國外研制的作戰無人水面艇

當前，各國的無人水面艇（USV）已經開始武裝化，但是利用無人水面艇從事各類海上軍事活動還處在相對初期階段。美國海軍部門的一份市場報告顯示，預計在2017-2022年間，USV行業的規模將擴大近一倍。其中，國防應用可能會占據主導位置。

隨著傳感器、聲吶、軟件、機器學習和計算機算法等技術的進步，USV能力也得到了極大的提高，特別是海上的自主作戰能力。許多國家的海軍都在研制新的USV，這些USV不再是簡單的“眼睛和耳朵”，而是能開展包括反水雷（MCM）、電子戰（EW）和反潛戰（ASW）在內多種作戰行動的重要裝備。此外，這些USV安全性、使用效率也得到了極大提高，成本效益也更好。以反水雷任務為例，有人駕駛的掃雷艦船一天的花銷可能要高達10萬美元/艘，利用無人潛航器（UUV）進行掃雷耗時且低效，水下通信也一直是一個難以突破的挑戰。相比以上系統，USV既能節省開支，又能提高效率，且不受通信問題限制。

“海上獵手”

2016年4月，美國海軍對外展示了 40m長的“海上獵手”（Sea Hunter）試驗型無人水面艇，并聲稱該平臺將進一步發展為監視和ASW平臺。美國國防部副部長稱“海上獵手”將成為USV發展的一個“拐點”，他認為在今后五年內，USV作戰艦隊必將出現在西太平洋和波斯灣上，很可能會徹底改變海上作戰、商業運輸的護航方式，無人貨船將來往于各國之間，USV將完成各種軍事任務，避免作戰人員的傷亡。

美國海軍聲稱，“海上獵手”是目前世界上最大的USV，可以在世界各大洋巡邏，搜尋并跟蹤敵方艦船和潛艇，航行速度約為50km/h，可以在海上停留數月執行相應任務，航程可達18520km，全過程不需要船上有人。雖然“海上獵手”能夠自主探測前方有否其他海上航行器和障礙物并規避碰撞的能力，但是為了安全，試驗階段的“海上獵手”仍搭載了操控人員隨行，不過后續一旦驗證系統安全可靠，將完全轉為無人駕駛的自主航行模式。

美國海軍還指出，“海上獵手”無需遠程控制，只在出發前對其發出執行任務命令，指示將前往的地點和需要完成的任務，船載軟件將控制其自主完成任務后安全返回基地。此外，“海上獵手”的雷達以及自動艦船識別系統可以自主地對周邊范圍進行有效監控，一旦發現可疑船只，“海上獵手”將用攜帶的多種傳感器和先進的光學系統對船只進行檢查。目前，美國的反潛戰持續跟蹤無人艇（ACTUV）研究團隊還在研制一種相機拍攝技術，可以幫助“海上獵手”完成艦船的分類。

據了解，美國軍方計劃為“海上獵手”項目投資2000萬美元，預計未來“海上獵手”的運行成本為每天1.5萬～2萬美元之間，從成本上看相當低廉。

“保護者”無人水面艇

以色列拉斐爾（Rafael）先進防務系統公司研制的“保護者”（Protector）無人水面艇系統，被認為是當今世界上最成熟的作戰無人水面艇，具備較強的監視、識別和偵聽能力，能執行偵察、識別和攔截敵艦、反恐、反水雷戰、電子戰和精確打擊等任務。

“保護者”USV以9m長的剛性充氣艇為基礎，采用噴水推進方式，排水量4t，航速超過55.6km/h，續航時間8h，最大可攜帶1000kg的任務載荷，主要傳感器包括導航/搜索雷達和Toplite光電指揮儀穩定瞄準系統，其中Toplite系統包括了第三代前視紅外傳感器、黑白/彩色電荷耦合（CCD）攝像機、視覺安全激光測距儀、先進關聯跟蹤器和激光指示器等，可在白天、夜晚以及各種不利的天氣條件下，完成自動探測及目標指示。其他裝備還包括內置“導航星”空間無線電導航系統接收機的慣性控制系統，水面目標搜索雷達及以色列自行研制的“桅頂燈”（Mast ceiling light）光電系統（集成了視頻和熱成像攝像機以及激光測距儀）以及向不明身份的船只下達警告命令的擴音系統。

