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中国无人舰艇上都有哪些黑科技已打破世界纪录
发布人:恒桥海上工程    发表日期:2018-07-12
编辑日期:2018.7.6
编辑单位:广州市恒桥海上工程有限公司
公司主营:游艇码头、水上浮桥、浮码头、水上工程、钢结构浮码头、铝合金结构浮码头、混凝土浮码头、智能水电箱、系缆桩、PE浮箱等。拥有多年的游艇码头行业经验。是一家从事游艇码头工程项目方案设计、建造、施工全服务的公司。

       上个月,中国在万山群岛海域开展了一场大规模水面无人艇“多艇协同”技术测试,编队由56艘小型无人艇组成,打破了美国此前创造的40艘无人艇协同自主演练的世界纪录,还变幻出复杂的“军民”两个汉字以及航母造型,展示了中国无人艇集群技术的实力。而就在去年,中国刚刚发布了一款世界上最快的无人艇“天行一号”。
那么,无人艇的出现是否会像无人机一样改变未来海战格局,同时也像无人机一样大规模的民用转化,方便人们的生活呢?又快又猛的无人艇如何造就?
  (一)世界最快无人艇,关键技术在于舰艇控制
  中国拥有300万平方公里的海洋国土面积,这片蔚蓝的“国土”上蕴藏着丰富的矿物、生物资源,如何有效地利用和开发海洋资源、保护海洋,建设海洋强国,关系到中国实现可持续发展的战略空间和资源保障。
  国家863计划就特别设立了深远海海洋动力环境监测关键技术与系统集成重大项目,其中明确提出利用水面无人艇,对浅海、油气平台周边及特定海域进行测绘、监测海洋环境。
  “天行一号”水面无人艇就是在这样的背景下设计制造的,无人艇全长12.2米,满载排水量 7.5 吨,配有油电混合动力系统,最大航程1000公里,最高航速超过50节,是目前世界上速度最快的水面无人舰艇。
  虽然有人快艇速度可以达到70节,但更快的航行速度也对驾驶员的经验提出了更高的要求,而且,面对大风浪和海洋障碍物,人的判断不是总能及时到位,相比之下无人艇应对这些问题会更加轻松。
  不过,想要在复杂的海洋环境下实现无人艇快速航行状态的控制可不简单。
“天行一号”新型无人艇
  自主智能航行技术是无人艇平台技术的关键点所在,包括自主控制、自动规避、自主识别等。设计人员通过大量的实际实验,采集经验丰富的驾驶员操作舰艇的样本数据,然后进行深度数据挖掘,构建了人工控制情况下的样本数据库,再利用神经网络学习人工驾控的经验和方法,最终实现了机桨有人驾驶与计算机控制的有效结合。
  水面无人艇平台由于尺度相对较小,海上涌浪对其造成的颠簸更为明显,极容易影响无人艇视觉系统的正常工作,研究人员利用多类传感器信息进行环境建模,设计多输入的深度神经网络,能够自适应地提取最深层、本质视觉图像数据,在控制成本的前提下,获得了准确的海面环境信息,为无人艇的自主规避和自主识别打下了基础。
  在高航速、大风浪和复杂障碍环境下如何实现自主规避是一个难题。“天行一号”的研究团队通过仿真实验,在综合考虑决策系统、认知系统、控制系统等各系统变量下,构建一套完整的自主控制系统,该系统可以根据舰艇自身状况、外部环境信息,针对复杂环境中的动静态障碍目标生成自主规避策略,智能水平很高。
  “天行一号”为海洋开发而设计,除了高航速、大航程外,自主识别和监测能力也很强。由于采用了先进的目标检测识别算法的环境认知系统,“天行一号”可根据实际情况,实时建模,实现对目标的高精度跟踪。
  不仅如此,作为无人艇平台,其用途需求是模块化设计的,在自主决策系统的指导下,“天行一号”能自主完成海洋环境监测、海底地貌测绘等多种任务。
  (二)无人艇不仅速度快,火力还可以很凶猛
  对无人艇的技术开发,美国一直走在世界前列,目前全球近半的无人艇是由美国研制的。中国在开发使用无人艇技术方面起步较晚,不过追赶速度却很快。
​  “天行一号”提供了手操、遥控、半自主、全自主四种工作模式,在展出期间,其船身还装备了一个遥控武器站,证明了其可以作为军用无人艇使用。该遥控武器站与中国生产的ORW-1遥控武器站类似,能够在未来为这款无人装备进行海上执法提供武力帮助。
  遥控武器站作为相对独立的模块化、通用化武器系统,本身就适用于多种平台,所以在“天行一号”无人艇平台上使用遥控武器站是完全可行的。
  ORW-1遥控武器站的火力装备是一挺12.7毫米口径的88式重机枪(可换装14.5毫米舰载机枪),并装有红外光电传感的瞄准系统和陀螺稳定器的稳定模块,可消除舰艇摇摆对武器瞄准造成的影响,提高射击精度,最大射程1500米,对1000米内的轻型装甲防护目标也能造成有效打击。
  该武器平台还具有高度自动化的特点,可对敌目标进行发现、识别、跟踪、监视、并进行高精度全自动火力打击,如果装备于无人艇上,可对水面和岸上的目标进行全天候探测、警戒、跟踪、测距、毁伤。
  实际上,从国外对无人艇的使用经验看,如果配合上合适的武器模块,无人艇还能发挥出更强大的战力。以“海鸥”为例,作为以色列设计的无人艇反潜平台,它可以携带声纳,对海底情况进行侦察,发现潜艇等具有威胁性的目标后还能自主发射鱼雷,破坏敌对潜艇。
以色列造无人艇“海鸥”在进行发射鱼雷实验
​  (三)那么问题来了,无人艇技术值得大力发展吗?
