• 中国科技核心期刊
  • JST收录期刊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

水下无人装备前沿发展趋势与关键技术分析

邱志明 马焱 孟祥尧 陈建华 冯炜

邱志明, 马焱, 孟祥尧, 等. 水下无人装备前沿发展趋势与关键技术分析[J]. 水下无人系统学报, 2023, 31(1): 1-9 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0018
引用本文: 邱志明, 马焱, 孟祥尧, 等. 水下无人装备前沿发展趋势与关键技术分析[J]. 水下无人系统学报, 2023, 31(1): 1-9 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0018
QIU Zhi-ming, MA Yan, MENG Xiang-yao, CHEN Jian-hua, FENG Wei. Analysis on the Development Trend and Key Technologies of Unmanned Underwater Equipment[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2023, 31(1): 1-9. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0018
Citation: QIU Zhi-ming, MA Yan, MENG Xiang-yao, CHEN Jian-hua, FENG Wei. Analysis on the Development Trend and Key Technologies of Unmanned Underwater Equipment[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2023, 31(1): 1-9. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0018

水下无人装备前沿发展趋势与关键技术分析

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0018
详细信息
  • 中图分类号: TJ6; U674

Analysis on the Development Trend and Key Technologies of Unmanned Underwater Equipment

  • 摘要: 水下无人装备是海上军事竞争新的制高点之一, 是赢得新时代水下攻防对抗的重要保障。当前各类水下无人装备飞速发展和应用, 文中以无人水下航行器和水下无人预置系统为例, 梳理前沿发展趋势与关键技术。通过总结国内外水下无人装备的发展现状, 分析发展中面临的挑战, 对水下无人装备未来的发展趋势进行了展望, 并在此基础上梳理了发展中需要攻克的关键技术难点, 进一步提出未来发展思考和建议, 为水下无人装备技术研究提供有益的参考和借鉴。

     

  • 图  1  水下无人装备前沿发展趋势

    Figure  1.  Development trend of unmanned underwater equipment

    表  1  国外典型大型UUV装备现状

    Table  1.   Development status of large-scale UUV equipment abroad

    国别型号特点与功能重要时间节点
    美国 攻击型“曼塔”(Manta)UUV 采用模块化设计, 可搭载多种武器, 根据不同任务随时改变其配置的有效载荷 2009年下潜至西太平洋的马里亚纳海沟
    LDUUV-INP 是大型UUV搭载平台的2.0版, 最高续航可达30天 2015开始研制, 2019年完成了最终测试
    双模式“海神”(Nereus HROV) UUV 首次实现有人/无人通用平台应用 2012年开始研发, 2017年移交海军作为专门的官方试验平台, 2018年在NSWC支持下完成了海上试验
    MASTT 把反潜战训练靶的基础载荷做成货架式的模块化结构, 可随时模拟各类潜艇目标性能参数 2010年启动, 2011年完成设计制造, 2012年交付海军水下战中心
    “回声旅行者”(Echo Voyager)超大型UUV 可全自主航行数月, 内部和外部有效载荷容量充足 2017年首次海上试验, 检测其深水潜航持久力
    “虎鲸”(Orca)超大型UUV 模块化设计, 任务执行能力多样, 续航时间几个月, 可续航万公里 2013年公布了设计方案, 2020年交付, 2022年下水测试
    俄罗斯 “比拉鱼”超大型UUV 耐压能力强 2013年研制成功
    “替代者”超大型UUV 能模拟相关潜艇声学特征以欺骗敌人, 对敌低噪潜艇发现距离也可达数千米 2017年研制成功
    “大键琴”大型UUV 具备较强的情报侦察能力 2018年进行海试
    注: LDUUV-INP为大直径创新型原理样机(large diameter UUV innovative naval prototype); NSWC为海军水面作战中心(Naval Surface Warfare Center); MASTT为反潜水下自航训练靶(mobile anti-submarine training target)
    下载: 导出CSV