在火力方面，“保護者”配備了拉斐爾武器開發集團（Rafael arms development authority）研制的迷你“臺風”穩定武器系統，可使用12.7mm機槍或40mm自動榴彈發射器。迷你“臺風”武器系統還配裝有計算機化的火力控制系統和用于晝夜作戰的攝像機，操控者可以在指揮所通過小型便攜操縱臺和電視顯示器進行遙控射擊。未來稍大型號的“保護者”還可以選裝一門30mm的艦炮。

“保護者”的其他設計特點包括：采用了模塊化設計，可以根據不同的任務需要快速安裝各種針對性的艇載設備，執行反恐、情報、偵察和監視、火力支援等多種任務；充分利用了隱身技術，甲板沒有雷達反射物和會增大雷達反射截面的設施和直角部位，艇體側面和上層建筑都為小角度傾斜，并在某些部位采用了雷達吸波材料；大量使用新材料，艇體采用玻璃鋼復合材料，艇的邊梁和框架都用碳纖維及輕質復合材料取代傳統的鋼材料，不僅加固了艇體結構，同時減輕了艇體重量，也降低了使用成本。

“保護者”無人水面艇從2005年起開始裝備以色列海軍，并成為主力作戰無人水面艇，雖然“保護者”能夠高速航行但在極端環境下卻不能保持船體穩定，當天氣狀況不好、海況不穩定時，“保護者”必須被收回。此外，“保護者”也不能像無人機那樣發射導彈，使得其作戰價值大大降低。

“海上騎士”無人水面艇

針對“保護者”USV的不足，拉斐爾公司又升級發展了“海上騎士”（SeaK night）USV，雖然很多系統設計與功能和“保護者”類似，但實際上它已經成為一種全新的系統。從一開始，“海上騎士”就被作為一種攻擊性武器系統來設計，不僅體型更大，還增加了發射導彈的功能，使其成為真正的無人導彈艇。據稱這也是全球首個能發射導彈的無人艇。目前，以色列國防軍海軍開始組建“海上騎士”無人水面艇分隊，以逐漸替代“保護者”USV。

據以色列海軍軍官透露，一個“海上騎士”分隊將由4艘無人艇和30名操控人員組成，用以執行偵察、識別和攔截敵艦以及反恐、反水雷戰、電子戰和精確打擊等任務。不過，短期內將主要用于海域巡邏。

“海上騎士”搭載了反恐/海上護航任務載荷，除Toplite光電定位儀穩定瞄準系統和迷你“臺風”穩定武器站，還配備了一個四輪“長釘”延程（Spike ER）導彈發射器，并裝備了水炮系統用于非致命威懾，由于采用模塊化設計，所有的被動和主動任務載荷都可以在2h內完成更換。

“海上騎士”繼承了“保護者”的高速航行的優點，最大速度75km/h。艇長增加至11m，體型也更大，航行更加穩定，可以前往距岸500km遠處的海域執行任務，續航時間也延長至12h，可以長時間航行執行復雜的偵察任務。操控方面，“海上騎士”既可以由岸上基地控制站實現操控，也可以接收海上艦艇的遙控指令，當需要執行火力威懾時，“海上騎士”可以用導彈攻擊，也能用水炮噴射水柱進行警告式攻擊。

在執行護航任務時，“海上騎士”使用Toplite光電傳感器探測敵對目標，查看敵方雷達信號發射的方向，并進行分類，一旦確認為敵方目標，就會自行發射導彈將其摧毀，從探測到擊落只需幾秒鐘，且整個過程無需人在船上。“海上騎士”也可以被用于對付敵方的群體攻擊，保護有人駕駛船只的人員。通常是部署一個或兩個“海上騎士”無人水面艇作為第一道防線，每個水面艇都分別執行各自的任務。