  各国发展无人化装备,主要看重的还是其以小博大的潜力。像无人机可以在空中“蜂群作战”,无人艇也具备在海上展开“鲨群作战”的强大潜力,这对传统的作战模式会形成巨大的颠覆。
  就像中国以前通过改装大量老旧型号的飞机当作无人机应用一样,任何船只如果合理的配置上机器人智能指挥与感知的控制体系架构,也都能改装成无人水面装备。通过自主控制和远程控制协同,就能实施无人水面艇集群共同攻击、协同巡逻,甚至可以完成护航等任务。
  既可以全新设计专用的无人舰艇设备,也可以通过老旧型号改装,加上无人舰艇平台虽小,但却可以装备不同模块。这些特征有利于快速生产大量无人艇装备,合理控制成本。
  无人艇的强自主能力也是其使用优势之一,不需要像有人装备需要轮班执勤,无人艇可以24小时在线,进行执行巡逻、攻击等任务。由于不需要人在内操纵,也无需考虑伤亡问题,更不用进行战争前的动员和准备工作,有利于大幅提升战争效率,以更小代价达成战争的目的。
  军用无人艇在未来可能会改变海战格局,同样的,民用无人艇也能拓展出更多的应用。除了前面提到的基本的海洋勘探开发,利用无人艇在复杂海况下展开应急救援活动等也具有很大优势。
  举例来说,目前的无人机有应用于消防救火的版本;而国外也对应的开发出了用于处理港口火灾的无人消防船。相比有人船,其自主性更高、可以远程操作,所以可以在更近距离进行灭火救援,对于涉及集装箱,石化产品等可能导致有毒烟雾或爆炸危险的灭火更有优势,在快速灭火的同时,保障了消防人员的人身安全。
无人消防船用于灭火
​  (四)世界最大无人船试验场在中国,未来惊喜无限
  无人艇技术只是未来无人船技术推广应用的一环,无人船在降低排放、减小营运成本、提高船舶航行方面势必会掀起未来航运业的革命,国外无人船技术领先的国家都有专门设立的无人船试验场用于测试无人船的新技术。
珠海万山群岛
  今年年初,中国位于珠海万山的无人船试验场也正式开工建设。试验场将依托礁岛附近海域建造网络、通信、导航雷达、光电子、自动系泊码头等试验现场系统工程和基础设施,为无人船进行自主避障、远程驾驶、自主操作、警卫巡视、通信测试等提供一个安全固定的全场景、综合试验区。
  作为亚洲首个无人船试验场,规划一期的调试测试场占海面积为21.6平方公里、二期性能测试场的占海面积为750平方公里,总面积达到771.6平方公里,建成后将成为世界上面积最大的无人船海上测试场,可以容纳的船体吨位上限是10万吨级,能够为中国未来研制更大吨位的无人货船,提供充分的保障。
  建设无人船试验场能够推动无人船的产业发展、促进无人船的相关行业技术研发、应用示范标准的形成,未来的无人航运更是一个万亿美元的市场。试想一下,操作人员只要坐在船务控制中心,就可以远程控制货船往返,轻松完成海上运输任务,这对现有航运模式的颠覆是巨大的。
 

 
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