海上无人系统集群发展现状及关键技术研究进展

海上无人系统集群作战正在从概念走向实装应用.着眼于海上无人系统集群作战任务的需要,总结无人机集群、水面无人艇集群、无人水下机器人集群和跨域无人系统集群的国内外发展现状,分析海上无人系统集群协同作战所需的关键技术,包括通信自组网、协同态势感知、任务分配、航迹规划、集群编队控制和虚拟测试等.系统性归纳海上无人系统集群所需各...     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

美国海军无人航行器装备技术及应用研究

美国海上战略的演变不断推动着水下无人系统装备及技术的发展,水下无人航行器成为其水下战装备发展中心。但由于水下作战空间受制于水介质特性,战场环境难以透明化、作战对象难以清晰判断、通信难以实时高速,为水下航行器技术发展及应用带来困难。本文通过对美海军无人航行器装备及技术发展现状、应用模式与作战影响及未来发展进行研究,为国内相关装备技术发展提供参考。     

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。     

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。     

基于跨域基站UUV集群试验方法研究

本文针对水下无人系统集群协同探测与目标跟踪,提出基于水面水下跨域基站通信组网UUV集群湖上试验方案和思路。通过研制水下集群控制系统,以及UUV平台尝试加装鱼雷自导并解决加装后平台信息控制、跟踪弹道设计、低速下自导参数确定、跟踪与攻击策略等技术,实现了湖上UUV集群探测与攻击协同试验。湖上通信拉距试验、组网试验、探测与攻击协同试验表明,该方案能够满足至少三节点的集群探测与攻击试验目的,试验实施简单有效,采用的架构和方法亦可用于更多节点的UUV集群试验。     

基于HS-PSO算法的水下无人集群协同探测优化部署技术

利用水下无人集群执行协同作战任务,是未来海战场的一种新型作战样式,而优化部署技术是集群组网运用效能发挥的关键。针对水下无人集群协同探测需求,本文组合使用和声搜索算法（Harmony Search,HS)和粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization,PSO）,自动解算集群成员阵位,实现水下无人集群对任务区域的最大化有效探测覆盖。建立多约束条件下的有效探测覆盖率综合评价方法,对优化部署效果进行分析评估。仿真结果表明：HS-PSO算法具有相对稳定的全局寻优能力,与人工部署方案相比,经HS-PSO算法优化集群协同探测效能得到明显提升,可为水下无人集群智能协同任务规划提供有力支撑。     

美国水下机动无人系统能力发展新构想

美军试图通过大力发展以机动无人系统为主体的水下战无人装备,加强前沿水下无人系统预置,全力推进水下无人区域机动预警探测系统布建,重点攻关水下自主通信组网、自主协同、自主探测预警等先进技术,打造新型水下作战体系能力。本文通过解读美军近年发布的《未来海军》、海上项目增补计划、颠覆性技术领域发布的项目文件,及水下机动无人系统与技术新发展项目研发和试验中取得的一些成果,初探了未来机动无人系统能力的发展设想。     

海军无人平台通信技术研究

近年来,随着科学技术向信息化、智能化方向的高速发展,军事科技和理念正在发生一场全新的变革,无人化战争模式正逐渐成为未来战争发展的新趋势。各类无人作战平台在局部战争中开始崭露头角。通信技术是智能化无人装备的力量倍增器,对提高集群的无人系统能力、可操作性和整体效能至关重要,正显示出巨大的发展潜力和应用前景。本文简要介绍各类无人平台及其通信手段的发展概况及无人平台通信技术,针对无人通信需求分析无人通信的关键技术,对无人平台通信的发展有一定指导作用。     

海战场无人平台作战指挥模型体系管理与检验研究

以海战场无人作战平台跨域协同作战指挥为牵引,设计提出海战场无人平台作战指挥模型体系框架,涵盖海军无人作战基础计算模型、指挥支撑模型和综合应用模型;提出海战场无人平台作战指挥模型开发管理要求,涵盖模型需求管理、任务管理、开发流程、版本管理、组合编排等;提出基于博弈对抗的海战场无人平台跨域协同作战指挥算法检验方法,包括博弈想定、对抗平台和关键技术设计等,能够为海战场无人作战指挥模型体系设计、模型开发管理与检验提供支撑,加快推进海军指挥信息系统无人作战指挥智能化辅助决策能力创新发展。     

