海上无人集群发展及技术体系研究

跨域联合的海上无人集群系统作为改变未来海洋战场的颠覆性技术装备,将加速推动作战模式的衍变,进一步提升作战效能和效费比。本文概括无人机、无人艇和无人潜航器集群的技术现状,总结了海上无人集群系统攻击、反潜、反水雷3种作战应用模式,梳理了跨域无人集群系统的研制关键技术,并对未来无人装备技术体系的发展提出建议。     

舰载无人艇作战运用模式及关键技术

随着舰载无人艇技术的逐步成熟,研究其在现代海上作战中的运用,是完善未来海上作战理论的重要依据。本文分析舰载无人艇实现抵近侦察、满足饱和攻击和降低有生力量伤亡的作战需求,从海上作战攻和防两个角度出发,研究舰载无人艇集群攻击式、分布攻防式和弹性防御式3种作战运用模式。同时,为适应未来海上高强度作战节奏,提出舰载无人艇艇型设计、自主规划与控制和布放与回收等关键技术,为舰载无人艇装备的发展提供重要技术支撑。     

Analysis of characteristics of foreign unmanned surface vehicle swarm combat application and proposed countermeasures北大核心CSCD

无人船(USV)集群作为未来海上军事运用的重要组成力量,是各国海上无人装备的重要发展方向。首先,通过梳理总结当前国外无人船集群发展战略规划与运用现状,对无人船集群作战关键技术进行归纳分析,从集群自组网通信、战场态势感知、集群协同任务分配等3个方面剖析无人船集群相关技术的研究进展;然后,对无人船集群在军事上运用的典型样式和主要效益进行分析及研判;最后,总结分析当前应对无人船集群的难点,并对无人船集群应对的技术发展予以展望。     

无人集群系统火力协同控制体系

针对未来无人系统在信息化作战条件发展需求,为解决无人集群体系化协同感知与火力打击等作战问题,研究提出多无人平台的火力协同控制体系结构、协同要素、协同指挥机制及任务模式,分析构建无人分散部署、分布协同、可快速重构的海上分布式火力协同控制体系,可为无人装备发展提供借鉴。     

海上协同作战模式及关键技术

随着科学技术的发展,海上作战样式相较以前发生了巨大改变。本文分析分散部署、攻击灵活,聚优集火、瘫痪核心,动态重构、联合制胜的海上作战制胜机理,研究有人舰艇编队、有人舰艇与多无人舰艇、无人舰艇集群3种协同作战模式,提出传感器组网、多源信息融合、目标威胁评估等关键技术,为深入研究和完善海上作战理论奠定重要基础。     

海上无人集群智能算法测试训练系统设计研究

海上无人系统集群是未来任务效能发挥的重要保障。目前海上无人装备仿真测试主要集中于对单体感知、决策以及控制算法的测试,尚无海上无人系统集群算法的评价指标体系及训练系统,制约了无人系统集群技术的发展。本文针对无人集群的协同感知、决策、控制算法设计了融合算法测试与训练功能于一体的半实物仿真系统,可提供海洋环境模拟、集群运动机理模拟、障碍物模拟,并通过接入各平台控制器对算法进行高效测试训练,达到优化算法参数的目的。通过半实物仿真试验及实装试验证明了本系统的有效性。     

海上无人装备跨域通信技术发展研究

针对海上无人装备跨域集群作战的任务要求,总结出无人装备由于缺少人员的实时操控,其通信呈现出网络化、服务化、自主化、抗干扰、设备小型化等特点。梳理了国外无人机、无人艇、无人潜航器等无人装备通信系统的发展现状,并以美军《2017-2042年无人系统综合路线图》为参照,重点分析了无人装备跨域通信未来的发展趋势。在此基础上,重点从互操作性、自主智能、安全保密、人机协作4个方面,提出要重点研究和突破的关键技术。     

基于分布式概念的水下无人作战系统发展研究

海上分布式作战是利用海上有人无人平台组成的具备部署分散、信息联通、指控智能、火力集中的作战体系,以较低成本消耗/牵制敌作战力量,对敌形成“非对称”优势。美国是分布式作战概念的提出者及引领者,将其视为应对未来可能发生的大国战争的制胜关键,大力支持DARPA积极开展水下无人平台研制、水下无人体系构建及水下有人无人协同指控等项目。本文以促进水下体系构建、形成有人无人联合作战能力为目标,分析国外典型项目、典型作战模式,总结国外水下无人系统及有人无人协同应用发展趋势,探讨分布式作战概念下的水下有人无人作战新模式,可为水下体系发展及装备研制提供借鉴。     

海上防空作战能力结构研究

海上防空作战是海上舰艇编队遂行一切作战任务的重要保障,其作战过程可以分为近海支援防空作战、战斗机拦截作战、区域防空作战和末端防空作战.根据对海上防空作战过程的分析,可以分解出所需的各项作战能力:近海支援防空作战能力、战斗机拦截作战能力、区域防空作战能力和末端防空作战能力,从而建立完整的海上防空作战能力结构.针对每项作战能力的特点,设计相应的评估指标,如搜索跟踪类能力指标、指控类能力指标、制导火控类能力指标、命中毁伤类能力指标和电子自卫类能力指标等.     

