水下無人作戰系統裝備現狀及發展趨勢

李 經

(海軍駐中國艦船研究設計中心軍事代表室，湖北 武漢 430064)

水下無人作戰系統裝備現狀及發展趨勢

李 經

(海軍駐中國艦船研究設計中心軍事代表室，湖北 武漢 430064)

海軍水下無人作戰系統因其造價低廉、隱蔽性強、避免人員傷亡等諸多優點而得到大力發展，美國等國已制定各類水下無人作戰系統發展規劃并開發出便攜型、輕型、重型和巨型等多種水下無人作戰系統，并向著提高智能化、模塊化和標準化程度、拓展多平臺搭載使用能力等方向發展。為了應對威脅，我國也應從頂層規劃水下無人作戰體系發展路線，開發多樣化的水下無人作戰系統。

水下無人作戰系統；無人潛航器；協同作戰

0 引 言

近年來，隨著人工智能等科學技術的不斷發展以及各國對戰場低傷亡率的不斷追求，無人作戰系統在海上戰爭中發揮著越來越重要的作用。海軍無人作戰系統是充分利用海洋的隱蔽特性與海洋空間優勢，以信息技術為核心，空中、水面、水下與洋底無人作戰平臺相結合，沿海、近海與遠洋無人作戰平臺結合，機動航行型與固定型無人作戰平臺相結合，用于完成多種軍事任務的各類無人裝備大系統的總稱。海軍無人作戰系統是現代海軍裝備的一個重要組成部分，是21 世紀海軍裝備中新概念、新技術最為豐富的新興領域，發展前景十分廣闊，必將帶來海上作戰模式的變革。

水下無人作戰系統是海軍無人作戰系統的重要組成部分，與傳統的有人駕駛多功能攻擊型潛艇相比，水下無人作戰系統具有造價低廉、使用靈活、隱蔽性強、適應復雜海況，以及可有效避免人員傷亡的特點，可承擔從偵察、干擾、欺騙、通信中繼、戰場支援到發動攻擊等幾乎所有潛艇能夠從事的作戰任務，在現代海戰中被作為“力量倍增器”而越來越受到重視。

1 國外水下無人作戰系統發展現狀

1.1 美國已制定全面的發展規劃，其他國家有選擇性地發展

隨著無人作戰系統自主性大幅度提高，任務領域極大拓展，各種關鍵技術的突破使之受到越來越多的國家高度關注。目前世界主要海軍大國都在積極推進無人作戰系統的發展。

對軍事領域高科技保持高度敏感的美國單獨針對水下無人作戰系統發展了公布了一系列規劃，明確了發展思路。1994 年，美國正式將無人潛航器發展列入計劃，提出優先發展無人潛航器的水雷偵察、情報監視偵察和海洋調查能力；2000 年，發布第 1 版《無人潛航器主計劃》，確定了無人潛航器的 7 項任務：情報監視偵察、反水雷、海洋調查、通信導航、反潛戰、武器平臺、后勤補給與支援；2004 年，發布第 2版《無人潛航器主計劃》，將無人潛航器的任務最終調整為 9 項，包括情報監視偵察、反水雷、反潛戰、探察與識別、海洋調查、通信/導航節點、設備運送、信息作戰和時敏打擊，并提出要研發便攜式、輕型、重型和巨型 4 類無人潛航器。

1）情報、監視和偵察（ISR）。補充和擴展現有艦隊的能力，將情報、監視和偵察能力延伸到受禁地區。這包括由各種平臺來操控的多功能系統，完成收集至關重要的電磁和光電數據任務。

2）反水雷。為艦隊找到或創造無水雷的活動海區，而無需載人平臺進入，縮短反水雷耗費的時間。這種能力將在近期成為美國海軍兵力結構的組成部分。構想是，部署一種通用的模塊化無人反水雷系統，迅速掃除各種水雷，確保美軍能夠以最低風險從海上進入戰區。

