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【原创】深度解析无人艇背景及发展(权威机构发布)

发布时间:2016-07-08点击:6659



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作者:上海大学无人艇工程研究院


  1. 1.    国内、国际情况

以美国为例,美国海军研制了“斯巴达侦察兵”、“海狐”、“猫头鹰”等一系列无人艇,美国《无人系统2013~2038年路线图》将无人艇列为重点发展对象,并制订了美国海军无人艇发展主计划。英国、法国、德国、俄罗斯、以色列等也纷纷加紧对无人艇的开发[11-15]。国内海洋工程和机器人学术界也掀起了无人艇研究热潮,哈尔滨工程大学、中科院沈阳自动化所、青岛北船、上海交通大学、中船重工701所、江阴北海、劳雷绿湾、海兰信、云洲、大连海事大学、海洋局一所、华南理工大学、华中科技大学、上海海洋大学、国防科技大学、北京航空航天大学、上海大学等等单位分别研制了不同应用场合的无人艇。

(1)       美国SPARTAN 水面无人作战艇

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  • 7米(海港级)/11米(舰队级),刚性充气艇

  • 更高航速35节;反水雷航速20节,续航能力6小时

  • 推进系统:柴油喷水推进

  • 任务载荷:360o防撞相机、红外摄像机、导航雷达、GPS、 30mm轻型舰炮

  • 用途:侦察监控、反水雷、反潜

美国已将该艇列装,在中东波斯湾地区的美国海军中投入应用,正加快向其他海军舰队部署该无人艇,预计2015年形成战斗力。                                               

(2)      美国食人鱼

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  • 16.5米(滨海舰队级),碳纤维-纳米管复合材料

  • 反潜航速20节,续航能力6小时

  • 排水量3.6吨

  • 用途:港口、海岸巡逻、搜索与救援、打击海盗、反潜


(3)       
以色列“Protector”

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9米(海港级) /11米(舰队级),艇上多个部位玻璃钢复合材料、轻质复合材料和碳纤维材料

  • 更高航速30节,续航8小时

  • 作业范围:距离基地10至20公里

  • 推进系统:柴油喷水推进

  • 任务载荷:导航雷达和“托普拉伊特”光学系统、激光测距仪、高压

  • 水枪、12.7mm机枪或40mm自动榴弹发射器

  • 用途:海上兵力保护、情报监视、侦察、反水雷、反潜

该艇已有12艘列装于以色列海军,并被出口至新加坡海军等。

 

(4)       以色列“KATANA”

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  • 12米,宽2.8米,碳纤维-玻璃钢复合材料

  • 航速更高60节

  • 船体由两个560马力柴油发动机

  • 续航力:350海里

(5)       哈工程大学 “XL” USV

在国内较早开展了 USV 研究,在运动控制、路径规划、环境感知等方面进行了大量湖试与海试。

(6)       中国“天象一号”

6.5米用途:气象保障

(7)        华测无人测量艇(洞庭湖水试)

(8)        大连海事大学“Silver frog” USV

(9)        沈阳自动化所 三体 USV

  1. 2.    战略、背景

水面无人艇简称USV,也称水面机器人;是一种吃水浅、机动灵活、雷达反射面小、行动隐蔽,而且具有自主导航、自主避障能力,可以自主完成环境信息感知、理解、交互、目标探测及浅海海图测量等任务的水面特种机器人系统;水面无人艇可以成为的整合无人机、海面无人装备和水下机器人跨域网络的关键节点。

无人艇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,如侦察、搜索、探测和排雷,搜救、导航和水文地理勘察,反潜作战、反特种作战及巡逻、打击海盗、反恐攻击等。在无人水面艇研发和使用领域,美国和以色列一直处于领先地位。

  1. 3.    应用状况

精 海系列无人艇已经在东海、南海、南极罗斯海等海域进行了大量应用,精海1号无人艇随中国海事166海巡船赴南海巡航,承担了对南海诸岛礁海域的测量和检测 任务,完成了对南海西沙及南海诸岛礁的水下地形地貌及水文情况的测量,完成了勘察相关航路、检验海图等航海资料准确性的工作;精海2号无人艇搭载在“雪龙 号”赴南极进行我国第三十一次南极科考任务,在南极罗斯海发现了适合“雪龙”号抛锚的新锚地,并探明了罗斯海12平方公里水域下地形测绘资料,完成测线 280公里,制作完成该水域墨卡托投影的1:5000大比例尺海图;精海3号无人艇搭载在海洋局海监船上对岛礁和近海浅水域等水下地形地貌、水文进行 探测和自主航道测量;精海4号无人艇用于内河湖泊环保、水利、生态监测,拥有独特可靠的自主控制技术算法。

精海系列无人艇实现了中国无人艇在南海巡航和南极科考等关键领域从无到有的应用,相关成果获上海市科技进步一等奖等十多个奖项。

  1. 4.    十大核心技术

水面及水下目标检测技术

基于数据融合的障碍检测技术

自主安全避障技术

海洋复杂环境感知技术

高精度航迹跟踪技术

面向任务的自主控制技术

任务规划及自主决策技术

实时健康监控技术

模块化即插即用技术

友好人机交互界面

  1. 5.    主要性能特性

适合广阔海域:传统测量船吃水深,难以完成近海岸线及岛(礁)岸线海图测绘,精海系列无人艇吃水浅(深度均不超过0.5米),是解决海岸线及岛(礁)岸线海图序列不完整问题的有效手段。

适合极端环境:精海2号无人艇克服南极极端环境,圆满完成220海里南极罗斯海测绘任务。

多功能高集成:精海系列无人艇可同时搭载多种专业海洋测绘仪器,通过分时复用方式高效精准执行海上任务。