翻江倒海的水下“特工”水下无人航行器

近年来,无人航行器已经成为日益重要的作战工具。在最近的巴尔干和阿富汗战争中,无人飞机已受到公众的广泛关注。但是,无人航行器在海上所起的作用也同样重要。水下无人航行器能改变未来水下战争的模式。最近十年来,潜艇在水下战争中的任务已经改变。冷战时期深海作战的任务在很大程度上已不复存在,取而代之的是潜艇在沿岸海域作战以支援联合远征军事行动,潜艇的活动范围是更、有效的“准备作战区域”。与此同时,当前的政治环境要求把高价值作战平台及其乘员的危险减到最小程度。这些因素推动了作为潜艇秘密“作战助手”的水下无人航行器的开发。利用水下无人航行器,潜艇能在有障碍且有潜在危险的沿岸海域支援远征部队。美国海军已配备了第一代潜射水下无人航行器,用于执行水雷秘密侦察任务,2005年左右将引入下一代系统。美国海军水下作战中心认为,水下无人航行器为未来海战(特别是网络中心战)展示了巨大的希望。在网络化战斗群中,潜艇能够发射和回收水下无人航行器,极大地扩大艇载传感器和武器的覆盖区。这些秘密的航行器可以在水下或水面活动,收集情报、绘制作战区域地图、识别和跟踪感兴趣的目标并最终发射武器。美国海军海上系统司令部已公布了“海军水下无人航行器总计划”,确定了海军水下无人航行     

水面无人艇集群系统研究

研制开发1套水面无人艇(USV)集群系统,使无人艇能够实现集群化运作。根据系统的功能需求,设计系统的整体架构,将整个系统划分为岸基基站子系统和无人艇子系统。基于模块化设计理念,再将子系统细分成各个模块,分别对各模块进行硬件选型与软件设计,使其有机的结合,建立具备多任务、长航时、高精度导航及较高智能化的集群系统。将系统运送至喻家湖湖区进行各项试验,实验结果表明,该水面无人艇集群系统具有良好的实时性、准确性与可靠性,能够满足集群化运作的要求。该系统的结构还可扩展至无人机、无人水下航行器等,对今后开展无人集群系统的协同化、智能化研究具有参考意义。     

海上平台量子密钥分发技术应用研究

量子密钥分发技术利用量子物理学基本原理,规避量子暴力解算潜在威胁,提升密钥分发安全性,将会使保密通信由计算安全向物理安全转变,目前主要有基于光纤的技术和以卫星为主的自由空间技术2种。海上平台活动区域大、机动性强、无基础设施依托,采用以卫星为主的自由空间量子密钥分发技术能适应其特点。本文重点分析了海上跨域远程应用、海上编队内近距离应用、水下及跨介质应用等未来海上平台量子密钥分发应用模式,提出了与海上应用相关的未来技术发展方向,为后续装备技术发展提供参考指导。     

国外军用无人水面艇发展综述

随着信息化、智能化技术的快速发展,无人化装备开始登上战争的舞台。美俄等军事强国近年来不断在中东地区投入军用无人机、无人车等先进装备开展作战,已经预示着现代战争的游戏规则正在逐步改变、无人作战时代即将到来。军用无人水面艇(USV)作为未来海上无人化装备发展的重要方向,正在受到越来越多国家的高度关注,成为各国争相研制的"热点"兵器。本文从军用无人水面艇国外发展现状出发,简要分析了国际市场规模及其特点,指出制约当前发展的几大关键技术,对典型作战需求和场景进行了梳理,以期为今后军用无人水面艇技术发展方向和应用模式提供有益参考。     

海上平台量子密钥分发技术应用研究

量子密钥分发技术利用量子物理学基本原理,规避量子暴力解算潜在威胁,提升密钥分发安全性,将会使保密通信由计算安全向物理安全转变,目前主要有基于光纤的技术和以卫星为主的自由空间技术2种。海上平台活动区域大、机动性强、无基础设施依托,采用以卫星为主的自由空间量子密钥分发技术能适应其特点。本文重点分析了海上跨域远程应用、海上编队内近距离应用、水下及跨介质应用等未来海上平台量子密钥分发应用模式,提出了与海上应用相关的未来技术发展方向,为后续装备技术发展提供参考指导。