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《数字海洋与水下攻防》主要刊载海洋环境与资源科学、海洋数据与信息技术、海洋智能装备技术、海上攻防技术、水下预警与指挥控制技术、战场环境与对抗技术等领域，涉及体系研究、基础前沿、应用技术、工程设计、使用保障等方面的研究和综述论文。系《中国学术期刊综合评价数据库》统计源期刊、《中国学术期刊影响因子年报》统计源期刊、《万方数据——数字化期刊群》收录期刊、《中国核心期刊（遴选）数据库》收录期刊，被《中国期刊全文数据库（CJFD）》、超星期刊域出版平台全文收录。  尽管在20世纪50年代末，人们就已经开始将无人水下航行器（UUV）用于海洋勘探、研究、搜索和救援，但当它们被应用于反水雷（MCM）任务时，才变得更加普遍。伴随着自主和遥控系统的发展，各国海军试图保护人员不受风险和危险环境的影响，UUV的国防应用随之增加。这一趋势反过来推动了对海上无人驾驶技术的投资。现在的UUV在操作时间和安全方面有所改善，使用更加灵活，动力系统更加高效，实施和持续成本更低。UUV具有模块化结构和携带许多不同有效载荷的能力，因此有在海军军事行动的多个领域中被用作力量倍增器的潜力。 世界各国的海军部队和国防工业公司都增加了对UUV技术的投资。事实上，包括波音（Boeing）公司、洛克希德-马丁（Lockheed Martin）公司、HII公司、通用动力（General Dynamics）公司、蒂森克虏伯（Thyssenkrupp）公司和BAE系统（BAE systems）公司在内的世界领先造船厂和国防公司，正在争夺不断增长的UUV市场的份额。 各国海军和公司与大学和研发中心合作，多年来一直在开发和试验各种UUV，并已将其中一些设计过渡到采购/制造计划。仍有许多UUV项目正在开发和处于技术示范阶段。发展UUV的关键驱动力之一是将人员从对抗和危险的环境中撤离，以避免伤亡。 一般而言，超大型UUV（XLUUV）和中型UUV（MUUV）都有可切换和模块化的任务有效载荷套件，因此，它们可以改变任务模块来执行多种任务。技术的集成进步使这些航行器能够执行更复杂的任务，具有更强的自主性和自带的支持包。然而，较小的航行器更适合于单一类型的任务，如水文测量和ISR任务。 下面列出了全球数据（GlobalData）研究中心确定的影响UUV领域的关键防务和技术趋势。 1) 模块化。 模块化和灵活化可以减少在役舰船现代化的时间和成本，以适应未来的不确定性，因此该概念获得了大力支持。各国海军将模块化系统视为一种军事投送能力，这导致了对设计用于多任务的模块化UUV的需求日益增长。因此，各公司正在以模块化结构设计UUV，从而使新技术能够在不需要对主机平台进行昂贵修改的情况下快速投入使用。 2) 测试和研发中心/组织。 预计到2030年，无人海上航行器将与有人驾驶的作战平台一起使用。因此，一些国家的海军需要建立一个专门的分支机构或组织来开发作战概念，并将无人海上航行器（UMV）整合到舰队中。 为此，美国海军在2017年9月成立了无人水下航行器中队-1（UUVRON-1），以便能够测试UUV和开发UUV的操作概念。该中队正在使用两艘名为LTV38和LTV48的航行器进行训练，以模拟轻型探测无人水下航行器（LDUUV），同时持续使用超大型无人水下航行器（XLUUV）原型和两艘已交付的剃刀鲸（Razorbacks）UUV。 同样，英国皇家海军建立了NavyX，即皇家海军新型自主性和致命性加速器，以快速开发、测试和试验尖端设备，使新技术从设计阶段转入使用。五眼联盟和北约成员还在无人战士和自主战士系列演习中测试无人/自主作战能力，以适应未来的操作要求并测试操作概念。 