中大型無人水面艦艇及編隊協(xié)同發(fā)展分析

王得朝，金霄，陳浙梁，趙正黨

(天航星云國際防務技術(shù)研究院(北京)有限公司，北京 100080)

0 引言

21世紀以來，無人機、無人車等無人裝備在歷次局部戰(zhàn)爭中都大放異彩，各國都逐步認識到無人化是未來戰(zhàn)爭樣式的發(fā)展趨勢，有人/無人裝備編隊協(xié)同作戰(zhàn)將是未來戰(zhàn)場的主要方式[1]。相對無人機，中大型水面艦艇因其整體技術(shù)復雜、編隊操控繁瑣，在無人化方面進展相對滯后，目前各國仍然是以研發(fā)噸位較小的無人水面艦艇(unmanned surface vessel,USV)為主，主要執(zhí)行偵察、監(jiān)視、海上安全等單一、輔助任務，無法滿足遠洋航行、強火力支援及打擊任務。中大型無人水面艦艇(medium/large USV,MUSV/LUSV)作為美國重點發(fā)展的裝備之一，雖然可以在未來海戰(zhàn)中起到顛覆性作用，但一個新的裝備必須要配合新的作戰(zhàn)理論和作戰(zhàn)方法，才能發(fā)揮其最大效能。例如坦克，在組成裝甲集群發(fā)動閃電戰(zhàn)之前，各國更多的只是按比例配備于步兵進行進攻，沒有展示出其陸戰(zhàn)之王的能力。

因此，對于即將到來的海上無人化作戰(zhàn)或海上有/無人編隊作戰(zhàn)，應提前展開充分研究和布局謀劃，為未來海上作戰(zhàn)樣式提供新思路和技術(shù)儲備。

1 國外軍用無人水面艦艇發(fā)展現(xiàn)狀

無人水面艦艇的發(fā)展受到了各國的重視，目前已有數(shù)十款型號進入試驗或服役階段，包括美國、以色列、俄羅斯、英國、法國、日本、韓國及新加坡等在內(nèi)的國家都開展了相關(guān)的研究，相繼研制出本國的軍用無人水面艦艇。

1.1 美國

美國是目前無人水面艦艇最主要的研發(fā)國家之一。已相繼研發(fā)了數(shù)十種型號用于任務測試及部隊部署，其中“斯巴達偵察兵”、“遙控獵雷系統(tǒng)”和“海狐”已正式服役[2]。美國國防高級研究計劃局(the defense advanced research projects agency,DAPAR)主導研發(fā)的反潛持續(xù)跟蹤無人艦艇“海上獵人”(anti-submarine warfare continuous trail unmanned vessel,ACTUV)已于2016年正式下水，如圖1 所示。該項目表明了美軍對中大型無人水面艦艇的重視程度，該系統(tǒng)重140 t，續(xù)航能力達9 000 n mile(1 n mile=1 852 m)，可連續(xù)作業(yè)90天，是目前全球最大的軍用無人水面艦艇[3]。

圖1 反潛戰(zhàn)持續(xù)追蹤無人艦艇(ACTUV)Fig.1 Anti-submarine warfare continuous trail unmanned vessel (ACTUV)

