无人船艇技术及军事应用探究_聂玲.pdf

总第341期1引言军用无人船艇是一种依靠遥控或自主方式在水面航行的无人化、智能化作战平台，具有机动灵活、行动隐蔽、雷达辐射面小、电磁噪声低、环境适应性强的特点。由于采用无人化设计，执行任务时不存在人员伤亡危险12，自20世纪90年代以来，无人船艇在军事上的应用领域越来越广泛，效果越来越受到肯定，已经成为新型作战及保障力量之一。随着技术的日益成熟和作战行动的反复考验，无人船艇未来将更多地承担水上方向智能化作战保障的重任。2融入立体多维情报网，执行信息侦察任务信息化条件下对海作战，需要在全维战场空间实施全时段、全频谱、全方位、多层次情报侦察，以形成全面实时的战场感知。单个侦测平台、设备有其长处，也各自存在着先天不足，这就要求它们相互融合、共同发挥作用。如航空和卫星侦察针对同一目标连续侦测时间短、间隔时间长、侦察范围存在盲区，无法实现全天候、长时间的侦察效果。岸基雷达（观通）站等设施因位置固定、外形体积较大，战时容易受到攻击。海基侦察平台受地球曲率限制，对海电子侦察目标范围较小，只能在视距范畴之内。海军电子侦察船建造体积较大、移动速度慢，多在远海区域执行信息侦测任务。而无人船艇可在搭载多种侦察设备情况下，能有效融入到有人和无人飞行器、卫星、雷达以及海军侦察舰艇组成的立体情报网，补足现有电子侦察手段的短板，对近海衔接、边海防区域开展长时间、高精度、多维度的对敌侦察活动。无人船艇具有典型的侦察距离优势。作为舰载侦察平台的无人船艇，可以对目标实施抵近侦察3，收稿日期：2022年5月8日，修回日期：2022年6月19日作者简介：聂玲，女，硕士研究生，讲师，研究方向：船艇通信。张玲玲，女，副教授，研究方向：船艇通信。无人船艇技术及军事应用探究聂玲张玲玲（武警士官学校杭州311400）摘要近年来，无人船艇越来越多地被一些军事强国运用到战争行动或非战争军事行动中，替代有人船艇执行危险或耗时费力的任务，在信息侦察、电子干扰、智能扫雷、侦潜反潜、要地防卫和边海防巡逻等方面发挥了重要作用，减少作战人员伤亡的同时也增强了作战效能。关键词无人船艇；军事应用；侦察监视；电子干扰中图分类号U674.7DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2022.11.002Research on Unmanned Boat Technology and Military ApplicationNIE LingZHANG Lingling（Armed Police Officer School，Hangzhou311400）AbstractIn recent years，unmanned boats have been increasingly used in war or non-war military actions by some militarypowers，taking the place of manned boats on dangerous or time-consuming missions.It plays an important role in information detection，electronic interference，intelligent mine clearance，submarine detection and anti-submarine，key area defense and bordercoastal defense patrol.It reduces combat casualties and enhances operational effectiveness.Key