陆军军事交通学院教授臧曙为您讲述—— 智能无人艇的未来应用前景
来源: 中国军网|解放军报 综合作者:李晓明 韩成 2021-12-28 11:24

单艇行动受控于智能无人艇系统


用于军事的智能无人艇(以下简称无人艇),是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。按其任务一般可分为武备攻击型无人艇、侦察巡逻型无人艇和运输救援型无人艇等。


无人艇由于采用了无人化设计,战时将不存在人员伤亡危险。它能在敌方防守严密、水文气象条件复杂、生化辐射等高危环境下,执行火力打击、水下破障、抵近侦察巡逻、装备物资运输及应急救援等任务。


当然,仅靠单独的一艘无人艇是无法执行作战任务的。无人艇一般通过智能模块与岸基基站链接,进而构成无人艇系统。


无人艇系统对外与岸基主控系统、领域基础设施进行信息交互,对内实施对艇体平台、任务载荷的控制。在其逻辑上可分为6个层次,即智能决策层、可视化分析层、通信链路层、识别感知层、控制层及功能执行层。


岸基基站是整个系统的指挥与控制中枢,负责对无人艇进行任务规划、智能决策、电子海图显示、状态监控、指挥控制等。它由监控计算机、无线网桥、BDS接收机、数传电台及其天线、馈线等组成。其中监控计算机的智能决策模块和航行数据库组成智能决策层,电子导航海图和系统监控软件构成可视化分析层,无线网桥、数传电台属于数据链路层,BDS接收机属于识别感知层。


无人艇是在接受岸基基站命令后实现其相应功能的。结合系统的功能及需求,基于模块化设计理念,可将无人艇分解为控制模块、视频模块、导航模块、通信模块、艇体模块、动力模块、航行模块以及武器装备模块等。其中,控制模块即为控制层,视频模块和导航模块属于识别感知层,导航模块的数传电台和通信模块属于通信链路层,艇体模块、动力模块、航行模块及武备模块共同构成执行层。对于执行不同任务的无人艇,在其执行层的各模块上均有特殊要求。

核心技术紧跟科技发展潮流


无人艇技术的研发与应用,伴随着计算机技术、通信技术、自动控制技术、动力与能源技术、材料技术、人工智能技术的日益发展,其应用领域不断拓展,并呈现出综合化发展态势。


2007年,美国海军发布《海军无人水面艇主计划》,为无人水面艇赋予了7项任务。该计划确定了优先发展的7个任务领域,即反水雷战、反潜作战、海上安全、水面作战、支持特种部队作战、电子战和支持海上拦截作战。美国从开始研究无人艇技术到现在技术成熟,无人艇的影子在美海军部队中随处可见。


俄罗斯海军也正在紧锣密鼓研发兼具远程火力打击、海上搜救、独立排雷、反潜等功能的无人艇。相关资料显示,他们已完成无人艇和海军航空兵反潜机配合使用的可行性论证。


如今,无人艇发展目标已由完成某些特定任务,向拥有智能决策、群体协同能力迈进。综合各国无人艇的研究现状和未来作战需求,其核心技术已呈现出如下发展趋势:


在总体设计上,采用模块化设计和开放式体系结构,以降低研发成本,兼具执行多种任务能力;任务驱动的高性能、新概念艇型设计层出不穷,将演变出更多新功能;研发稳定高效的动力系统,以增加无人艇的作战半径和续航能力。


在新材料研发与运用上,将有高性能、新属性的材料问世,为无人艇系统功能改进提供保障;通过新材料在电磁隐身、艇型优化和电子设备小型化等方面的运用,可使无人艇更轻、更坚固、更隐身。


在自主控制技术上,将根据所处任务环境和执行任务种类,自主实现无人艇控制。高新技术驱动自主等级的不断升级,使无人艇环境适应性更强、支持任务更复杂;面向新的作战模式,将更注重多平台、跨平台组网,提升协同作战能力。


在环境感知技术上,多传感器信息将融合处理,提供实时精确的环境感知信息;通过水面图像的增强复原研究,实现在复杂恶劣天候条件下获取失真度低的环境信息;通过人工智能技术的加持,实现无人艇自主航行、自主作业的智能化。

参与未来作战将呈现多元化组合


打赢未来战争,贵在体系融合。作为军事高技术发展的产物,无人艇在未来作战中将呈现出多元化组合:


——无人艇集群系统的运用。未来战争是体系与体系的对抗,单一平台装备再好,也无法对抗多平台集群协同作战。当面临瞬息万变的战场和复杂水域环境,以及越来越精密化、多样化任务时,单一无人艇将难以担负重任。集成多艘无人艇构建无人艇集群系统,将有着更广的作战范围、更高的作战效率、更强的控制力及灵活性。无人艇集群系统的运用,将在未来高科技战争中发挥出更大作战效能。


当然,无人艇集群系统绝不是多艘艇的简单叠加,而是它们的有机结合、协同作战。这里涉及更深层次的目标探测与识别、信息处理、集群控制、人工智能等技术。目前,不少国家已攻克了无人艇在弱联通情况下多节点协同航行技术难关,解决了无人艇集群集结、队形保持、动态任务分配、队形自主变换、协同避障和容错控制等制约无人艇实施集群作战的技术难题,实现了无人集群系统的自主化、协同化。


有人艇与无人艇的组合运用。在有人驾驶的船艇上,设置无人艇控制站,负责对无人艇进行任务规划、智能决策、电子海图显示、状态监控等指挥控制。其组合方式可为一艘有人艇带一艘无人艇或带多艘无人艇。


在界江、界湖、海上等区域执行巡逻作战时,由于其任务的特殊性,有人艇可通过指挥控制无人艇,实施非致命武力驱离,以避免人员伤亡。


在装备物资运输或应急救援过程中,由于任务的多变性和水域环境气象的突变性,单靠无人艇难以完成。采用“有人+无人”组合方式,有人艇实时掌控各种变化,指挥控制无人艇完成任务,为执行特定条件的任务提供可靠保障。


随着5G、人工智能等技术的日趋成熟,无人艇的多传感器智能感知、远程宽带信息传输、自主学习与信息智能处理等特点将更加凸显。再加上一系列模块化设计、系统集成、新材料等关键技术的运用,未来的无人艇应用前景将更加广阔。


空天利刃—解析俄罗斯“猎人”重型无人机


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俄军S-70“猎人”重型无人战机


据俄媒报道,不久前俄国防部长绍伊古视察新西伯利亚航空厂(NAZ),此行过程中深入了解S-70“猎人”重型攻击无人机研制及列装的相关工作。俄军如此重视“猎人”重型无人机,这款无人机会对俄航空武器系统和空中作战力量的发展产生何种影响?对俄军无人作战力量建设有怎样的战略意义呢?


铁翼凌云——揭开“猎人”神秘面纱


重型武装无人机作为一种多用途军用无人机被用以执行无人侦察和攻击任务。S-70“猎人”无人机是俄罗斯最新研制的适用于大规模战争的第一款重型无人战机,将成为俄空天军首款具有察打一体能力的重型无人机。


“猎人”重型无人机设计巧妙,隐身效果良好。其采用的是飞翼式气动布局,搭载具备可变推力矢量功能的涡扇发动机,机长14米,翼展19米,保持翼展不变的同时可以获得更远的航程;同时机身表面使用了可降低雷达反射截面积(探测信号)的隐身材料,这种设计使它在飞行时不易被雷达发现,大大提高了“猎人”的战场生存能力。


“猎人”重型无人机侦察能力出色。机体装备了相控阵雷达以及无线电、光学综合侦察系统,同时高速隐身战机使其可突破敌军防空系统,在敌方最先进防空导弹系统甚至是敌方战机的覆盖范围内飞行并实施长时间、针对性的侦察及跟踪,实时将侦察信息传输到联合指挥部。


“猎人”重型无人机装备精良,火力打击能力突出。“猎人”拥有相当强大的武器系统,可携带远程空对空导弹、重型炸弹和巡航导弹,用于攻击地面目标,在有效侦察敌情后实施强有力火力打击,成为追捕敌方战机的相对廉价且有效的“猎人”。


“猎人”重型无人机可进行有人-无人协同,智能化程度高。“猎人”将能够与俄苏-57战斗机进行网络中心交互,密切协同打击空中和地面目标。在与五代机的联合行动中,“猎人”无人机既可以在地面指挥所控制下完成任务,也能够依托配备的AI系统,在苏-57飞行员的指挥下打击地面和空中目标,使作战更加智能化。