在對無人水面艦艇的遠期發(fā)展方面，美國同樣處在世界前列。本世紀初美軍就提出了使用濱海戰(zhàn)斗艦(littoral combat ship,LCS)發(fā)射可回收的無人水面艦艇進行有/無人協(xié)同行動。2007年發(fā)布了《海軍無人水面艦艇主計劃》，規(guī)劃了無人水面艦艇可執(zhí)行的7類任務，以及未來發(fā)展所需的5項關(guān)鍵技術(shù)[4]。同時從2007年起，國防部已發(fā)布了5版《無人系統(tǒng)路線圖》，對無人裝備的發(fā)展進行了頂層規(guī)劃，其中最新的2017版《無人系統(tǒng)路線圖(2017-2042)》，較之前版本雖有不少精簡，但卻增加了一章有關(guān)人機協(xié)同的內(nèi)容。該章節(jié)分為人機接口和人機編組2部分，并對其進行了未來25年的近、中、遠期規(guī)劃，認為集成有/無人力量可以加強美軍在全球的力量，是未來美軍作戰(zhàn)的基本要求[5]。此外，美軍最新發(fā)布的《海軍大型無人水面艦艇和水下無人潛航器：背景和相關(guān)問題》報告中稱，海軍將在2020年及之后大力發(fā)展和生產(chǎn)中大型無人水面艦艇(MUSV/LUSV)。按照美國定義，大型無人水面艦艇長度為55～91 m，可裝載各類模塊化載荷，如反艦和對地導彈，總重最高可達2 000 t，并基于商船來設計以此來降低成本；中型無人水面艦艇長度為12～50 m，主要用于情報監(jiān)測與偵察和電子對抗[6]。

無人水面艦艇的自主性和集群控制技術(shù)，是目前各國重點研究的方向之一。2013年，美國海軍研究辦公室首次驗證了無人水面艦艇控制技術(shù)，由13艘無人水面艦艇(5艘自動控制、8艘遙控)編隊，協(xié)同完成了對潛在目標的跟蹤和攔截。之后于2016年，再次實現(xiàn)了異構(gòu)平臺的無人水面艦艇組成的編隊進行自主巡邏任務，以對港口進行保衛(wèi)。在2019年7月舉行的先進海上技術(shù)演習中，海軍使用遠征無人水面艦艇，并執(zhí)行了保護有人艦的任務。

1.2 以色列

以色列在無人水面艦艇的研發(fā)和應用領域也處于世界先進水平，已研發(fā)多款裝備并投入使用。其中，“保護者”是全球第1代參與實戰(zhàn)的無人水面艦艇，其上裝備了1挺1.62 mm或12.7 mm機槍，其升級版本“海上騎士”，更可多加裝一門水炮和“長釘”導彈，并成為全球首艘能發(fā)射導彈的無人水面艦艇挺。2016年，以色列又推出了“海鷗”多功能無人水面艦艇，使用一套控制系統(tǒng)可由操作人員同時控制2艘無人水面艦艇，主要用于反水雷和反潛作戰(zhàn)[7]。

1.3 其他國家

英國發(fā)展了數(shù)型無人水面艦艇的型號，如“衛(wèi)兵”、“Pacific 950”以及最新研制的“MAST-13”無人水面艦艇。在對無人裝備的指控方面，英國也研發(fā)了海上自主平臺指揮控制系統(tǒng)，并在2019年9月，參加北約舉行的“認知環(huán)境-海上無人系統(tǒng)”演習時對該系統(tǒng)進行了驗證，該系統(tǒng)可以同時控制不同國家生產(chǎn)的多種無人平臺，如無人機、無人水面艦艇等協(xié)同完成預定任務。

俄羅斯于2018年推出了可由直升機操控的多功能無人水面艦艇，該無人水面艦艇可將探測到的潛艇信息及時發(fā)送給反潛飛機。在規(guī)劃方面，俄羅斯已于今年開始制定“機器人部隊組建任務”路線圖，并于2025年前完成相關(guān)研究、試驗和無人部隊的組建。計劃到2025年時無人作戰(zhàn)平臺占全部武器裝備的30%以上。

韓國韓華集團也于2020年6月宣布，將投資約1 560萬美元，用于無人水面艦艇的“集群控制技術(shù)”項目，旨在針對海軍應用開發(fā)具備自主編隊作戰(zhàn)能力的無人水面艦艇。

2 國外有/無人編隊協(xié)同項目現(xiàn)狀[8]