因此，这些新的组织和演习将提供对关键问题的见解，例如多种无人航行器应承担哪些任务，以及它们如何更好地融入更广泛的海军战术和作战结构中。 3) 3D打印。 3D打印机已经证明了它们在航空航天和国防工业中的价值，这些行业需要精密工程来生产高规格的零件。在所有行业中，航空航天业对3D打印的采用率尤其高，而该行业中的最大参与者正从原型设计过渡到零件制造。一些公司和大学正在寻求利用3D打印技术来制造UUV。 4) 处理器芯片。 微处理器作为无人航行器的控制中心，为控制和通信软件提供了一个平台，集成防撞传感器、高清摄像头和其他传感器。芯片设计的进步在很大程度上是由移动电话行业推动的，导致了芯片具有更高性能和更低成本的同时，尺寸更小，这反过来有助于降低无人航行器的制造成本。芯片制造商正在扩展片上系统（SoC）组件的性能，将多个传感和处理元件结合在单个芯片上。 5) 人工智能（AI）。 无人航行器收集的数据量不断增加，这将为日益复杂的数据分析创造需求。无人航行器解决方案需要利用最新数据分析技术来有效地处理传入的传感器数据并得出有意义的结论。 此外，人工智能通过机器学习技术实现了无人航行器的 “持续学习”，以实现复杂的能力，例如基于1972年《国际海上避碰规则》（COLREGs）的自主导航和障碍物识别及规避。工业部门已被证明是具有人工智能能力的无人航行器的重要市场，而服务部门的公司也在争夺具有人工智能能力的无人航行器，以开发新的商业模式。 6) 海上集群技术。 海上集群技术正在吸引全球海军部队的注意。联网无人海上资产是未来监视、数据收集、诱饵、保护高价值单位和港口、扫雷、潜艇探测、避免主力舰船暴露，以及消除或摧毁敌方资产的一个关键工具。例如，金属鲨（Metal Shark）造船厂的新型航行器——远程无人水面艇（LRUSV），将能够集群工作，投送攻击型无人机蜂群来打击海上和陆地上的目标。 7) 用于无人通信和导航的量子技术。 量子传感器正越来越多地获得用于导航目的的资金，而将量子技术用于导航具有重要的军事应用。量子惯性传感器可以连续估算物体的位置、方向和运动速度，而无需外部参考。 全球定位系统（GPS）不能在水下使用，因此，潜艇和UUV需要一个稀有的惯性导航系统。量子导航可以满足这一要求。量子传感器还可以提供更全面的有关海军潜在威胁的信息，其中包括水雷和反潜战（ASW）能力。 量子通信将是未来几年国防机构的主要焦点之一，也是重要投资方向，以对抗量子密码分析的发展，后者对未来通信安全构成重大威胁。量子技术可用于与潜艇和UUV等水下资产进行安全通信。 8) 避碰技术。 当在海上交通密集区域使用UUV时，避碰技术可确保航行安全性，并有利于UUV在限制区域的自主航行。UUV上使用了不同类型的传感器，如视觉传感器、声呐、惯性传感器、DVL和压力传感器，以规避障碍物和安全航行。这些传感器可以单独使用，也可以组合使用，以弥补单一传感应用的弱点，具体取决于应用场景。 此外，在与远程操作中心通信时，部分UUV还使用水面感知传感器，以避开其他海上交通。领先的USV和UUV制造商也在使用这些传感器来改进碰撞控制措施。例如，Sonardyne公司在2021年2月发布了其用于USV和UUV的SPRINT-Nav混合导航系统的新版本。这个新版本在不影响精度的前提下，提升了航行器在没有外部位置参考的情况下可以工作的高度。 本文是全球数据（GlobalData）专题研究中心编写的《无人水下航行器——专题研究报告》中经过编辑的摘录。 编译：吴晓婧 译自：海军技术网  温馨提示 |
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