在執行反恐任務時，“海上騎士”能第一時間攔截不明身份船只，避免作戰人員遭受小型武裝或自殺式襲擊，實現人員零傷亡。

在執行偵察任務時，“海上騎士”通過先進導航雷達、全球定位系統、紅外傳感器和攝像機，獲取周邊的海上圖像、搜集情報，進行實時監視。

在特殊情況下，“海上騎士”還可用于配合常規艦艇，由操控人員在艦艇上遙控，參與海面戰斗，對付有重裝甲的艦艇，或對敵方艦艇進行攔截，甚至能在危急時刻用艦炮攻擊直升機。

目前，“海上騎士”的功能還在不斷升級與拓展，未來還將用于攔截敵方潛水人員、安全投彈和投擲深水炸彈的任務。此外，“海上騎士”也在開發用于攔截岸邊地面單位的反坦克導彈。

“海鷗”無人水面艇

眾所周知，UUV進行水下通信是非常困難的，壓縮并傳送聲吶數據更是一個挑戰。USV可以同時連接兩種航行器，因此其另一個主要作用就是作為水面艦艇和UUV之間的通信節點。如“保護者”USV在執行掃水雷任務時，一邊利用多波束聲吶探測淺水區域中的水雷，一邊使用艇上聲學任務載荷實時地與執行任務的UUV進行通信，接收UUV傳輸的圖像，最后再將匯總信息傳輸到地面或者水面艦艇上的控制站。這樣就避免了UUV在執行反水雷任務時需要回到水面之后才能傳輸獲取的數據的問題。

同時，其他一些國家的開發商也在努力突破水下通信技術障礙。2017年5月，加拿大國防部宣布，研制了一種魚雷外形的UUV，可以使水下通信的過程更快捷。這種UUV利用聲吶掃描海底，并使用圖像識別技術來搜索水下類似水雷外形的不明物。隨后，UUV可以將圖像發送到遠處的接收器，接收器最遠可至130m。然后，操控人員可以查看圖像并將其發送給其他船員或遙控UUV對該區域進行更詳細的探索。

雖然現在還沒有任何一個國家的海軍反水雷部隊完全用無人系統取代有人系統，但是美國和英國等一些國家正朝著這個方向前進，一些原始設備制造商（OEM）也正在積極地開發相應的技術。

以色列埃爾比特系統公司聲稱，“海鷗”（Seagull）多任務無人水面艇已經已完成研制工作，將全面投入使用。“海鷗”USV是一種專門用于端到端（從頭到尾）掃雷任務的系統，可以探測、分類、定位，識別在海底懸浮以及在水面漂移的水雷，并予以清除。

“海鷗”長12m，最高時速達60km/h，在航速15km/h的情況下可以持續工作4天，通過光電和紅外傳感器以及各種聲吶來搜索海上威脅。該系統也是目前世界上唯一一種從一開始就被設計為具備多任務能力的USV，操控人員可以通過一臺控制器同時控制兩艘水面艇。由于“海鷗”具有高度自主能力，操控者只需下達任務指令，無需制定任務流程，水面艇就能自主搜索識別和清除水雷。此外，“海鷗”的艇首還配備1挺遙控機槍，艇尾攜帶聲吶或者掃雷工具，可以攜帶各種設備。

除了反水雷任務外，“海鷗” USV還可以執行反蛙人和反潛戰等任務。在反潛戰任務中，“海鷗” 將配備了吊放聲吶和魚雷等任務載荷。

“海鷗”無人水面艇系統一般由兩艘水面艇和一個控制系統組成，在執行反水雷任務時，第一艘船使用K5900側掃聲吶和R2Sonic前向聲吶，用于搜索，探測和分類，最大航行速度為22.2km/h，通常以14.8～18.5km/h之間航行。第二艘USV將控制一個小型遙控潛水器（ROV）和一個帶爆炸性彈頭的UUV，先用ROV進行水下識別，一旦識別出水雷之后就用攜爆炸頭的UUV將其清除，全過程自主進行，包括由USV發射和回收ROV和UUV，而控制站也不受位置的約束。