    表  2  国外UUV集群典型平台应用项目与系统

    Table  2.   Typical application of UUV swarm platform abroad

    集群类型应用项目或系统名称国别及单位系统功能或项目内容重要时间节点
    同构集群 AOSN Ⅱ 奥地利Ganz人工生命实验室 由41个UUV组成, 主要用于水下监测和搜索, 对海洋空间进行长时间的数据收集, 并预测海洋的物理特性 2011年发布, 2015年进行水下试验
    CNAV 美国国防高级研究计划局(DARPA) 利用多个UUV通过共享声学网络分发数据, 开展水下目标探测、定位和跟踪 2009年开始部署
    SwarmDiver 美国加州大学和美国Aquabotix公司 可模仿海洋浮游生物的行为, 在三维空间内以集群模式采集海洋环境信息 进行了16个微小水下探索者组成的水下试验, 2018年投入市场
    异构集群 CADRE 美国Bluefin机器人技术公司 利用了3种无人平台进行协同导航与控制, 共同完成侦察与探测任务 2004年完成湖上试验, 2006年公开该系统
    “潜艇-UUVs- 无人机”子母式协同作战 美国通用动力公司 潜艇发射Bluefin-21型UUV, Bluefin-21发射2枚“沙鲨”小型UUV, 此基础上用浮筒发射微型无人机, 无人机作为潜艇和“沙鲨”间的通信中继, 实现跨域通信与指挥 2016年完成演示
    Grex 德国、意大利、葡萄牙、挪威、法国等 核心是解决多UUV的协同导航及编队控制、通信等问题, 主要任务是基于多个异构UUV的协作完成海底地图测绘 始于2006年, 2008、2009年海试成功完成了多UUV协作下的海洋环境绘图任务, 2009年结题
    下载: 导出CSV

    表  3  国外水下无人预置装备

    Table  3.   Underwater unmanned preset equipment abroad

    系统名称国别及单位系统功能或项目内容重要时间节点
    UFP 美国DARPA 通过飞机、舰艇等平台进行部署, 可在关键海域长时间待机部署、能即时唤醒并执行打击任务 2013年发布计划, 已完成样机研制、演示验证试验, 目前在实战化演练
    “赛艇”海底导弹系统 俄罗斯马克耶夫国家导弹中心 可装在特殊储运发射箱中 2013年已完成水下发射试验, 目前已完成部分战区部署
    Hydra 美国DARPA 一种无人值守、长期待机的水下作战平台族系, 可在浅海部署, 该平台自备动力, 可进行机动潜行 2013年研发成功, 2018年完成演示验证, 并配合美国海军完成了环境对抗战场演习
    下载: 导出CSV
  • [1] 张卫东, 刘笑成, 韩鹏. 水上无人系统研究进展及其面临的挑战[J]. 自动化学报, 2020, 46(5): 847-857.

    Zhang Wei-dong, Liu Xiao-cheng, Han Peng. Progress and Challenges of Overwater Unmanned Systems[J]. Acta Automatica Sinica, 2020, 46(5): 847-857.
    [2] 徐玉如, 苏玉民, 庞永杰. 海洋空间智能无人运载器技术发展展望[J]. 中国舰船研究, 2006, 1(3): 1-4. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.03.001

    Xu Yu-ru, Su Yu-min, Pang Yong-jie. Expectation of the Development in the Technology on Ocean Space Intelligent Unmanned Vehicles[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2006, 1(3): 1-4. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2006.03.001
    [3] 侯瑞超, 唐智诚, 王博, 等. 水面无人艇智能化技术的发展现状和趋势[J]. 中国造船, 2020, 61(z1): 211-220. doi: 10.3969/j.issn.1000-4882.2020.z1.026

    Hou Rui-chao, Tang Zhi-cheng, Wang Bo, et al. Development Status and Trend of Intelligent Technology for Unmanned Surface Vehicles[J]. Shipbuilding of China, 2020, 61(z1): 211-220. doi: 10.3969/j.issn.1000-4882.2020.z1.026
    [4] 司广宇, 苗艳, 李关防. 水下立体攻防体系构建技术[J]. 指挥控制与仿真, 2018, 40(1): 1-8. doi: 10.3969/j.issn.1673-3819.2018.01.001

    Si Guang-yu, Miao Yan, Li Guan-fang. Underwater Tridimensional Attack-Defense System Technology[J]. Command Control & Simulation, 2018, 40(1): 1-8. doi: 10.3969/j.issn.1673-3819.2018.01.001
    [5] 曹和云, 倪先胜, 何利勇, 等. 国外潜载UUV布放与回收技术研究综述[J]. 中国造船, 2014, 55(2): 200-208. doi: 10.3969/j.issn.1000-4882.2014.02.023