Wordsunmanned boats，military application，reconnaissance and surveillance，electronic interferenceClass NumberU674.7舰 船 电 子 工 程Ship Electronic Engineering总第 341 期2022 年第 11 期Vol.42 No.114舰 船 电 子 工 程2022 年第 11 期通过卫星、数据链通信手段将侦察数据传输至母舰指挥中心，能够大大拓展海基侦察平台的侦察范围。同时，多艘无人船艇以协同组网形式构成区域覆盖，更可增强战场态势感知能力。在战场侦测网络作用之下，无人船艇如今已可依据规划指令和设定任务流程，智能化选择机动路径、规避各类障碍和捕捉有效目标，继而进行决策优化，在数据远程传输、海岸通信中继、信息共享分送等方面发挥独特优势，为更大范围的战场感知和情报侦知提供信息和决策依据。3防护固定和移动目标，执行电子干扰任务现代战争中高科技智能武器的使用愈来愈普遍，要求舰载电子对抗干扰设备不仅能够对多频段信息实时干扰，而且要具备多种干扰工作样式。在此背景下，可前出接近敌电子信息武器装备的无人船艇在实施电子信息干扰时，一方面由于距离近只需较低干扰功率即可获得较好的干扰效果，干扰增益好；另一方面，远离母舰和岸基的无人船艇对己方各类雷达、通信、导航等电子设备的自扰也大为降低4。特别地，无人船艇抵近干扰模式对高速跳频电台的干扰效果十分明显。跳频电台在技术上具有很强的抗干扰能力，对其干扰效果往往难以保证。无人船艇通过抵近侦察干扰，一旦捕获高速跳频电台跳频频率，就能够降低其所具有的信息传输时延优势，进而产生较好的干扰效果。无人船艇在执行电子干扰任务时，主要运用于固定和移动目标两个领域，一是配置于沿海重要码头、海军港口基地、海岛、海上油井等固定目标附近。在无人船艇上搭载雷达、电子及激光对抗载荷，以有效干扰敌方电子通信及侦测设备，隐真示假，实施战术欺骗，诱使敌方导弹、水雷、火炮等武器偏离攻击轨道，保护己方重要目标不被发现和毁伤。在移动目标上，主要是伴随舰艇编队部署。将干扰型无人船艇配置大功率电子干扰设备，提前部署在敌方可能来袭方向，实施对敌通信干扰压制5。不过，目前干扰型无人船艇的一个重要缺陷是环境适应性差，对海况要求较高，在中海况以下环境中无法确保稳定工作6。干扰型无人船艇未来发展方向重点是提高其环境适应性，同时研制专门适用于无人化的雷达、电子及激光对抗载荷，在实战中降低对人员的依赖程度，提升自主开展电子干扰的能力。4充当海上开路先锋官，执行智能扫雷任务扫雷是无人船艇的典型军事应用场景之一。传统的水面及水下扫雷方式主要是前出扫雷舰、扫雷艇实施扫雷，或者是将扫雷载荷安装在有人直升机上进行扫雷。但这两种方式的弊端是很明显的，一方面，扫雷舰艇的扫雷效率有时无法达到快速渡海的要求7；另一方面，扫雷舰、机自身面临的威胁非常大，配置的操作人员和武器装备一直处于高危环境下，尤其是受敌水下潜艇威胁较大。装备探雷、灭雷系统的无人船艇，已具备扫雷破障、开辟海上通道的能力，在渡海登岛作战中能够发挥很大作用8。通过深入布雷区域开展探扫，无人船艇可获取海底图像，标定障碍位置，配合其它扫雷手段，快速清除作战地域内的水雷。同时，即便在中等海况条件下，无人船艇也能够在距岸较远的位置上对岸滩一线的水雷进行精确清除，大大降低了敌近岸火力带来的毁伤程度。不过，目前处于军用状态的无人船艇还无法完成自主排雷，需要人工参与。一般是无人船艇通过拖曳声呐进行水雷的探测、分类和定位，然后将探测到的数据传输给有人舰船、飞机上的操作人员进行识别，待人工识别和确认后，再由无人船艇释放其携带的毁伤载荷对目标水雷进行销毁。