓｔｅｒ新型无人水下航行器的基础上，正在探讨一种全新的ＵＵＶ———ＲＥＤＥＲＭＯＲ。

三、无人水下航行器的特点、使命和功能［１］［３］

无人水下航行器（ＵｎｍａｎｎｅｄＵｎｄｅｒｓｅａＶｅ－

ｈｉｃｌｅ，ＵＵＶ）是一种新概念武器，先进的ＵＵＶ概

念很大程度上得益于其机载型对应体（ＵＡＶ－－无人空中航行器）显示出的已经验证的多用途能力。ＵＵＶ具有如下显著特点：（１）作战用途广。可依据具体作战需求，进行使命重构，搭载相应的任务模块，担负不同性质的任务。（２）智能程度高。采用最新人工智能技术，可自主进行航路规划、障碍物规避、目标运动要素解算及战术机动等。（３）隐身性能好。ＵＵＶ采用新材料、新技术，体积小、噪音小，难于被探测。（４）机动能力强。能长时间远距离航行，可在复杂海区或（５）效费比值高。与普通作战浅水区自由机动。

平台相比，ＵＵＶ造价相对便宜，且无需人员参与，可回收重复使用。

美军在２００４年颁布的ＵＵＶ发展总规划中提出了ＵＵＶ的７种主要使命：（１）情报／监视／侦察（ＩＳＲ）。能够搜集和传递多种类型数据；（２）反水雷措施。具有对秘密水雷的探测和绘图能力；（３）气象学和海洋学的使命。搜集海上水文、气象环境等信息；（４）辅助通信和导航的使命。可作为紧急时刻下不同平台之间通信和导航的纽带；（５）反潜战（ＡＳＷ）的使命。可作为舰船以外的传感器或者消息来源；（６）自主式武器平台。作为一种有效的武器平台或者武器；（７）后勤支援和补给。为其他海上平台和作战兵力提供支援和补给。

ｏｉｌｓｔｅｒ新型无人水下航行器能够携带各种传感

器或其他负载，利用其携带的各种声纳，探测水雷目标并进行分类，然后返回母舰平台进行重新配置，执行灭雷任务。德国研制的“长尾鲛”一次性攻击型无人水下航行器，长度为１．３ｍ，直径

０．２ｍ，质量４０ｋｇ，航行深度３００ｍ，在航母１２０ｍ

范围内活动，可对锚雷和沉底雷进行爆破处理。挪威的“水下排雷手”由两个驱动器驱动，最大攻击范围４ｋｍ，用于对水雷进行一次性自主攻击。此外，瑞典、意大利也在研制用于扫雷的无人水下航行器。

俄罗斯早在２０世纪６０年代就开始研制无人水下航行器，主要用于探雷、猎雷、搜索和探测下沉核潜艇等。但其研制水平落后于欧美国家，用于搜索核潜艇的无人水下航行器主要有ＭＴ－８８型和“泰菲络纳斯”型。其中，ＭＴ－８８型的航行深度为６０００ｍ，续航力６ｈ，巡航速度最“泰菲络纳斯”型的航行深度为大为３．６ｋｍ／ｈ；

２０００ｍ，巡航速度最大为７．２ｋｍ／ｈ。１９８７年至

１９８９年，苏联曾几次用ＭＴ－８８型无人水下航行

器成功地探测到本国下沉的核潜艇。

日本为无人水下航行器的研制投入了数亿美元的资金，其无人水下航行器技术已达到世界领先水平，但日本研制的无人水下航行器主要用于民用的深海开发，极少用于军事领域。由

ＵＵＶ主要功能包括４种：（１）海上侦察。ＵＵＶ通过平台布放，在指定区域内巡航，及时

把搜集到的信息传回平台，或者返回后进行下

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载。（２）水下搜索和测量。提供实时的水下数据，比如深度、波浪、风向、水雷的位置等信息，从而能够及时准确地感知水下情况。（３）辅助通信／导航。作为网络中心节点，ＵＵＶ可以捕获、处理、格式化侦察数据，并将其通过双向光纤通信数据链传给宿主，或通过标准的通信链将它们传送到战斗群中的其它战舰。（４）自主作战。自主式ＵＵＶ是一种高度智能化的平台，可以按照预先植入的程序进行自主管理，能够在远离母舰的更宽广的海域进行巡航，极大提高海底情况预警能力。