3）反潛戰。近中期內實現這個目標，需要由第三方提供敵方潛艇出港或通過其他要道的提示、監視、跟蹤信息，目的是使用無人潛航器遂行巡邏、探測和跟蹤任務，把敵方潛艇動向通報給美國軍方。更長遠的目的是在任何交戰情況下都具有這種能力，避免采取一不小心就會導致沖突升級的行動。

4）探察與識別。將支持國土防御、反恐/部隊保護、爆炸物處理的需求。能在狹窄區域內，如船殼、橋墩周圍以及錨地海底區域進行快速搜索、探察和定位。美國海軍《爆炸物處理、反恐/部隊保護、無人潛航器任務需求重點》文件中指出，使用無人潛航器執行這類任務的目的是，“快速偵察熱點區域，探測、調查和定位未爆炸的爆炸物（UXO）”。

5）海洋調查。能夠在各種海洋環境中收集水文和海洋學數據。海洋數據和海洋環境數據將用于近實時戰術支持，還可存檔用于長期保障，或快速轉換用于作戰空間準備。

6）作為通信/導航網絡節點。是“部隊網”的水下支撐部分，通信/導航網絡節點將為各平臺之間提供連通性，并根據需要提供導航輔助。作為這種能力的一部分而開發的通信和導航模塊將植入其他無人潛航器系統，以減輕研制負擔，降低風險。

7）設備運送。目標是秘密為反水雷、通信/導航網絡節點、反潛戰、海洋調查、特種作戰部隊支援和“時敏打擊”等任務提供后勤保障。

8）信息作戰。目標是“利用、欺騙、威懾和瓦解敵人”。無人潛航器在淺水區和對載人平臺來說太危險的水域進行秘密活動的能力非常適于執行特殊作戰任務。兩種最適于無人潛航器執行的信息作戰任務是充當潛艇誘餌和作為通信或計算機節點干擾器。

9）時敏打擊。美海軍《21 世紀海上力量》提出的“海上打擊”是支柱中最具“動態效果”的部分。“時敏打擊”就是只用數分鐘而不是數小時，完成從傳感器到攻擊的一系列過程。從無人潛航器上發射武器，或用無人潛航器運送武器載具，可使發射點與目標距離更近，能夠以更快的反應時間消滅目標[1]。

2004 年以后，美國未單獨針對無人潛航器再次發布規劃，而是將陸、海、空各類無人系統統籌規劃。2007 年 12 月，美國國防部頒布了《2007-2032 年無人作戰系統發展路線圖》，首次提出了統一的無人作戰系統總體發展戰略規劃，并明確表示，未來 25 年美國將逐步組建一支完善而先進的無人作戰系統部隊，實現與有人系統以及無人作戰系統之間的無縫鏈接，在動態環境中既可獨立承擔任務，也可與其他作戰單元協作完成復雜任務。美國海軍在無人潛航器方面有多型裝備在研制或者試驗，其中已有部分型號的裝備已經投入實戰使用。

美國以外的其他國家則根據本國的技術情況，有選擇性地發展水下無人作戰系統，形成了局部技術優勢。例如挪威、瑞典等北歐國家為了在波羅的海周邊復雜的淺海峽灣里高效率地執行各種水下任務開發了“休金”系列、“雙鷹”系列等多種中小型自主式無人潛航器（AUV），其技術水平總體上較高，僅次于美國。

1.2 各類無人作戰系統將向體系化發展，充分發揮協同作戰能力

隨著以美國為首的西方國家將戰略重點轉向近海，為更有效地在近海水域進行反潛、反水雷及反集群快艇，美國海軍越來越重視無人潛航器（UUV）與有人艦艇之間的協同作戰，利用通用化的信息傳輸接口，實現對水面、水下的態勢全感知，形成體系化的無人作戰系統。例如，美軍瀕海戰斗艦（LCS）成建制搭載 WLD-1 型遙控獵雷系統（RMS）、戰場預置獨立水下載具（BPAUV）和 REMUS 型無人潛航器，作為其反潛戰和反水雷戰模板的主要裝備，與本艦協同完成反潛戰和反水雷戰任務。