国外无人艇技术发展及电磁作战应用研究

对国外无人艇技术发展进行了归纳分析,重点关注无人艇电子战系统技术应用研究。在此基础上,结合信息化战争条件下的海上联合电磁频谱作战需求和无人艇平台应用特点,对未来发展进行了分析和提出建议。     

多约束条件下无人艇和无人机集群协同航迹规划

[目的]为实现海上无人集群在执行任务过程中的安全航行和通信保持,开展无人艇(USV)和无人机(UAV)集群协同航迹规划问题的研究.[方法]采用禁入和禁出地理围栏进行场景建模,将规避威胁和障碍问题转化为地理围栏约束.针对平台之间的碰撞冲突和通信连接问题,提出基于时序检测的碰撞冲突和通信保持约束判断准则.以集群平均航行时间...     

基于测距声纳与光视觉的水下目标定位方法研究

针对无人水下航行器作业环境的特殊性以及任务需求,为提高光视觉的定位精度,提出了一种基于测距声纳与光视觉的水下目标定位方法。该方法根据摄像机成像的特点,利用测距声纳与摄像机的几何关系设计水下目标定位算法。本文针对规则的水下目标进行定位算法设计,然后通过对水池试验采集的图像中的目标进行定位验证以及误差分析,证明了该定位系统具有较高的定位精度,满足水下作业的需求。     

有人机／无人机协同作战系统关键技术研究

无人机将是我国下一步要重点发展的武器装备,而无人机和有人机实施联合编队进行协同作战将是其典型作战方式之一。文章在深入阐述有人机／无人机协同作战基本概念的基础上,通过设定典型有人机／无人机协同作战想定,分析了有人机／无人机协同作战的系统基本组成和体系结构,研究了有人机／无人机协同作战的关键技术。文章的研究对有人机／无人机协同作战的发展具有一定的指导意义。     

无人机红外辐射特性数值模拟研究综述

无人机的红外辐射特性是无人机战场生存能力和作战效能的重要因素。通过对无人机红外辐射特性研究的综述与分析,总结了无人机红外辐射特性的特点、内容、要求和研究方法。     

海军舰载无人机的现状及其发展趋势

介绍了目前美国、以色列、加拿大等国的舰载无人机的发展现状、主要机型及其性能参数等，阐述了舰载无人机在现代海战中的作用以及未来的发展趋势。     

基于编队协同的UUV时敏打击效能研究

UUV(Unmanned Undersea Vehicle)作为一支独具特色的水下作战力量,正在成为一种新型作战平台,受到美国等世界各国海军的关注.针对UUV的具体使命任务,以"时敏打击"为目标,研究了UUV时敏打击的概念、方式、特点以及衡量UUV时敏打击效果的主要效能指标.重点围绕基于UUV编队协同这一核心内容,分析了编队协同对提高UUV时敏打击效能的重要作用.     

国外无人潜器最新进展

综述了国外无人潜器的最新进展,包括HROV最新海试情况、KAIKO ROV最新海试进展、ROV携带AUV进行协同作业、AUV的模块化、智能化、商业化发展及新型AUV-水下滑翔机的最新进展及海试情况。     

无人潜器光学引导回收技术的仿真研究

该文介绍了无人潜器UUV(UnmannedUnderwaterVehicle)光学引导回收技术方面最新的研究结果 ,提出了回收过程的光学引导系统的模型 ,给出了不同光源配置条件下的光学引导系统仿真结果及其精确性和可靠性。这些仿真结果也可以帮助建立一个光学引导和控制模式。     

Obstacle avoidance of unmanned ship swarm based on virtual navigator and improved Hooke's law北大核心CSCD

[目的]针对无人船集群规避障碍物的问题,提出一种基于虚拟领航者和改进胡克定律的弹性集群编队控制方法。[方法]首先,根据障碍物的长和宽得到其外接椭圆,按照长宽比向外扩展出虚拟碰障区、避障反应区、自由航行区,实现水面避障物模型的简化;其次,基于虚拟领航者和改进胡克定律,对编队各成员之间、各成员虚拟领航者之间的相对距离和速度予以约束,采用坐标形式设置编队队形,构建弹性编队模型,并基于障碍物的环形斥力场来实现单无人船的避障,以及在弹性集群编队的组织下实现无人船集群的避障;然后,通过优化处理无人船的航行过程,消除编队及避障过程中的“徘徊”和“振荡”等现象,使各无人船的运动更加平滑;最后,运用Matlab软件对由4艘无人船组成的集群编队进行仿真实验。[结果]实验结果表明,编队可成功绕过设置的所有障碍物,验证了所提方法的有效性和可行性。[结论]该方法可实现无人船集群对水面障碍物的规避,具备在一定复杂环境下的通过能力,可为无人船集群避障的应用及研究提供参考。