未来智能化程度更高的无人船艇在探测到水雷后，可以按照预先设定的任务准则和目标优先级，实现自主决策、自主毁伤。此外，在组网条件下，无人船艇编队还将实现协同探测、集群协作，进一步扩大扫雷区域，提高扫雷效率。5发挥侦测和打击优势，执行反潜和要地安防任务战时，沿海重要码头、海军港口基地以及舰艇编队会面临敌低噪声潜艇、小型潜艇以及蛙人的威胁，特别是专门针对浅海或岸防设计的小型潜艇、蛙人，能够在较浅水域航行，难以探测和识别，危险程度很高。装备潜艇探测声呐的无人船艇，具备智能探测、协同组网、持续工作的能力，是反潜作战的一项重要手段。对于沿海重要码头和海军港口基地，一般采用小型及中型无人船艇组网方式，配合岸基声纳探测设备以及反蛙人系统，扩大水下探测范围，提高探测精度，提前搜索发现目标，迅速将探测信息反馈给母舰或岸基指挥系统。同时，借助无人船艇编队5总第341期的高组网能力和高续航能力，能够进一步提高巡逻频率，实现全天侯的目标保护功能。在舰艇编队航行过程中的反潜方面，无人船艇可抵近侦查、精确获取信息的优势发挥明显，多承担编队突前探潜、反潜任务，为舰艇编队安全航行提供保障9。尤其是一些新型潜艇，其潜行期间辐射噪声较小，如在远距离搜寻该目标，就需要使用孔径更大的声纳基阵，但这样会产生较高的输出信噪比，增加一定的信息处理耗费。在近距离执行探潜任务的无人船艇，则可以使用小孔径基阵，通过缩短侦测距离来提高搜索概率，增强接收信号强度，有效降低输出信噪比。有的反潜无人船艇可同时使用装备拖曳式声呐和吊放主动声呐，实现快速协同探测、信息高度融合，大幅提升对敌潜艇的搜寻定位能力。执行反潜作战任务的无人船艇不仅起到对敌方潜艇、蛙人的侦查、跟踪、阻止和驱逐作用，还能够主动实施攻击。作为前置反潜节点，当海上舰艇编队发现敌潜艇目标后，可以指挥无人船艇利用装备的高能炸药对敌潜艇进行打击，必要时使用鱼雷攻击潜艇，提高威慑和毁伤能力。事实上，部署在沿海重要码头、海军港口基地以及舰艇编队周边的无人船艇，其探测目标、防护及打击目标不仅是潜艇。通过将低成本侦察型无人船艇和中大型打击型无人船艇混合配置和组网，按照预定任务分工布设在防护区域内，可对敌方中小型水面舰艇、自杀式无人船艇、狼群式小艇编队等目标开展实时监测，协同构建整体防护态势。在岸基或舰载指挥控制系统操作人员的指挥下，此类无人船艇可携带多功能导弹等武器载荷，执行威胁等级研判和目标确认、火力打击、毁伤评估等一系列作战任务。6克服天候和自然环境影响，执行边海防巡逻任务边海防巡逻一般采用有人船艇遂行巡逻任务，在实际工作中由于特殊地理环境、气候环境以及敌情等因素的影响面临的困难较为严重。突出表现为：边海防岸线长、巡逻人员少，执勤任务效果无法确保，难以实现全天候、全水域、不间断侦察巡逻；水域情况复杂，巡逻船艇有时无法到达某些特定区域；气候条件较为恶劣，巡逻执勤条件差，特别是在高海拔、高寒复杂地域乃至在战时条件下，情况更为困难；靠近邻国边界，易受干扰，管控任务艰巨、要求高10。此外，巡逻船艇造价比相对较高，需专业人员操作，相关保障要求多。具备侦查探测功能的无人船艇执勤成本相对较低，可深入高风险区域，对边防水域、海域实施实时不间断的监视、侦查、搜索，提升边海防全时、全域、全天候巡逻和控制能力。从目前情况看，无人巡逻船艇的使用主要有两种方式。一种是常态化巡逻，由于执勤力量不足，一般来说有人巡逻艇执勤区域多集中在哨所观察盲区、边界争议地域、走私越界多发水域等重点部位，而对于人员难以到达、管控风险小、事故少发地区的巡逻次数相对较少11。运用无人船艇遂行边海防水域巡逻任务，多通过与有人船艇定期巡逻、固定点监控相结合的方式，以弥补巡逻力量的不足。第二种方式是特定区域管控。