传感器在proteus 美大力发展无人潜航器：出台专门计划，争夺水下战优势地位②

发布时间：2024-11-24 14:11:14

美大力发展无人潜航器：出台专门计划，争夺水下战优势地位②

【编者按】

据美国海军研究学会新闻网1月4日报道，也门胡赛武装的蛙人近日在也门西部沿岸海域，捕获一具美国海军无人潜航器。美国国防部官员说，这具无人潜航器是挪威康斯伯格海事公司研制的水下装备，装备于美国海军，主要用于水文环境等研究。

在阿根廷海军“圣胡安”号潜艇失联搜救行动中，美国海军无人潜航器也参与搜救。美海军派出水下无人潜航器第1中队的1艘“蓝鳍金枪鱼（Bluefin）12D”无人潜航器和3艘“艾弗（Iver） 580”无人潜航器参与搜救。这两型潜航器都装有侧扫声呐，可以对大范围海床区域进行成像扫描。此次行动是对美海军水下无人潜航器执行任务能力的一次重要检验。

不同类型无人潜航器发展齐头并进

美海军在无人潜航器方面有多型装备在研制或者试验，其中己有部分型号的装备已经投入实战使用。上一篇文章中介绍REMUS系列水下无人潜航器、MOCCA水下无人潜航器和“蛇头”（Snakehead）大型水下无人潜航器，本文将介绍“蓝鳍12D”和“虎鲸（Orca）”等无人潜航器，并分析美国海军调整部队编制的进展和无人潜航器的技术发展趋势。

“蓝鳍（Bluefin）12D”参与了搜寻马航MH370的行动。

4、“蓝鳍12D”和“刀鱼”水下无人潜航器

“蓝鳍（Bluefin）12D”是一种可交换有效载荷的模块化自主式水下航行器，直径0.32米，长4.32米，重260公斤，潜深1500米，3节航速标准负载可持续航行30小时，最高航速达5节，可装备侧扫声呐或数码相机，执行近海调查、搜索打捞、环境保护和监测、水雷对抗以及寻找未爆弹药等任务。“蓝鳍12D”曾经是美海军“战场空间预备自主水下潜航器（BPAUV Battlespace Preparation Autonomous Underwater Vehicle）”的一部分，用于濒海战斗舰的浅水水雷战。2003年6月美海军研究局用猎雷舰进行了验证。2010年海军研究局向佛罗里达理工大学海洋工程系捐赠了BPUAV。2014年4月该潜航器曾被用于搜索马航MH370航班。

2012年，美海军授权通用动力公司在“蓝鳍12D”水下无人潜航器基础上之，用5年时间研制一种名为“刀鱼（Knifefish）”的水下无人潜航器，作为濒海战斗舰水雷战任务包的组成部分，主要用于探测和识别水雷。该潜航器于2017年8月底完成承包商试航，2017年10月进行承包商主导的最后的海上接收试航，后续由美海军实施独立的发展测试和作战评估。

“刀鱼”水下无人潜航器外形很像一颗鱼雷，长约5.8米，重约771千克，由水面舰船携载并投放，用锂电池供电，充满电后可一次性潜行大约16小时，能够发出低频电磁波来扫描物体（比如鱼雷），然后把图像发回母舰供分析。美海军计划在2034年装备30艘“刀鱼”水下无人潜航器，将把它们作为舰外传感器在雷区作业，使母舰远离雷区，大幅降低海军人员和舰艇风险。

“海神（Proteus）”双模水下无人潜航器可以携带MK67水下机动水雷或MK54鱼雷，因而在必要时能对所跟踪的目标实施打击。

5、“海神（Proteus）”双模水下无人潜航器

2017年8月，亨廷顿英格尔斯工业公司（HII）研制的“海神（Proteus）”双模式水下无人潜航器在2017年高级海军技术演习（ANTX）期间成功完成了对抗性战斗空间的无人任务测试。该水下无人潜航器也是美海军大型水下无人潜航器的选项之一。所谓“双模”，是指既可以完全自主运作，也可以由人来驾驶行动。该潜航器重3.7吨，有效载荷1.6吨，航速6节时持续工作时间为92小时，以5-9节的平均速度移动时续航力达600公里，最大航速10节，有人模式潜深45米，无人模式潜深60米。