在海洋作戰(zhàn)時，海上環(huán)境較為復雜，僅依靠目前無人水面艦艇的自主程度，無法完成復雜程度較高的任務，同時因為海洋范圍廣闊，陸上指揮中心和無人水面艦艇距離會較大，從而影響傳輸效率，尤其是在出現(xiàn)干擾時該問題尤為嚴重。這種情況下，以有人艦為指揮中心，同無人水面艦艇組成有/無人編隊是最好選擇，有人和無人平臺并非互相代替，而是互相補充的關(guān)系，充分發(fā)揮兩者各自優(yōu)勢，達到裝備效能最大化。目前各國也在積極研發(fā)有/無人協(xié)同技術(shù)，主要集中在空中和地面無人作戰(zhàn)方面，但其指導思想和理念也值得無人水面裝備使用和借鑒。

2.1 水面有/無人協(xié)同

為重塑“反介入/區(qū)域拒止”能力，美海軍提出“分布式殺傷”和馬賽克戰(zhàn)概念，以“認知、動態(tài)與分布”和艦隊模塊化、重構(gòu)性作為水面艦艇編隊的發(fā)展目標，持續(xù)推動中大型水面和水下無人系統(tǒng)發(fā)展，構(gòu)建水面艦艇編隊新質(zhì)作戰(zhàn)力量。2020年財年造艦計劃中，美國海軍明確建議未來大型有人水面艦艇、中小型水面有人艦艇、大型無人水面艦艇、中型無人水面艦艇的配置比例為1∶2∶3∶4，無人平臺占比高達70%(圖2)。2021年3月16日，美國海軍部對外正式發(fā)布《無人系統(tǒng)計劃框架報告》，作為海軍和海軍陸戰(zhàn)隊推進無人系統(tǒng)的綱領文件，明確指出未來重點發(fā)展大型水面艦艇、中型水面艦艇、海上獵人、反水雷艦艇等7型無人水面艦艇，其中大型無人水面艦艇搭載導彈武器載荷，其他主要搭載各類偵察任務載荷(圖3)。

圖2 美海軍兵力結(jié)構(gòu)調(diào)整示意圖Fig.2 A diagram of U.S.navy force architecture in the future

圖3 美海軍未來重點發(fā)展無人水面艦艇類型Fig.3 USVs portfolio to be focused by U.S.navy force

2021年4月19日至26日，美海軍舉行“無人一體化戰(zhàn)斗問題2021演習”，首次開展有無人裝備體系化實裝演習，通過MQ-9無人機、海上獵人中型水面無人艇對水面目標實施偵測，引導標準-6導彈成功擊中400 km外的模擬目標。本此演習是對有人/無人系統(tǒng)、空海無人系統(tǒng)協(xié)同、分布式作戰(zhàn)等作戰(zhàn)模式和作戰(zhàn)理念的一次成功探索，為后續(xù)海軍無人系統(tǒng)發(fā)展提供了寶貴的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗支撐。

圖4 無人一體化戰(zhàn)斗問題2021演習Fig.4 Unmanned integrated battle problem 2021

2.2 空中有/無人協(xié)同

(1)“忠誠僚機”項目

美軍于2015年提出了“忠誠僚機”項目，旨在實現(xiàn)有/無人戰(zhàn)機組成編隊協(xié)同完成任務，增強美軍未來在拒止環(huán)境中的作戰(zhàn)能力，并在關(guān)鍵時刻保護有人機的安全。在該項目中，美國空軍研發(fā)的XQ-58A“女武神”無人戰(zhàn)機已于2019年完成首飛，并在2020年12月，通過搭載“gatewayONE”網(wǎng)關(guān)設備，以便對不同格式的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，從而完成了與F-22和F-35的協(xié)同飛行試驗，并首次實現(xiàn)了在F-35A和F-22之間進行軌跡數(shù)據(jù)的傳遞。