五、无人水下航行器的发展重点和应用前景［２］［４］［５］

为满足无人水下航行器多样化的任务，并能适应复杂的水下环境，未来无人水下航行器技术发展的重点将主要集中在以下几个方面：

（１）开发新型电池，提高ＵＵＶ的续航能力无人水下航行器的续航能力主要是由所使用的电池决定的，电池性能的高低决定了无人水下航行器续航时间的长短。为了满足军事需要，未来的无人水下航行器必须具有远距离、长续航能力，电池的比能要求大于４００ｗｈ／ｋｇ，世界各国正开展纳米材料的研究，通过电化学能存储和转换中采用纳米材料。纳米电极和电解液将使电池的性能空前提高。目前，先进国家正在开发一种新的动力源－－放射性同位素电池。这种电池具有重量轻、寿命长、无须修理或补充等优点，可使无人水下航行器长期在水下航行。

（２）变革通信方式，增强ＵＵＶ的远距离通信能力

目前，无人水下航行器远距离的水下通信主要依靠光纤进行，这样使得无人水下航行器很难离开平台很远距离，而且了无人水下航行器在复杂海域执行任务的能力。未来无人水下航行器通信方式发展方向是大力发展高品质的声通信。通信方式的革新，将使无人水下航行器承担更加复杂的通信任务，成为全球通信体系中的一部分。

（３）改进控制系统，重点发展自主式ＵＵＶ海洋下的环境是异常复杂的，这就要求无人水下航行器具有很强自主性，能够在复杂的水文情况下自主与环境进行交互，有效识别水下物体。未来无人水下航行器应该具有很高的智能，能够自动判别海底态势，采取相应的措施和对策。针对外在情况的变化，自动进行适当的调整，完成指定的任务。

（４）发展组合导航系统，提升ＵＵＶ的精确定位能力

最常用的且应用最早的导航方法是航位推算法，即将无人水下航行器的速度对时间进行

四、无人水下航行器的军事应用［６］

无人水下航行器（ＵＵＶ）的军事应用领域极其广阔，世界各国海军都在着力加强这方面的研究，目前主要的应用领域有：

（１）情报搜集。ＵＵＶ可以探测睡眠舰艇或者潜艇的行进路线，侦察敌人港口和海岸区的军事活动，进行雷区监视和海上通道等情报搜集任务。在海军人员和潜艇无法进入的海域，进行情报搜集、监视和侦察。

（２）水雷对抗。美国正在研制的大型ＵＵＶ直径９１４ｍｍ，排水量１０ｔ。该ＵＵＶ可以携带大量的传感器，具有较长的续航能力，主要用于反潜战、水雷战和特种作战。ＵＵＶ的使用极大地提高了海军的水雷对抗能力。

（３）通信中继。海上环境是复杂的，在某些通信受到的海域，可以利用ＵＵＶ作为通信指挥中心和水接口，完成水面舰船和潜艇之间、

面舰船之间、指挥中心与潜艇之间以及与其他平台之间的通信任务。

（４）海洋环境监测。平时对特殊海域的海洋环境资料（如潮汐、深度、海流等影响声呐探测功能的水文条件）和影响战术活动的因素（航运情况、渔业活动等）进行监视和数据统计，建立数据库供战时使用。

（５）其他应用领域。比如后勤支援和深水救难等。

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无人水下航行器发展综述

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积分来获得位置的信息，但是这样做精度偏低。目前惯性导航、卡尔曼滤波器和多普勒声呐等精密导航装备已渐渐应用到无人水下航行器上。在惯性导航系统中，通过将加速度对时间两次积分来获得位置的信息，这种导航方法的优点是自主性和隐蔽性好。未来的无人水下航行器上可以将多种导航技术适当地组合起来，不仅可以取长补短，大大提高导航精度，而且可以适当地降低单一导航系统的精度，从而可以降低导航系统的成本和技术难度。此外，组合导航系统还能提高系统的可靠性和容错性能。

（５）研制多种模块，增强ＵＵＶ的多任务作战能力

未来的无人水下航行器将进行模块化设计，根据任务的不同，可以加载不同的任务模这些模块，以及时适应未来的多任务作战需求。块包括扫雷模块、反潜模块、电子战模块、诱饵模块等，通过这些模块化设计，使无人水下航行器具备更多的作战功能。还可以加载武器系统，比如各种类型的导弹和，甚至核弹头，这样无人水下航行器将具有强大的硬摧毁能力，将成为海底的一个新兴霸主。

随着信息技术的发展，无人水下航行器的信息化水平将越来越高，结构趋于简单，功能趋向多样，自适应能力将异常强大。未来海上信息战中，无人水下航行器的作用不可小觑，它将是水下信息战的一个璀璨的新星，成为水下信息战中的一把利刃。

参考文献

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［４］李汉清，戴修亮．美国海军正在发展的水下探测

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［５］李俊，徐德民，宋保维，严卫生．自主式水下潜器

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［６］赵海东．军用无人水下航行器．国防技术基础

〔Ｊ〕（２）：１０～１１．．２００３，

六、结束语

无人水下航行器是新型的水下作战平台，

收稿日期：２００８－０１－１５

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