在一些距离本土或主岛较远、边界争议较大的边海水域，通过无人巡逻船艇集群协同的作业方式，对他国舰船越界航行、人员非法侵扰、非法填海造陆、破坏己方设施等行为进行现场取证并及时驱离。此外，可快速向本方指挥中枢报告，实时传输目标边境海域的图像，响应邻近军事力量处置，实施有效区域管控。7结语无人船艇在军事上的应用已经并正在改变海战形态和作战模式，而对海分布式作战、海上蜂群作战等新质作战概念的蓬勃发展，又反过来大大拓展了军用无人船艇的应用范围。为满足日益广泛的军事应用需求，无人船艇未来的发展趋势应集中于两个大的方面，一是结构设计层面，要更加注重模块化、集中化，以加快从研制到装备部队的整个流程速度，同时有效节约成本；更加注重智能化，依托先进技术的支撑，实现无人工控制状态下的自主决策与操作；更加注重续航能力，保证无人船艇可以在更长时间、更远距离范围内执行军事任务。二是在实际应用层面，要更加注重协同性，通过共享信息网络、拓展任务范围、发展智能技术，确保小型低成本无人船艇、中大型无人船艇间的“蜂群”效应，确保无人船艇与无人飞机、无人车辆、卫星等无人系统或平台一起发挥作用12，共同为敌情侦察、立体封锁、要地防卫、精确打击等任务提供保障。参 考 文 献1黄诘，赵育良，黎志强，等.无人化作战对未来海战的影响 J.军事文摘，2021（7）：24-28.聂玲等：无人船艇技术及军事应用探究6舰 船 电 子 工 程2022 年第 11 期2张洋.复杂航区内无人船自动导航系统 J.舰船科学技术，2021，43（6A）：55-57.3张安民，周健，张豪.水面无人艇环境感知技术及应用发展 J.科技导报，2021，39（5）：106-116.4宋灿，谢佑波，朱智.无人船在海战场电子对抗中的应用研究 J.舰船电子工程，2020，40（3）：11-14.5金霄，郑开原，王得朝，等.国外军用无人水面艇发展综述 J.中国造船，2020，61（S1）：221-227.6李守奎.恶劣海况下无人艇航行路线自动跟踪系统研究 J.舰船科学技术，2018，40（10A）：49-51.7王石，张建强，杨舒卉，等.国内外无人艇发展现状及典型作战应用研究 J.火力与指挥控制，2019，44（2）：11-15.8付战彬，刘立彪.无人舰艇技术及军事应用研究 J.国防科技，2016，37（10）：42-44.9张永平.无人舰艇 未来海战模式改变者 J.坦克装甲车辆新军事，2017（5）：36-41.10徐强，焦金星，李进.无人艇技术研究及在边海防勤务中的需求分析 J.军事交通学院学报，2017，19（6）：21-24.11张凯，朱利锋.陆军无人船艇功能运用探要 J.军事交通学院学报，2018，20（9）：40-44.12徐小斌，段海滨，曾志刚，等.无人机/无人艇协同控制技术研究进展 J.航空兵器，2020，27（6）：1-6.2014：10-15.2王杰东，刘北，董强健.美国防部 无人系统综合路线图 分析 J.飞航导弹，2019（5）：30-33.3代化，张斌，徐言哲.UUV 动力电池发展现状与趋势J.舰船科学技术，2020，42（12）：155-158.4荆有泽，刘志伟.UUV 用动力电池现状及其发展趋势J.电源技术，2019，43（6）：1073-1076.5董晓明.海上无人装备体系概论 M.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2020：30-33.6黄波，常金达，丁浩，等.UUV与潜艇协同作战模式与关键技术研究 J.应用科技，2019，46（4）：48-52，60.7赵志允，陈建华，彭涛，等.水下无人平台在“马赛克战”中运用构想与分析 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