(2)“MUM-T”項目

美國陸軍航空兵也研發(fā)了新的協(xié)同有人/無人系統(tǒng)編隊能力(manned unmanned teaming,MUM-T),使AH-64E“阿帕奇”武裝直升機通過數(shù)據(jù)鏈接收來自MQ-1C “灰鷹”無人機和V2型RQ-7B“影子200”無人機數(shù)據(jù)，實現(xiàn)可以控制各類配備戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的無人機的飛行，從而達到MUM-T中的第4級協(xié)同能力。圖5顯示了從安裝在AH-64D“阿帕奇”上方的圓形長弓無人機系統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)通用數(shù)據(jù)鏈路組件到附近的灰鷹無人機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)路徑[9-10]。

圖5 MUM-T項目Fig.5 Manned-unmanned teaming program

(3)其他項目

除美國外，其他國家也在積極研發(fā)類似項目，如歐洲聯(lián)合研制的“神經(jīng)元”無人戰(zhàn)斗機與“陣風”戰(zhàn)斗機及預警機一起編隊完成了配合作戰(zhàn)的任務，如圖6所示。俄羅斯研制的S-70“獵人”隱身無人攻擊機，也完成了與蘇-57戰(zhàn)機組成有/無人編隊進行協(xié)同作戰(zhàn)，此外軍方在2020年首次展示了“雷霆”隱身無人機，其具備隱身能力，且相較于S-70成本更低，是為成為蘇-35和蘇-57的忠誠僚機而設計。

圖6 神經(jīng)元無人機、陣風戰(zhàn)斗機和獵鷹公務機編隊Fig.6 Neuron UVA，Rafale and Falcon jet formation

2.3 地面有/無人協(xié)同

(1)“班組X”(Squad X)項目

該項目旨在通過集成無人地面車輛、無人機、先進傳感器和機器學習等技術(shù)，來增強班組人員在戰(zhàn)場的共享感知和響應能力，解決陸軍班組在行動中只能打擊個人視線所及范圍內(nèi)的目標這一存在數(shù)十年的問題。

(2)多域龍騎兵小隊(MDS)項目

該項目旨在使陸軍未來可在多個領域或跨多個領域作戰(zhàn)，更好地對抗反介入和區(qū)域拒止(anti-access/area denial,A2/AD)功能，并最大限度結(jié)合部隊的機動性能和作戰(zhàn)能力。MDS作為概念驗證項目，將為陸軍提供一支高度致命、機動的小型部隊，包括分成為4個火力隊的12名士兵，每個士兵都配備了外骨骼及AR/VR頭盔，使士兵可以長時間使用更重的武器，并隨時通過無人機和無人機器人來獲得各類戰(zhàn)場態(tài)勢感知。陸軍希望通過這些新技術(shù)的結(jié)合為美國未來陸軍作戰(zhàn)形式提供參考[11]。

(3)其他項目

俄羅斯近年也在大力發(fā)展無人裝備，尤其重視陸軍機器人的研制，研發(fā)了十數(shù)款各類型號的無人地面裝備和對應的指控系統(tǒng)。并于2016年，在敘利亞戰(zhàn)場上全球首次投入了整編制的無人裝備進行作戰(zhàn)，配合敘利亞政府軍，在20 min內(nèi)攻占了敵方陣地，并取得了擊斃敵方70人，己方零死亡的戰(zhàn)績。相比美國，俄羅斯目前更偏重以無人裝備為主，有人為輔的有/無人協(xié)同作戰(zhàn)，而不是有/無人互補協(xié)同編隊作戰(zhàn)。

由上可見，各國目前均在爭相發(fā)展無人裝備，并同步開展無人系統(tǒng)有/無人協(xié)同作戰(zhàn)模式和理念的研究，無人水面艦艇發(fā)展逐步向體系化、協(xié)同化、分布式的方向發(fā)展，小型、中型等無人水面艇主要搭載偵察載荷，為有/無人編隊提供態(tài)勢感知和目標指示，大型無人水面艇主要搭載導彈武器載荷執(zhí)行打擊任務。同時，現(xiàn)階段無人水面艇正處于發(fā)展初期，單平臺自主能力有限，作戰(zhàn)應用主要是隨有人艦船組成有人/無人協(xié)同編隊，實現(xiàn)有人艦隊的能力增強。