其优越的飞机性能极大程度提高了俄空军的空天作战水平,标志着俄罗斯在无人机领域尤其是重型多用途无人机领域向前迈进里程碑式的一步。


意义非凡——俄加强无人作战力量建设迫在眉睫


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俄无人作战资深专家指出,武器系统的设计和研制,正加快向自动化方向发展,无人化作战系统逐步应用并通过战场检验,必将导致一种全新的无人化作战形态的出现。为积极适应新趋势战争形态,提前形成对敌的不对称装备技术优势,俄罗斯将焦点放在了加快研制无人作战新型武器装备,具有深远意义。


一是为应对大国竞争背景新压力下的增强作战能力的客观需要。联想到不久前的纳卡冲突战场,各类无人机大显神威,也昭示着新战争模式的智能化属性愈加明显。美军可谓是无人机技术领域领跑者,除了执行战略侦察任务的无人侦察机外,还具有配合火力打击行动的各型无人攻击机。美军海、陆、空、太空、网络等多领域无人平台均投入设计与研发,更加强调一体化作战支援配合能力,此举显示出在大国竞争成为常态背景下美国领跑无人作战力量建设的决心。这使得俄着力发展高度自主武器迫在眉睫,以更好地扩大自身非对称性优势。


二是俄罗斯为弥补军备劣势在非对称战略下研究新式战法的客观需求。俄军事专家认为,“猎人”的问世意义重大,俄罗斯未来十年的航空武器系统和空中作战力量,以及一些战术战法、作战样式,可能将发生巨大改变。俄军更希望以低成本进攻进行战争消耗、以持续作战消磨对方战争意志,在认知域、物理域、信息域等全方位展开攻势,以期谋求更高战争效益。


三是俄武装力量检验其开发、引进、掌握和检查使用人工智能最新成果的智能硬件的充分体现。俄罗斯高度重视人工智能技术在军事领域的应用,以无人机为代表的智能化无人作战趋势愈演愈烈,能够开发并掌握人工智能技术定能在未来智能化战场为灵活高效实施多样化任务提供重要保障。以“猎人”为例,作为俄罗斯首架“忠诚僚机”概念的无人机,被定位为“高速和高智能的无人机侦察和打击系统”,它的出现很大程度上标志着俄罗斯无人机研发水平的显著提升,填补了俄罗斯在这一重型智能无人机方面的技术空缺。


未来可期——俄无人作战力量何去何从


未来战争形态日新月异,空中作战力量从传统的侦察扩展到伏击阻击、常态化监视、电子干扰、毁伤评估等多个领域,大规模使用无人机是未来作战模式的重要方向之一。


俄军将在无人作战领域继续迈进,谋求以新的作战理念、新的作战手段、新的制衡方式找准敌方软肋痛点,发挥自身优势突破瓦解,是克敌制胜的关键。


在已有的前线侦察、航道监控、毁伤评估、要地伏击、阵地防御、定点清除等基础上,探索人机协同、多机协同新模式。俄方正在研发两座指挥型变体的苏-57战斗机,以控制四架最新型“猎人”无人战机进行四机协同的空战和对地打击。苏-57和S-70“猎人”的组合还将形成密不透风的“空中保护盾”,覆盖数百甚至数千公里区域。四架无人机挂载光电吊舱同时进行侦察,在长达6小时时间里,4套卫通站与1套视距站交接控制,合作完成起飞、视距与卫通站交接、任务区的光电侦察、多路卫通同传、多机协同飞行等任务,实现覆盖广域的侦察巡逻,标志着无人机系统实战能力达到新高度,探索了高密度大规模集群作战的新途径,为未来多架无人机协同作战奠定基础。


俄罗斯为弥补军备劣势在非对称战略下研究新式战法的客观需求。俄军事专家认为,“猎人”的问世意义重大,俄罗斯未来十年的航空武器系统和空中作战力量,以及一些战术战法、作战样式,可能将发生巨大改变。俄军更希望以低成本进攻进行战争消耗、以持续作战消磨对方战争意志,在认知域、物理域、信息域等全方位展开攻势,以期谋求更高战争效益。


俄武装力量检验其开发、引进、掌握和检查使用人工智能最新成果的智能硬件的充分体现。俄罗斯高度重视人工智能技术在军事领域的应用,以无人机为代表的智能化无人作战趋势愈演愈烈,能够开发并掌握人工智能技术定能在未来智能化战场为灵活高效实施多样化任务提供重要保障。以“猎人”为例,作为俄罗斯首架“忠诚僚机”概念的无人机,被定位为“高速和高智能的无人机侦察和打击系统”,它的出现很大程度上标志着俄罗斯无人机研发水平的显著提升,填补了俄罗斯在这一重型智能无人机方面的技术空缺。