    Cao He-yun, Ni Xian-sheng, He Li-yong, et al. Review on UUV Launch and Recovery Technology from Submarine[J]. Shipbuilding of China, 2014, 55(2): 200-208. doi: 10.3969/j.issn.1000-4882.2014.02.023
    [6] 熊思齐, 姚直象, 杨新友, 等. 无人水下航行器发展现状及若干关键技术探讨[C]//中国声学学会水声学分会2015年学术会议论文集. 武汉: 中国声学学会水声学分会, 2015.
    [7] 张伟, 王乃新, 魏世琳, 等. 水下无人潜航器集群发展现状及关键技术综述[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2020, 41(2): 289-297. doi: 10.11990/jheu.201909039

    Zhang Wei, Wang Nai-xin, Wei Shi-lin, et al. Overview of Unmanned Underwater Vehicle Swarm Development Status and Key Technologies[J]. Journal of Harbin Engineering University, 2020, 41(2): 289-297. doi: 10.11990/jheu.201909039
    [8] 严浙平, 刘祥玲. 多UUV协调控制技术研究现状及发展趋势[J]. 水下无人系统学报, 2020, 41(2): 289-297.

    Yan Zhe-ping, Liu Xiang-ling. Research Status and Development Trend of Multi-UUV Coordinated Control Technology: A Review[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2020, 41(2): 289-297.
    [9] 袁亚, 张木, 李翔, 等. 国外水下预置无人作战装备研究[J]. 战术导弹技术, 2018, 187(1): 51-55.

    Yuan Ya, Zhang Mu, Li Xiang, et al. Research on Underwater Pre-installed Unmanned Combat Equipment[J]. Tactical Missile Technology, 2018, 187(1): 51-55.
    [10] 李智生, 张强. 深海预置武器系统发展现状及关键技术[J]. 舰船电子工程, 2020, 40(2): 1-3, 41. doi: 10.3969/j.issn.1672-9730.2020.02.001

    Li Zhi-sheng, Zhang Qiang. Development Situation and Key Technologies of Deep Sea Laying Weapon[J]. Ship Electronic Engineering, 2020, 40(2): 1-3, 41. doi: 10.3969/j.issn.1672-9730.2020.02.001
    [11] 楚立鹏, 鄢宏华, 范强, 等. 国外水下无人潜航器及其通信技术发展综述[J]. 中国电子科学研究院学报, 2022, 17(2): 112-118.

    Chu Li-peng, Yan Hong-hua, Fan Qiang, et al. Overview of Unmanned Underwater Vehicles and the Communication Technologies Abroad[J]. Journal of China Academy of Electronics and Information Technology, 2022, 17(2): 112-118.
    [12] 柯冠岩, 吴涛, 李明, 等. 水下机器人发展现状和趋势[J]. 国防科技, 2013, 34(5): 44-47. doi: 10.3969/j.issn.1671-4547.2013.05.008

    Ke Guan-yan, Wu Tao, Li Ming, et al. The Improvements and Trends of the Unmanned Underwater Vehicles[J]. National Defense Science & Technology, 2013, 34(5): 44-47. doi: 10.3969/j.issn.1671-4547.2013.05.008
    [13] Heo J, Kim J, Kwon Y. Technology Development of Unmanned Underwater Vehicles (UUVs)[J]. Journal of Computer and Communications, 2017, 5(7): 28-35.
    [14] 韦荣伟. 水下机器人发展趋势及前景[J]. 现代制造技术与装备, 2018(2): 175-176. doi: 10.3969/j.issn.1673-5587.2018.02.087

    Wei Rong-wei. Research on Development Tendency and Prospect for Underwater Robot[J]. Modern Manufacturing Technology and Equipment, 2018(2): 175-176. doi: 10.3969/j.issn.1673-5587.2018.02.087
    [15] 宋保维, 潘光, 张立川, 等. 自主水下航行器发展趋势及关键技术[J]. 中国舰船研究, 2022, 17(5): 27-44.

    Song Bao-wei, Pan Guang, Zhang Li-chuan, et al. Development Trend and Key Technologies of Autonomous Underwater Vehicles[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2022, 17(5): 27-44.
    [16] 周念福, 邢福, 渠继东. 大排量无人潜航器发展及关键技术[J]. 舰船科学技术, 2020, 42(7): 1-6. doi: 10.3404/j.issn.1672-7649.2020.07.001

    Zhou Nian-fu, Xing Fu, Qu Ji-dong. The Development of Large Displacement Unmanned Underwater Vehicle of Foreign Navy and Its Key Technologies[J]. Ship Science and Technology, 2020, 42(7): 1-6. doi: 10.3404/j.issn.1672-7649.2020.07.001
    [17] 潘光, 宋保维, 黄桥高, 等. 水下无人系统发展现状及其关键技术[J]. 水下无人系统学报, 2017, 25(2): 44-51.