同時，美國在不斷加強水下無人作戰系統的通用性，使水下無人作戰系統在系統控制、通信、數據處理和數據鏈等方面具備更廣泛的互操作性，包括為水下無人作戰系統建立安全可靠的通用數據鏈通信系統，強化“通用控制”和“通用接口”標準的應用等[2]。

1.3 各類水下無人作戰系統的應用程度各不相同、處于不同發展階段

由于環境和技術要求的不同，造成各種水下無人作戰系統的發展和應用水平存在較大的差異。當前，多個國家已經研制多種型號的無人潛航器，并已經裝備到反水雷戰艦艇和主戰艦艇，但主要還是用于反水雷。

1.4 各國無人潛航器平臺發展現狀

根據美國海軍 2004 年發布的《無人潛航器主計劃》中對無人潛航器裝備體系的劃分依據（直徑、排水量、續航力及有效載荷等），將無人潛航器劃分為便攜型（45 kg 以下）、輕型（45～227 kg）、重型（227～1 360 kg）和巨型（1 360 kg 以上）四類。其中便攜式的 REMUS 100 無人潛航器裝備于美國海軍掃雷艇，是世界上首艘用于作戰的無人潛航器。

1）便攜式。REMUS 100 直徑 0.19 m，工作深度為100 m，主要用于淺水反水雷和航道偵察等。目前，REMUS 100 已經出口多個國家，包括英國、比利時、德國等。便攜式無人潛航器還包括用于戰場監視的“海底滑翔者”小型無動力無人潛航器，其最大特點是不用任何能源，只靠海水的升降和波浪起伏就可在大范圍內持續工作數日至數周，主要功能是收集海水不同深度的有關數據（如鹽度、溫度、混濁度、流向等），還可用于跟蹤潛艇、反水雷和海域監視、偵察等多種功能。

3）重型 。重型無人潛器既可由水面艦船搭載，也可由潛艇搭載。目前，美國已經停止了潛載重型無人潛器項目，轉而重點發展大直徑巨型潛載無人潛器。水面艦船搭載的重型無人潛航器代表型號是戰場預置自主式無人潛航器（BPAUV）。BPAUV 是在“金槍魚”-12無人潛航器的基礎上發展的，首套樣機于 2000 年進行水中試驗。美國海軍購買了 1 套 BPAUV系統，包括 2 艘航行器和支援設備，目前已經交付，計劃裝備瀕海戰斗艦。

4）巨型。巨型無人潛航器可以搭載水面艦船與潛艇，典型型號包括“海馬”和“大直徑任務重組式無人潛航器”（LDMRUUV）。其中，“海馬”可以搭載于水面艦船和潛艇，LDMRUUV 主要搭載于潛艇。“海馬”無人潛航器直徑 0.97 m，能夠在水深 10～300 m的近海水域按照預先編制的程序獨立作業，采集高質量的精確的軍事海洋環境數據。2003 年初，“海馬”在“佛羅里達”號核潛艇進行了發射試驗，目前還處于試驗階段。目前重點發展潛載大直徑任務重組式無人潛器，該潛器直徑約為 1 m，計劃裝備“弗吉尼亞”級攻擊型核潛艇和“俄亥俄”級巡航導彈核潛艇，將增加模塊化、傳感器及有效載荷的能力，并且能夠集成小型無人潛航器，主要用于水雷清除、潛艇跟蹤和時敏打擊。

