無人海底車輛正在“擁抱自然”并迅速發(fā)展

通過從大自然中汲取設(shè)計靈感，無人海底車輛（UUV）正在發(fā)展成為徹頭徹尾的創(chuàng)新和隱身，在許多情況下，能夠攜帶可針對各種軍事任務(wù)定制的有效載荷。

最著名的UUV之一是洛克希德馬丁公司的馬林魚，它能夠完全獨立操作。美國海軍可以將馬林魚用于“各種海底應(yīng)用，如水下情報、監(jiān)視、偵察和小型有效載荷交付，”洛克希德馬丁公司自主海事系統(tǒng)總監(jiān)蒂姆·福爾說?！榜R林魚可以去潛艇和載人船只不能或不想去的地方，并利用其傳感器、通信和數(shù)據(jù)縮減功能。

福爾說，水雷是海軍面臨的最艱巨的挑戰(zhàn)之一，發(fā)現(xiàn)和測繪水雷“是無人潛航器的良好利用”?！跋耨R林魚這樣的無人潛航器可以裝備成一個單架次探測到交戰(zhàn)鏈，再加上正確的傳感器、目標(biāo)識別軟件和消耗性地雷中和器。

另一個著名的UUV是“刀魚”，它由Bluefin Robotics Corp.創(chuàng)建，此后成為通用動力任務(wù)系統(tǒng)的一部分。其標(biāo)準(zhǔn)型號使用各種傳感器進行操作，包括慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、多普勒速度記錄儀、指南針和聲速傳感器。刀魚的有效載荷是一種低頻寬帶合成孔徑聲納，用于探測埋藏的地雷。

通用動力任務(wù)系統(tǒng)海事和戰(zhàn)略系統(tǒng)業(yè)務(wù)總監(jiān)Matt Graziano說：“Knifefish一次性提供高雜亂環(huán)境中埋藏、底部和體積地雷的搜索、檢測、分類和識別 - 人類操作員的干預(yù)最少，并縮短了整體地雷對策任務(wù)時間表?！俺杀鞠鄬Φ颓乙子诓渴鸬乃滤椎臄U散對海軍行動和海上安全構(gòu)成了獨特的威脅?！?/p>

無人潛航器有效載荷

就無人潛航器攜帶的有效載荷而言，為特定任務(wù)進行定制的能力是非?？扇〉摹！拔覀冇卸噍vMarlin車輛，每輛汽車的配備COTS（商用現(xiàn)成）零件，定制傳感器和通信電子設(shè)備略有不同，”Fuhr指出。“只要電子設(shè)備與Marlin的尺寸，重量和功率（SWaP）要求兼容，就可以為特定應(yīng)用定制車輛。

“自主性、數(shù)據(jù)處理能力、能源系統(tǒng)和水下通信系統(tǒng)是發(fā)展和挑戰(zhàn)的主要領(lǐng)域，”在今天的UUV發(fā)展中，F(xiàn)uhr說?！皟δ芟到y(tǒng)定義了無人潛航器的大小，因為車輛必須攜帶自己的能源，這種能源必須在預(yù)定任務(wù)的持續(xù)時間內(nèi)持續(xù)使用。像Marlin這樣的UUV希望最大化任務(wù)范圍，最小化可探測性，并有能力成為數(shù)據(jù)和通信節(jié)點 - 在單資產(chǎn)和多資產(chǎn)任務(wù)場景中。

UUV技術(shù)下一步將走向何方？洛克希德馬丁公司專注于“協(xié)調(diào)開發(fā)用于大有效載荷能力的超大型無人潛航器;用于潛艇相關(guān)操作的大口徑系統(tǒng);用于地雷對策和需要消耗性任務(wù)的小型無人潛航器;以及無人潛航器、無人水面飛行器（USV）和無人駕駛飛行器（UAV）之間的合作行為，“Fuhr說。“另一個關(guān)鍵要素是與其他資產(chǎn)的互操作性，以及啟用和參與多域操作的能力。

新興創(chuàng)新

其他國防主承包商、政府實驗室和大學(xué)團隊正在探索UUV領(lǐng)域的創(chuàng)新。有太多了，無法一一列舉，但這里有一些特殊的。

釋放克拉昆斯！

約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實驗室的研究人員最近開發(fā)了耐腐蝕空中隱蔽無人航海系統(tǒng)，稱為CRACUNS，這是一種無人機（UAV），可以停留在隱藏在水下的站上，然后發(fā)射到空中執(zhí)行各種任務(wù)。

“釋放CRACUNS”的能力正在引入以前無人機或UUV平臺無法實現(xiàn)的新功能。它在惡劣的沿海環(huán)境中運行的能力以及有效載荷的靈活性意味著CRACUNS可用于各種任務(wù)。它的低成本是一個獎勵，使其具有消耗性，允許在高風(fēng)險場景中使用大量車輛。

CRACUNS最具創(chuàng)新性的功能是什么？研究人員說，它可以保持在很大的深度或從UUV發(fā)射，而無需結(jié)構(gòu)金屬部件或機加工表面。為此，設(shè)計師制造了一種輕質(zhì)、潛水、復(fù)合材料機身，能夠在水下承受水壓。敏感部件密封在干式壓力容器內(nèi)，免受腐蝕性鹽水環(huán)境的影響，而電機則采用保護涂層。

海底導(dǎo)航

目前正在進行的另一個關(guān)鍵進展集中在海底導(dǎo)航上。BAE系統(tǒng)公司正在努力為美國國防高級研究計劃局（DARPA）開發(fā)海底導(dǎo)航系統(tǒng)，以在整個海洋盆地提供精確的全球定位。

深海導(dǎo)航定位系統(tǒng)（POSYDON）計劃的目標(biāo)是使水下航行器能夠在保持在海洋表面以下的同時準(zhǔn)確導(dǎo)航。有趣的是，POSYDON將利用一些硬核物理學(xué)來創(chuàng)建定位，導(dǎo)航和計時系統(tǒng)，該系統(tǒng)專門設(shè)計用于通過在海洋周圍的固定位置使用多個集成的遠(yuǎn)程聲源來允許車輛保持在水下。

BAE系統(tǒng)公司在開發(fā)水下主動和被動聲學(xué)系統(tǒng)方面擁有40多年的經(jīng)驗：“我們將使用相同的技術(shù)，通過選擇和演示聲學(xué)水下GPS源和相應(yīng)的小型接收器，徹底改變POSYDON的海底導(dǎo)航，”BAE系統(tǒng)公司傳感器處理和開發(fā)總監(jiān)Joshua Niedzwiecki說。

捕獲和處理聲學(xué)信號所需的車輛儀表也將作為該計劃的一部分進行開發(fā)。BAE系統(tǒng)公司計劃利用其在信號處理、聲學(xué)通信、干擾消除和抗干擾/防欺騙技術(shù)領(lǐng)域的能力。該公司正在與華盛頓大學(xué)，麻省理工學(xué)院（MIT）和德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員合作開展POSYDON計劃。

審核編輯：郭婷