3 中大型無人水面艦艇在有/無人編隊中的作用

在水上有/無人編隊協(xié)同任務中，中大型無人水面艦艇可與有人艦艇協(xié)同開展遠洋作戰(zhàn)，執(zhí)行打擊、防御任務，可作為有人艦艇誘餌，降低有人艦被發(fā)現(xiàn)的概率，同時也可作為武庫艦，作為前驅(qū)火力節(jié)點對敵進行打擊，也可作為其他各類載荷的通用裝載平臺。

(1)對有人艦艇進行防護，通過配備防空武器、箔條干擾彈等武器載荷，使無人水面艦艇前置提前開展攔截和干擾作戰(zhàn)，擴大編隊防御半徑，豐富防護手段。

(2)降低有人艦被發(fā)現(xiàn)的概率，在偵測到敵方攻擊時，可通過無線電誘偏技術(shù)，模擬有人艦的輻射特性，也可以通過合理布置的溫度傳感器及中樞控制系統(tǒng)，模擬有人艦的紅外特征，誘偏敵方攻擊武器，提升有人艦生存能力[12]。

(3)武庫艦，中大型無人水面艦艇可充分利用自身大空間的優(yōu)勢，搭載通用垂直發(fā)射系統(tǒng)，混裝防空、反艦及對地打擊導彈，有效擴展有人艦的載彈量和武器類型。

(4)火力前置，相較于有人艦，無人水面艦艇擁有更小的體積，配合其隱身特性，不易被發(fā)現(xiàn)，可行駛于有/無人編隊前方，有人艦在后方通過通訊中繼節(jié)點進行指揮，讓無人水面艦艇在更靠近敵方的位置發(fā)動攻擊，壓縮敵方的反應和決策時間，從而提高突防概率。

(5)可搭載偵察、掃雷、探潛等載荷，提升有、無人編隊的態(tài)勢感知能力，同時，也可充分利用中大型無人水面艦艇自身強大的承載能力及長續(xù)航能力，運輸彈藥、裝備和燃料等物資，提高有/無人編隊的后勤補給能力。

4 未來海上有/無人協(xié)同典型作戰(zhàn)流程

美軍在2007年發(fā)布的《海軍無人水面艦艇主計劃》中，提出了無人水面艦艇可執(zhí)行的7類任務，分別是排雷、反潛作戰(zhàn)、海上安全、水面作戰(zhàn)、支援特種作戰(zhàn)部隊、電子對抗戰(zhàn)和支援海上封鎖。根據(jù)中大型無人水面艦艇的長續(xù)航、高載荷等特點，針對未來可能爆發(fā)的海上沖突，本文以中小規(guī)模水面艦艇作戰(zhàn)為基礎場景，基于OODA循環(huán)理論(觀察(oberve)、調(diào)整(orient)、決策(decide)以及行動(act))，通過使用中大型無人水面艦艇，與有人艦艇協(xié)同編隊進行遠洋水面作戰(zhàn)的任務，對作戰(zhàn)流程進行簡要設計：

(1)偵察預警

通過使用偵察衛(wèi)星、預警機以及長航時無人偵察機等設備，對己方海域進行偵測。當發(fā)現(xiàn)疑似目標后，可保持對目標的跟蹤，并及時將信息回傳至己方指揮中心，讓指揮人員進一步判斷。

(2)作戰(zhàn)準備

指揮中心在確認該信息為敵方目標后，及時制定作戰(zhàn)方案，并根據(jù)敵方編隊組成，派遣以有人艦為首，數(shù)艘中大型無人水面艦艇組成有/無人水面艦艇編隊，以此消滅或驅(qū)逐進入己方海域的敵方目標。同時根據(jù)作戰(zhàn)任務為有/無人編隊準備各類作戰(zhàn)物資，并為中大型無人水面艦艇配備反艦及防空導彈，具體武器載荷配備如表1所示。并將作戰(zhàn)任務導入無人水面艦艇的指控系統(tǒng)，生成作戰(zhàn)計劃。