5）概念探索型。“曼塔”屬于探索一代的無人潛航器平臺，著眼于裝備美國海軍未來的潛艇和水面艦，采用了非常規的扁平外形設計。主要用于新概念及新技術的試驗。

2 國外無人潛航器發展趨勢

2.1 未來無人潛航器的設計將向著模塊化和標準化的方向發展

目前的無人潛航器大多只能執行單項任務，例如美國遠期水雷偵察系統等只能執行反水雷任務，且成本高昂，效費比不高。因此美國海軍提出了“任務可重組無人潛航器”（MRUUV）發展計劃，這種無人潛航器能夠攜帶多種有效載荷，用于執行秘密的 ISR、水下搜索與探查、通信/導航網絡節點、潛艇跟蹤、水雷偵察等任務，效費比高。

另外，2005 年海軍項目執行辦公室（PEO）正式采用 JAUS 信息格式和數據協議作為其無人潛航器、無人水面艇和無人陸地車的通信標準。2006 年，ASTM委員會發布了 ASTM F2594-07 標準，用于指導無人潛航器基本的通信需求。這表明了美國海軍在無人潛航器通信標準化方面的決心。同年美國海軍完成了無人潛航器技術標準的制定，主要內容包括自動化、任務載荷、傳感器數據格式和通信技術等。該標準的出臺，可使工業部門集中精力在無人潛航器模塊化載荷的開發上，而不必再將重點集中在新型無人潛航器的設計上。

2.2 無人潛航器的潛艇發射回收技術將是未來需要重點攻克的技術

也就是說前者在修辭格的選用上多多益善且將修辭格的益處全盤接收，這點尤其表現在對典故氛圍的吸收上；而后者更愿意看準時機少用且精用修辭格，使之各安其位，這也是其典故使用的特點——愿意用典，但不完全接受典故所營造的氛圍，自主地選擇心儀的情緒加以自己的表達形成獨特的創作。《秀才胡同》使用修辭格11種，在修辭格的使用上絲毫不吝嗇筆墨；而《東風破》僅用6種修辭格且大多集中在移就和用典上，用典故來拼湊自己想要的意味。由此可見前者善于海納百川，后者善于挑揀縫補。

美國無人潛航器的發展重點是搭載在潛艇之上的無人潛航器，利用潛艇發射回收無人潛航器就成了需要重點發展的關鍵技術，目前，從潛艇發射無人潛航器的技術已經基本成熟，533 mm的無人潛航器主要從潛艇的魚雷管發射，大直徑的 965 mm無人潛航器主要從戰略導彈核潛艇的彈道導彈發射管發射；而利用潛艇回收無人潛航器的技術還未成熟，處于試驗階段。

2007 年 11 月，波音公司首次成功進行了水下航行中的潛艇回收無人潛航器的演示試驗，這為今后執行先進的海軍作戰行動提供了新的可能。試驗中，1 艘美國攻擊型核潛艇利用自身的 1 部魚雷管發射了“遠期水雷偵察系統”（軍方代號 AN/BLQ-11）無人潛航器。這一里程碑式的試驗演示了完成發射與回收過程所需的所有要素。試驗期間，AN/BLQ-11 還完成了一些復雜的機動，包括原地靜止和所謂的“影子潛艇”，即試驗期間無人潛航器在水下與母艇并排航行。通過此次試驗，美海軍確信系統的性能是可靠的，這將支持美國海軍繼續研制可從潛艇上部署的533 mm 直徑無人潛航器的決定[3]。

2.3 無人潛航器的智能程度將越來越高，能夠自主執行多項任務

無人潛航器能夠長時間自主獨立行動是執行情報、監視與偵察、反潛和反水雷的前提。自主性對于無人潛航器執行所有任務都有著重要意義，努力提高智能化程度和自適應能力, 具有容錯和故障診斷和排除功能, 改善系統的安全性和可靠性。

目前的無人潛航器只是處于初級智能階段，大多數無人潛航器還需要操作人員進行實時控制，如“休金 1000”和 LMRS 這些已經投入使用的且具有較高智能程度的無人潛航器也還是需要操作人員對其任務執行過程進行監視，并在緊急情況下改變任務模式或使其返回。目前，各國正在研發及試驗的無人潛航器已經應用了先進的智能與控制技術，比如英國的“泰利斯曼”無人潛航器采用了先進避碰技術；同時它還采用了另一種被稱為自主導航和感知試驗研究（ANSER）的技術，該技術是由 BAE 系統公司澳大利亞分公司開發的，ANSER 允許在多個無人作戰系統之間共享傳感器和地圖信息，因此多個無人潛航器可像“蜂群”一樣行動。