“海鷗”無人水面艇系統采用的反水雷手段比現今一般的反水雷方式要快很多，當第一艘USV掃描出疑似目標后，第二艘會去進一步識別和清除，同時，第一艘USV可以繼續掃描，所以可以在很短的時間內覆蓋很大的一片水域。而USV部署ROV的重要意義是可以進入水下區域，相比于其他執行反水雷任務的手段，可以節省更多資金和人力。

埃爾比特系統公司還在研制一種合成孔徑聲吶，可以對更復雜的數據進行后處理，預計將在今年投入使用。雖然“海鷗”無人水面艇系統在最復雜的情況下，仍需要有4個人來監控，但是相比傳統的有人反水雷艦需要多達50名的船員，優勢巨大。

2017年6月，使用柴油燃料的“海鷗”USV參加了比利時國防部組織的無人水面艇反水雷（USV MCM）演習，在5～6級海況下，以18.5km/h的速度實時地探測、識別和分類水雷，掃描了3個不同區域，分別進行圖像處理，即時生成了可用數據，并向比利時海軍發布了現場報告。

其他作戰無人水面艇

提升USV性能的關鍵之一是增強自主性，特別是用于作戰的USV，必須使用智能算法、聲吶和導航技術，集成攝像機、雷達等不同的任務載荷，構建戰術圖像，以做出明智且重要的決策，包括自動探測障礙和避免碰撞、何時部署探雷聲吶等。

英國ASV環球公司已經研制了數個用于探測水雷、反水雷、ASW以及遙感和監視任務的小型無人水面艇，這些水面艇都應用了ASV公司的ASVIEW控制系統，提高了系統自主性，包括利用自學習技術識別水中的物體、處理各種類型的數據，識別海上遇到的不同場景。當遇到一艘形跡可疑的拖網漁船做以前沒有看到過的事情時，USV會自主前往該處進行檢查。但是，USV必須有能力選擇有價值的事件，而不是不加選擇地處理遇到的所有事件造成進入超負荷運行。

德事隆系統公司研制了通用無人水面艇（CUSV）。CUSV長1.8m， 能自主地執行任務，并根據需要導航到任何應急航路點。由于CUSV的任務載荷可靈活設計，用戶可自由快速配置任意的任務載荷，執行拖曳、反水雷、反潛和反水面戰、通信中繼、發射和回收無人機和水下系統以及情報、監視和偵察等任務。2014年，美國海軍簽訂合同，將CUSV作為“無人感應掃雷系統”（UISS）計劃的一部分。

為了能使USV適應更多的任務，德事隆等公司研制了只需花費幾個小時就能更換不同任務載荷的模塊化系統，并改善了不同的USV之間的互操作性。德事隆公司是通過Syntrian多系統控制和協作技術系統實現的互操作性。該系統能與德事隆的iCommand系統實現互操作，后者是一個能將人員、無人平臺和任務載荷進行實時鏈接的作戰空間管理系統。Syntrian系統的特點是：可以進行多域控制，可以通過即時相互通增強包括無人系統、有人駕駛軍用飛機和地面部隊在內的多平臺間的協作。此外，無論是在陸地還是海上，用戶都可以通過各類控制器增強的態勢感知能力并及時做出明智的決策，處理當前和未來任務。

不過，要真正實現互操作性不是一件簡單的事情，因為各國以及同一國家不同企業都開發了各自的無人系統。到目前為止，這些無人系統涉及的戰術、技術和運行規范還沒有一個統一的標準。此外，在通信、自主性和反水雷等技術方面也需要有一個統一標準，這也許需要組建一個跨國海上無人系統組織才能解決。

（責任編輯：王瀟一）