表1 有/無人水面艦艇編隊組成Table 1 Manned/unmanned formation

(3)作戰(zhàn)實施

有/無人水面艦艇編隊根據(jù)目標位置信息，向目標區(qū)域靠近。當目標進入我方反艦導彈的射程后，編隊可進行武器發(fā)射準備，指揮人員通過發(fā)控系統(tǒng)及戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈，對無人水面艦艇上的導彈進行

發(fā)射前準備，如導彈加電，陀螺啟動，并將無人機傳回的目標實時位置，以及各種參數(shù)裝定至導彈。發(fā)射準備完成后下達攻擊指令，攻擊方式可采用雙發(fā)攻擊，或者飽和攻擊。

(4)效果評估

在導彈發(fā)射后，可派遣無人機對目標進行觀察，并通過圖像或視頻實時回傳至有人艦艇，指揮人員根據(jù)目標的受損程度，決定下一步的行動。在確認目標沉沒或喪失戰(zhàn)斗力后，有人艦可指揮無人水面艦艇以編隊形式回撤，并且在行進過程中，保持偵察和預警，防止編隊遭到攻擊。

5 有/無人協(xié)同編隊的優(yōu)勢

目前各國有人艦的建造成本不斷上升，導致各國海軍有人艦的保有數(shù)量始終無法提升，甚至在不斷地削減作戰(zhàn)艦艇的數(shù)量，同時艦艇上幾十至數(shù)百人的船員也是國家的寶貴資源，不能輕易損失。因此發(fā)展可在遠洋航行作戰(zhàn)的中大型無人水面艦艇與有人艦艇編隊，作為保持海軍作戰(zhàn)能力的一個有效方法。

中大型無人水面艦艇的優(yōu)點有：①效費比高，其運行和維護成本較有人艦艇相對較低，如美國的海上獵人驗證艇每日使用成本只有阿利·伯克級驅(qū)逐艦的幾十分之一。②可消耗性，無人水面艦艇建造成本較低，只需少數(shù)人員即可運行，在服役后亦可較快形成戰(zhàn)斗力，因此在戰(zhàn)場中可用于吸引敵方火力，起到保護有人艦艇及作戰(zhàn)人員的作用。③生存能力強，相比同級別的有人艦艇，其較小的體積和較淺的吃水線亦可降低被擊中的概率。④干擾敵方判斷，數(shù)量眾多的無人水面艦艇，可通過模擬有人艦艇特征，使敵方無法判斷我方關(guān)鍵節(jié)點的位置，從而延長其OODA回路的時間，為己方爭取先機。⑤火力強，中大型無人水面艦艇所配備的武器載荷，可以對目標進行飽和打擊，對目標造成巨大損傷。

中大型無人水面艦艇與有人艦艇協(xié)同，帶來的優(yōu)點有：①降低技術(shù)難度，與純自主無人艦艇或無人編隊相比，有/無人編隊協(xié)同與在技術(shù)上更加容易實現(xiàn)，避免使用過于復雜的控制算法，降低對無人水面艦艇自主性的要求，并能更好地應對戰(zhàn)場上的突發(fā)情況。同時有人艦的存在可以使無人水面艦艇在遭受干擾時順利完成任務。②作戰(zhàn)方式靈活，戰(zhàn)場多變的形式可能會超出目前無人水面艦艇自身算法的局限，而憑借有人艦艇指揮人員的豐富經(jīng)驗，更好地應對此類情況。③維護保障壓力小，有/無人編隊可實現(xiàn)無人平臺健康自主管理和有人艦船保障的有機結(jié)合，通過有人艦艇的輔助保障降低純無人平臺遠距離航行自我保障壓力，提高無人艦艇的可靠性、可用性。