隨著人工智能技術、計算機技術等的飛速發展，新一代的無人潛航器應該具有足夠高的智能化程度，能夠和環境發生交互作用，以便在水中執行任務時，能有效地探測和識別水下物體、取樣、或完成各種人力無法勝任的水下工作。未來的無人潛航器將能夠執行更為復雜的工作。在環境發生預料以外的變化時，還能夠自行調整，以克服障礙。減少通信和人員監控需求，采用導航幫助和通信中繼來進行多航行體協作作業，同時增加航行體對場景感知的水平。只有高度智能的無人潛航器才能在險惡的戰術環境下生存，進而主宰水下戰場。完全自主型無人潛航器是未來無人水下航行體發展的必然趨勢。

3 我國海軍水下無人作戰體系初步設想

從無人作戰系統運用的角度分析，海軍可以或需要應用的系統將包括空間、空中、陸地、水面和水下的、各種類型、各種功能的系統或設備，其中水下無人系統是不可或缺的組成部分。水下無人系統將可以在海洋情報、監視和偵察（ISR）、水雷戰、反潛戰以及基地和港口的安全等諸多領域提供大量新的作戰能力。尤其是在未來諸軍兵種一體化聯合作戰條件下，水下無人作戰系統將會在水下作戰空間感知、作戰力量應用、水下防護等諸多聯合作戰領域中發揮重要作用。

我國海軍水下無人系統的發展需要有總體的規劃，明確各階段的發展目標，遵循循序前進的原則。從目前國內水下無人系統的發展現狀看，基本具備發展以水下情報/監視/偵察（ISR）功能為主的水下無人系統的條件。同時考慮到反水雷的需求，具有探/獵雷功能的水下無人系統也已具備開發的條件。從軍民共用的角度，用于海洋環境測量和調查的水下無人系統具有廣泛應用前景，而且可以和水下情報/監視/偵察相結合，也應大力發展。在此基礎上，開展其他運用的先期研究，不斷拓展水下無人系統的能力和應用領域。

3.1 我國海軍水下無人作戰體系開發總體指導思想

海軍無人潛器屬于“海軍無人作戰系統”的一個組成部分。在制定我國海軍無人潛器研發指導思想時，需把握“海軍無人作戰系統”的內涵、特點和功能，分析我國海洋環境的形勢和特點，并結合我國實際國情。技術上要充分考慮我國技術現狀，基于我國具備的技術能力、技術基礎與工業能力等制定合理的、切實、可實現的目標。

綜合我國海洋環境特點及實際國情，我國海軍無人潛器系統發展思路應遵循以下幾點：

1）應從沿海、近海與遠洋結合，機動航行型與固定型裝備相結合，點、線與區域配置相結合的大視野統籌考慮我國海軍無人潛器技術的發展方向。

2）既要針對美日等國“由深入淺”對我實施軍事遏制與圍堵的態勢，重點突破我國近海防御戰場建設迫切需要的無人潛器裝備技術，又要重視發展遠海防衛作戰能力的前瞻性無人潛器技術。

3）既要發展作為水面艦船與潛艇攜帶的新型武器的海軍無人潛器，又要發展具有獨立探測與作戰功能的海軍無人潛器。

4）我國著手進一步發展海軍無人潛器技術時，必須采取通用化、模塊化、標淮化技術路線，建立統一的通信協議、統一的網絡結構和標準、統一的能源組件、統一的投放尺度與口徑等。

