基本介紹
- 中文名：自主式水下航行器
- 外文名：AUV
- 實質：人工智慧的任務控制器
- 所屬：水下無人航行器（UUV）的一種
產品介紹,國外研發現狀,
產品介紹
自主式水下航行器（AUV）是水下無人航行器（UUV）的一種。水下無人航行器（UUV）技術無論在軍事上、還是民用方面都已不是新事物，其研製始於50年代，早期主要用於海上石油與天然氣的開發等，軍用方面主要用於打撈試驗丟失的海底武器（如魚雷），後來在水雷戰中作為滅雷具得到了較大的發展。80年代末，隨著計算機技術、人工智慧技術、微電子技術、小型導航設備、指揮與控制硬體、邏輯與軟體技術的突飛猛進，自主式水下航行體（AUV）得到了大力發展。由於AUV擺脫了系纜的牽絆，在水下作戰和作業方面更加靈活，該技術日益受到已開發國家軍事海洋技術部門的重視。
國外研發現狀
美國
根據1994年美國海軍制定的水下無人航行器（UUV）發展計畫，包括AUV和ROV（遙控航行器）兩個方面的研究涉及五個領域：運載器、能源、感測器、導航與控制、通信。其它方面的研究包括：1）AUV和ROV探測網反潛的研究，利用探測網進行水下三維探測，通過就地採樣或層析獲得的環境信息有利於提高反潛探測，同時還可以利用多個小型分散平台與有人平台一起構成反潛作戰探測網；2）作為武器平台，攜帶近程攻防武器對敵方潛艇進行秘密攻擊；3）布設水下通信網路；4）進行海洋探測。
美國海軍主要研製UUV的單位包括：美國海軍水下作戰中心（NUWC）、美國海軍研究局（ONR）、美國海軍海洋系統中心（NAVOCEANO）、美國海軍空間和海戰（SPAWAR）系統中心、美國國防高級研究計畫局（DARPA）和查爾斯·斯塔克·德雷珀實驗室（CSDL）、美國海軍研究生院（NPS）等。此外，麻省理工學院、Woods Hole海洋研究所、通用動力公司和雷聲公司、洛克希德飛彈和宇航公司、佩里技術公司等。
根據1994年美國海軍制定的水下無人航行器（UUV）發展計畫，包括AUV和ROV（遙控航行器）兩個方面的研究涉及五個領域：運載器、能源、感測器、導航與控制、通信。其它方面的研究包括：1）AUV和ROV探測網反潛的研究，利用探測網進行水下三維探測，通過就地採樣或層析獲得的環境信息有利於提高反潛探測，同時還可以利用多個小型分散平台與有人平台一起構成反潛作戰探測網；2）作為武器平台，攜帶近程攻防武器對敵方潛艇進行秘密攻擊；3）布設水下通信網路；4）進行海洋探測。
美國海軍主要研製UUV的單位包括：美國海軍水下作戰中心（NUWC）、美國海軍研究局（ONR）、美國海軍海洋系統中心（NAVOCEANO）、美國海軍空間和海戰（SPAWAR）系統中心、美國國防高級研究計畫局（DARPA）和查爾斯·斯塔克·德雷珀實驗室（CSDL）、美國海軍研究生院（NPS）等。此外，麻省理工學院、Woods Hole海洋研究所、通用動力公司和雷聲公司、洛克希德飛彈和宇航公司、佩里技術公司等。
美國海軍空間和海戰（SPAWAR）系統中心
該中心主要從事AUV的指揮和控制系統、光纖和水聲通信系統、非金屬材料和運載器總體的研製。該中心擁有三個UUV試驗運載器：先進的無人搜尋系統（AUSS）、自游者II（Free Swimmer II-SFII）和飛行插塞（Flying Plug）。AUSS是一個用於深海搜尋的魚雷形AUV，全長5200mm，直徑800mm，重量1230kg，以最大速度6kn航行航力為10小時，採用20kWh銀鋅電池，推進裝置為2個垂直推進器和2個縱向推進器。AUSS帶有水聲通信設備，可在水深6000m的水下向水面傳送側視聲納數據或CCD電視枷瘛S捎贏USS是自主式的，它對目標的搜尋時間只需常規拖曳式搜尋系統的1/10。該AUV通過聲遙鏈控制，已經通過了演示和鑑定。此外，自游者是一種可用作自主式運載器的魚雷形UUV，飛行插頭是一種小型運載器。
該中心主要從事AUV的指揮和控制系統、光纖和水聲通信系統、非金屬材料和運載器總體的研製。該中心擁有三個UUV試驗運載器：先進的無人搜尋系統（AUSS）、自游者II（Free Swimmer II-SFII）和飛行插塞（Flying Plug）。AUSS是一個用於深海搜尋的魚雷形AUV，全長5200mm，直徑800mm，重量1230kg，以最大速度6kn航行航力為10小時，採用20kWh銀鋅電池，推進裝置為2個垂直推進器和2個縱向推進器。AUSS帶有水聲通信設備，可在水深6000m的水下向水面傳送側視聲納數據或CCD電視枷瘛S捎贏USS是自主式的，它對目標的搜尋時間只需常規拖曳式搜尋系統的1/10。該AUV通過聲遙鏈控制，已經通過了演示和鑑定。此外，自游者是一種可用作自主式運載器的魚雷形UUV，飛行插頭是一種小型運載器。
麻省理工學院