6 未來提高有/無人協(xié)同編隊效能的關(guān)鍵技術(shù)[13]

對于提高未來在遠洋的海上有/無人協(xié)同作戰(zhàn)效能，所需解決的關(guān)鍵技術(shù)大致可分為2個方向：一個是提高無人艦艇的自主能力和協(xié)同能力，如對海自動建航技術(shù)、基于綜合射頻的一體化探測及通信技術(shù)；另一個是提高中大型無人水面艦艇自身的穩(wěn)定性，如發(fā)展適應遠洋航行的艇型結(jié)構(gòu)設計、高智能的自主指控系統(tǒng)以及多重領域的隱身技術(shù)。

6.1 對海自動建航技術(shù)

現(xiàn)階段，中大型無人水面艦艇主要隨有人艦隊執(zhí)行協(xié)同作戰(zhàn)任務，航程大、時間長，亟待提升自主航行能力，對海自動建航技術(shù)成為自主能力提升的主要約束。對海自動建航技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對海面固定目標和運動目標的全自動建航，為無人水面艦艇自主航行提高信息保障。該技術(shù)可將目標聚類算法引入到數(shù)據(jù)處理中，基于聚類的思想對點跡進行凝聚并采用“質(zhì)心算法”對點跡進行估計以保證目標點跡的穩(wěn)定性，對多個點跡數(shù)據(jù)，進行點跡二次凝聚，保障目標航跡的穩(wěn)定性。同時，還應采用一體化的雷達、光點集成探測系統(tǒng)設計，綜合應用光電、射頻信息，通過射頻光電融合檢測技術(shù)，對海面目標進行定位、運動參數(shù)提取、分類識別、尺寸測量，為自動建航提供準確可靠的數(shù)據(jù)支撐。此外，還應加強假目標和虛警探測研究，采用類似基于雜波區(qū)域自動識別的虛假航跡抑制技術(shù)，進一步降低虛假目標航跡產(chǎn)生概率，實現(xiàn)無人水面艦艇自主、可靠航行。

6.2 高效穩(wěn)定的通訊技術(shù)

無人水面艦艇作為有/無人艦艇編隊的能力增強倍增器，需要長時間、頻繁對空中和海面目標進行探測、跟蹤、識別，同時要完成大寬帶、低延時的態(tài)勢數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)回傳，對偵察載荷的威力、通信系統(tǒng)的品質(zhì)提出了更高要求。目前，艦艇編隊的視距內(nèi)數(shù)據(jù)通信主要依托單獨配置的自組網(wǎng)通信數(shù)據(jù)鏈，通信距離、數(shù)據(jù)帶寬、傳輸延遲等核心能力相對較差，且復雜戰(zhàn)場環(huán)境下的抗干擾能力有限，容易與偵察載荷存在互相干擾，或被敵方干擾設備干擾。為提升通信系統(tǒng)傳輸帶寬、降低時延、提高抗干擾能力，應該發(fā)展基于綜合射頻的一體化探測和通信技術(shù)，無人水面艦艇搭載多功能雷達，實現(xiàn)目標探測的同時，依托雷達射頻通信技術(shù)，實現(xiàn)艦艇編隊的協(xié)同組網(wǎng)通信能力，將通信帶寬提高至30～50 M，利用定向窄波束傳輸提升通信系統(tǒng)在復雜戰(zhàn)場環(huán)境下的抗干擾能力。此外，還應采用更為先進的數(shù)據(jù)壓縮、加密、解壓技術(shù)，如跳頻、直接序列擴頻、發(fā)射時間抖動、雙脈沖符號、糾錯編碼、交織檢錯編碼等方法，提升傳輸效率和系統(tǒng)安全性；也要發(fā)展更先進的算法，從而提高基于異構(gòu)傳感器的數(shù)據(jù)融合能力，并減少操作人員核對信息的時間[14]。