5）水下無人潛器技術的發展應充分體現軍民融合的方針。

3.2 我國海軍水下無人作戰體系組成架構

我國海軍應按照沿海、近海和中遠海的不同軍事需求，建立起 3 個層次的無人作戰系統，同時還必須考慮海軍無人作戰系統的施工作業支援裝備。

1) 沿海水下無人作戰系統

作為水下無人作戰系統的第 1 層次，目的在于改變我國沿海水下探測、警戒能力薄弱的現狀，打破目前海面以下“不設防”的嚴峻狀態。

2) 近海無人作戰系統

是水下無人作戰系統的第 2 層次，用于搜索與摧毀敵布設于我近海的水下設施，探明敵在一島鏈附近的探測線及軍事活動，控制臺灣港口及對外通道。

3) 中、遠海無人作戰系統

作為水下無人作戰系統的第 3 層次，主要作用包含在藍色海域探測海洋戰場環境、為我潛艇導航與傳遞信息、掌握敵潛艇水下動向、戰時協助封鎖關鍵航道及潛伏攻擊敵主力艦隊等。

4) 海軍無人作戰系統施工作業支援裝備

作為有效持續應用水下無人作戰系統的必要條件，為海底移動無人作戰系統的布放與回收，駐留式無人作戰系統的布設、施工、能源補充與維修提供可靠的作業、支援和工程保障能力。主要包含自航無人潛器的布放與回收系統、重型有纜遙控作業潛器的深海空間站布放與回收系統、水下網絡的布設與施工裝備、為駐留式海底無人裝備補充與置換能源的重型智能無人潛器及工具。

4 結 語

目前，我國海軍水下無人作戰系統已開展一些研究工作，且研發勢頭強勁，已取得一些無人潛航器平臺原理樣機、任務載荷、控制系統等科研成果。但是，由于國內各相關研究單位基本上是各自獨立發展，研發力量分散，未形成整體優勢，也沒有從頂層進行統籌規劃，缺乏研發的大思路，技術進步較為緩慢，很難適應我國海軍武器裝備體系化建設和未來作戰的需要，也難以促推海軍水下無人作戰系統技術創新、跨越發展。

鑒此，為了使我國在我國未來海軍水下無人作戰系統領域占據重要一席之地，需要加強頂層策劃，主動整合國內研發力量，形成有效合力，開展重點技術攻關，不斷提升研發能力，力爭掌握海軍水下無人作戰系統研發的主導權，以牽引、推動我國海軍水下無人作戰系統發展，實現 2030 年前我國海軍無人作戰系統成體系化投入裝備與使用，趕超國際水下無人作戰系統先進技術。

[1]李大鵬, 孟曉宇, 曹和云.網絡中心戰條件下的自主式無人水下航行器[J].潛艇技術, 2013, 12(2): 44-57.

[2]牛軼峰, 沈林成, 戴斌, 等.無人作戰系統發展[J].國防科技, 2009, 30(5): 1-11.NIU Yi-feng, SHEN Lin-cheng, DAI Bin, et al.A survey of unmanned combat system development[J].National Defense Science & Technology, 2009, 30(5): 1-11.

[3]750試驗場.潛艇和水面艦船布放與回收無人潛航器[R].艦船技術發展專題, 2012: 196-204.

Existence and development trend of navy autonomous underwater combat system

LI Jing
(Naval Military Representative Office in China Ship Development and Design Center, Wuhan 430064, China)

Navy autonomous underwater combat system is actively developed because of the low price, strong concealment and security.In recent years, US and other nations have made plans for autonomous underwater combat system, and they had developed the portable one, the light one, the heavy one and the giant one.Also they hope to make the system intelligent, modular, standardized and suitable for multi-platforms.In order to respond to the threat, we should research the develop plans and achieve the diversification of autonomous underwater combat system.

autonomous underwater combat system；autonomous underwater vehicle(AUV)；coordinated operation

E925.2

：A

1672-7619(2017)01-0001-05doi：10.3404/j.issn.1672-7619.2017.01.001

2016-11-15

李經(1972-)，男，高級工程師，研究方向為船舶總體設計。