由麻省理工學院研製的ODYSSEY AUV主要用於科學考察和海洋自動取樣網路研究，該AUV長度為2200mm，直徑570mm，水平運動速度大於4kn，爬升速度大於3kn，續航力6小時（3kn時），如果採用最大電池結構，續航力可達24小時。該AUV主要採用1.1kWh的銀鋅電池（採用最大電池結構時>5kWh），推進系統在四個控制面之後有一個電動推進器。
由麻省理工學院研製的ODYSSEY AUV主要用於科學考察和海洋自動取樣網路研究，該AUV長度為2200mm，直徑570mm，水平運動速度大於4kn，爬升速度大於3kn，續航力6小時（3kn時），如果採用最大電池結構，續航力可達24小時。該AUV主要採用1.1kWh的銀鋅電池（採用最大電池結構時>5kWh），推進系統在四個控制面之後有一個電動推進器。
Woods Hole海洋研究所
由該海洋研究所研發的ABE AUV主要用於深海海底觀察，其特點是機動性好，能完全在水中懸停，或以極低的速度進行定位、地形勘測和自動回塢。該AUV長2200mm，速度2kn，續航力根據電池類型在12.87~193.08km之間。其動力採用鉛酸電池、鹼性電池或鋰電池。
由該海洋研究所研發的ABE AUV主要用於深海海底觀察，其特點是機動性好，能完全在水中懸停，或以極低的速度進行定位、地形勘測和自動回塢。該AUV長2200mm，速度2kn，續航力根據電池類型在12.87~193.08km之間。其動力採用鉛酸電池、鹼性電池或鋰電池。
通用動力公司和雷聲公司
1988年，通用動力公司開始研製XP-21 AUV，該AUV的研製工作已由雷聲公司承擔。XP-21是一型直徑為533mm的自主式AUV，採用模組化設計，長度可在2.44~7.32之間任意選擇，其標準型的重量為635kg，速度為0~5kn，工作深度為9.14~3653.63m。該AUV主要用於水雷戰。其側視聲納為雙頻、單波束、數字式聲納，頻率為100kHz和500kHz。高頻用於探測大型水雷，低頻用於探測沉底雷並對其進行分類。前視聲納採用多波束數字式聲納，可填補側視聲納的探測盲區，以探測和分類沉底雷和錨雷，同時也可用於避障。
1988年，通用動力公司開始研製XP-21 AUV，該AUV的研製工作已由雷聲公司承擔。XP-21是一型直徑為533mm的自主式AUV，採用模組化設計，長度可在2.44~7.32之間任意選擇，其標準型的重量為635kg，速度為0~5kn，工作深度為9.14~3653.63m。該AUV主要用於水雷戰。其側視聲納為雙頻、單波束、數字式聲納，頻率為100kHz和500kHz。高頻用於探測大型水雷，低頻用於探測沉底雷並對其進行分類。前視聲納採用多波束數字式聲納，可填補側視聲納的探測盲區，以探測和分類沉底雷和錨雷，同時也可用於避障。
美國國防高級研究計畫局（DARPA）和CSDL
DARPA和CSDL已經建成了兩個可用作試驗平台的AUV，該AUV長10.97m，直徑1.112m，重6804kg，第一個AUV的最大工作深度為304.48m，第二個為457.2m。該航行體採用12馬力的無刷電機，最大航速為10kn，續航力為24小時。這兩個AUV已經成功完成了海試。
DARPA和CSDL已經建成了兩個可用作試驗平台的AUV，該AUV長10.97m，直徑1.112m，重6804kg，第一個AUV的最大工作深度為304.48m，第二個為457.2m。該航行體採用12馬力的無刷電機，最大航速為10kn，續航力為24小時。這兩個AUV已經成功完成了海試。
佩里技術公司
佩里技術公司研製的MUST（機動系統試驗）AUV是一種供試驗和演示用的AUV，長9.144m，重8834.8kg，工作深度60.96m。該AUV採用10馬力主推進電機，電源為鉛酸懸掛式電解電池組，航速為0~8kn。推進系統採用於個推進器，使航行體可作懸停、垂直或橫向運動。
佩里技術公司研製的MUST（機動系統試驗）AUV是一種供試驗和演示用的AUV，長9.144m，重8834.8kg，工作深度60.96m。該AUV採用10馬力主推進電機，電源為鉛酸懸掛式電解電池組，航速為0~8kn。推進系統採用於個推進器，使航行體可作懸停、垂直或橫向運動。
美國海軍研究生院（NPS）
NPS於1987年開始研製AUV，其第一代AUV為NPS AUV I，全長只有76.2cm，寬17.78cm，高1016cm。第二代NPS AUV II 全長2.1336m，可用作控制技術、人工智慧和系統綜合等基礎研究的平台，採用場台高頻定向換能器、2台正反轉10cm螺旋槳、鉛酸電池、Gespac計算機和平面的控制面。其推進器可使航行體的姿態得到控制，並在水中保持穩定。
NPS於1987年開始研製AUV，其第一代AUV為NPS AUV I，全長只有76.2cm，寬17.78cm，高1016cm。第二代NPS AUV II 全長2.1336m，可用作控制技術、人工智慧和系統綜合等基礎研究的平台，採用場台高頻定向換能器、2台正反轉10cm螺旋槳、鉛酸電池、Gespac計算機和平面的控制面。其推進器可使航行體的姿態得到控制，並在水中保持穩定。