    Pan Guang, Song Bao-wei, Huang Qiao-gao, et al. Development and Key Techniques of Unmanned Undersea System[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2017, 25(2): 44-51.
    [18] 金建海, 陈伟华, 张波, 等. UUV 集群技术概述[C]//2018年水下无人系统技术高峰论坛论文集. 西安: 《水下无人系统学报》编辑部, 2018.
    [19] 张弛, 蔡帆. 水下无人预置平台的发展现状和启示[J]. 现代防御技术, 2019, 47(5): 14-21.

    Zhang Chi, Cai Fan. Development Status and Enlightenment of Underwater Unmanned Preset Platform[J]. Modern Defense Technology, 2019, 47(5): 14-21.
    [20] 王金云, 杨在林, 王孟军, 等. 美军无人水下潜航器技术发展综述[J]. 飞航导弹, 2015, 371(11): 54-58,63.

    Wang Jin-yun, Yang Zai-lin, Wang Meng-jun, et al. Summary of the Technical Development of US Unmanned Underwater Vehicle[J]. Aerodynamic Missile Journal, 2015, 371(11): 54-58,63.
    [21] 赵留平, 李环, 王鹏. 水下无人系统智能化关键技术发展现状[J]. 无人系统技术, 2020, 3(6): 12-24.

    Zhao Liu-ping, Li Huan, Wang Peng. Development of Key Technologies for Intelligent Unmanned Underwater System[J]. Unmanned Systems Technology, 2020, 3(6): 12-24.
    [22] 李开生, 王文友. 军用无人潜器的发展及其关键技术[J]. 鱼雷技术, 2004, 11(1): 6-8.

    Li Kai-sheng, Wang Wen-you. The Development and the Key Techniques of the UUV for Military Use[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2004, 11(1): 6-8.
    [23] 唐波, 孟荻, 范文涛. 水面无人艇在水面舰艇编队水下防御的发展展望[J]. 数字海洋与水下攻防, 2020, 5(2): 121-126.

    Tang Bo, Meng Di, Fan Wen-tao. Development Prospect of Unmanned Surface Vehicle in Underwater Defense of Surface Ship Formation[J]. Digital Ocean Underwater Warfare, 2020, 5(2): 121-126.
    [24] 王童豪, 彭星光, 潘光, 等. 无人水下航行器的发展现状与关键技术[J]. 宇航总体技术, 2017, 1(4): 52-64.

    Wang Tong-hao, Peng Xing-guang, Pan Guang, et al. Development and Key Technologies of Unmanned Underwater Vehicles[J]. Astronautical Systems Engineering Technology, 2017, 1(4): 52-64.
    [25] 冯景祥, 姚尧, 潘峰, 等. 国外水下无人装备研究现状及发展趋势[J]. 舰船科学技术, 2021, 43(23): 1-8.

    Feng Jing-xiang, Yao Yao, Pan Feng, et al. Existence and Development Trend of Underwater Unmanned Equipment in Foreign Countries[J]. Ship Science and Technology, 2021, 43(23): 1-8.
    [26] 卢俊, 张群飞, 史文涛. 水下探测通信一体化关键技术分析[J]. 水下无人系统学报, 2018, 26(5): 470-479.

    Lu Jun, Zhang Qun-fei, Shi Wen-tao. Analysis on the Key Technology of Integrated Underwater Detection and Communication[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2018, 26(5): 470-479.
    [27] 卢俊, 张群飞, 史文涛, 等. 探测通信一体化研究现状与发展趋势[J]. 信号处理, 2019, 35(9): 1484-1495.

    Lu Jun, Zhang Qun-fei, Shi Wen-tao, et al. Development and Prospect of Detection and Communication Integration[J]. Journal of Signal Processing, 2019, 35(9): 1484-1495.
  • 加载中
图(1) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  4105
  • HTML全文浏览量:  61
  • PDF下载量:  395
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-02-20
  • 修回日期:  2023-02-27
  • 录用日期:  2023-03-06

目录

    /

    返回文章
    返回
    服务号
    订阅号