6.3 適應遠洋航行的艇型結(jié)構(gòu)設計

與江河及近海等風浪較小的區(qū)域不同，中大型無人水面艦艇主要在遠洋執(zhí)行任務，因此在設計時首先應考慮無人水面艦艇的耐波性和穩(wěn)性，尤其要對艦艇重心嚴格控制，保證重量和浮力合理分布，避免在海上出現(xiàn)傾覆的危險，以及減小在風浪中持續(xù)航行時出現(xiàn)的航向偏離。其次艇型結(jié)構(gòu)應足夠堅固，保證艦艇可承載足夠的任務載荷。同時結(jié)構(gòu)盡量簡單，便于維護和控制成本[15]。

6.4 高智能的自主指控系統(tǒng)

中大型無人水面艦艇因噸位較大，在航行時存在較大的慣性，同時遠洋存在的海浪、霧和大風等環(huán)境因素，使得其控制過程相較小噸位無人水面艦艇更加復雜。因此需要使用高自主性的艦上指控系統(tǒng)，配合在艦艇上安裝的各類傳感器，對采集到的周圍環(huán)境變化及艦艇內(nèi)部各類設備的狀態(tài)變化，做出及時判斷和處理。未來可通過改進指控系統(tǒng)的深度學習、神經(jīng)網(wǎng)絡控制及自主決策等技術(shù)，使中大型無人水面艦艇在進行諸如作戰(zhàn)等復雜任務或應對突發(fā)情況，需要人員及時介入并進行控制時，可盡量減少參與的人員數(shù)量，降低無人水面艦艇對控制人員的依賴和要求，使得有/無人編隊在減少使用有人艦數(shù)量的情況下仍擁有同樣的作戰(zhàn)效能。

6.5 多重領域的隱身技術(shù)

中大型無人水面艦艇的高隱身性對完成遠洋作戰(zhàn)任務有著極大幫助，一般包括雷達隱身、紅外隱身、聲隱身和電磁隱身。減小無人水面艦艇雷達特征的方法包括使用綜合桅桿和使用吸波材料。減小紅外特征的方法包括在船體使用絕熱涂料，在船體內(nèi)使用隔熱層，或在艦體上使用復合材料。減小聲波特征的方法包括使用改進的推力技術(shù)，如電力和磁流體等，艦體內(nèi)安裝隔音罩，艦體使用吸聲涂層和消聲瓦等。減小電磁特征的方法則包括艦體使用低磁或無磁材料以及減少艦上電子設備的發(fā)射功率和使用時間等[16-17]。

上述各項技術(shù)的突破都可以極大地提高無人水面艦艇的性能，但在中大型無人水面艦艇上應用眾多的先進技術(shù)也勢必增加建造的成本，因此在設計中應根據(jù)使用需求，綜合考慮對應的性能指標，從而使中大型無人水面艦艇的效費比達到最大。

7 結(jié)束語

本文通過研究分析現(xiàn)有的空中和地面有/無人協(xié)同項目，對未來海上有人艦與中大型無人水面艦艇進行有/無人協(xié)同編隊的作戰(zhàn)模式進行了初步探索，并在此基礎上分析了有/無人編隊的特點，以及未來實戰(zhàn)應用所面臨的核心關(guān)鍵技術(shù)。無人水面艦艇的發(fā)展符合美國海軍提出的分布式作戰(zhàn)、馬賽克戰(zhàn)的作戰(zhàn)理念，當所有的中大型無人水面艦艇都配備致命火力時，對手就必須消耗大量寶貴的偵察資源來確定所有艦船的位置，并保持跟蹤，且無法判斷是否有未被偵測到的艦艇，從而使敵人的行動收到牽制。未來應讓有/無人水面艦艇發(fā)揮各自優(yōu)勢，補位增強，最大程度地提高有/無人編隊的作戰(zhàn)效能，從而使有/無人水面艦艇編隊成為顛覆現(xiàn)有海戰(zhàn)規(guī)則的新型作戰(zhàn)模式。