“海神”水下无人潜航器配备了水声和数据声学通信系统、铱卫星通信系统以及语音和无线电系统，配备了完全一体化的导航系统，使用GPS进行基础定位。该潜航器可以执行多种任务：从预定水域巡逻到隐蔽跟踪弹道导弹核潜艇。潜航器里配置了货舱，可搭载180公斤载荷，包括各种传感器、通信设备、爆炸装置（物）等，还可以携带MK67水下机动水雷或MK54鱼雷，因而在必要时能对所跟踪的目标实施打击。

6、“虎鲸（Orca）”超大型水下无人潜航器

2017年10月，美海军分别与波音公司、洛克希德马丁公司签署“虎鲸（Orca）”超大型水下无人潜航器的设计阶段合同。美海军希望该潜航器是一种装备可重新配置有效载荷舱的多用途水下无人潜航器，有效载重舱至少达325立方英尺（9100公升），航程至少要达2000海里，可以远赴数百英里外执行布雷任务；可以侦察敌方舰队或海岸线，部署能侦测电磁放射的天线，以供日后分析数据。同时它还能攻击敌方水面战舰，或甚至与美海军潜艇合作，紧盯敌方潜舰，并充当诱饵，让攻击潜艇实施伏击。美海军将选定一种设计方案制造5艘原型机，计划于2020年交付海试。

大型和超大型水下无人潜航器都可以执行情报、监视和侦察任务。

洛克希德·马丁公司将以“马林（Marlin）”自主式水下无人潜航器为基础研制。该型无人潜航器长10英尺，可执行结构调查、管道检查、底部碎片调查和海底设施检查等任务，能够可快速生成准确、高分辨率、三维地理参考模型，使用户能够清楚地看到海底结构。波音公司将以“回声旅行者（Echo Voyager）” 水下无人潜航器为基础研制。该潜航器长16米，重50吨，潜深3300米，作战时间为6个月，续航力达数千海里，在没有特种支援船的情况下携载约20吨重的传感器或其它装备，执行侦察、深海探索以及军事任务。该潜航器2017年6月已经开始海试。

大型和超大型水下无人潜航器都可以执行情报、监视和侦察任务。前者从“弗吉尼亚”级攻击潜艇或水面舰船投放，是这些有人平台的延伸。后者将从港口出发部署，独立行动。根据海军水下无人潜航器发展构想，超大型水下无人潜航器首先聚焦的是负载整合和水雷战，但最终要可以投入水雷对抗、反潜战、反水面战、电子战和打击作战等多领域任务。大型水下无人潜航器刚开始主要是情报、监视与侦察平台，但未来也将担负这些任务。

调整部队编制体制适应未来水下战争

为了推动无人作战力量的发展，美海军作战部于2015年10月组建了无人作战系统局（OPAVN99），并同时成立海军部长助理办公室（DASN）无人系统办公室。但到了2017年2月，按照有人/无人整合的发展思路，无人作战系统局被辙消，各无人系统项目移交各领域作战部门，如远征战（OPNAV N95）、水面战（OPNAV N96）、水下战（OPNAV N97）和空战（OPNAV N98）等部门。总体而言，水下无人潜航器的发展一直有强有力的顶层指导。

作战部队方面，美海军早在1997年就组建了专门的水下无人潜航器分队，驻扎于华盛顿州班戈潜艇基地，隶属于潜艇发展第5中队，先后就“短期猎雷”(NMRS Near—Term Mine Reconnaissance) 系统、“长期猎雷（LMRS Long—Term Mine Reconnaissance）” 系统以及REMUS系统等潜航器开展试验。2014年8月该分队正式接收首个水下无人潜航器——大型训练平台38。

2017年9月，水下无人潜航器分队扩编为水下无人潜航器第一中队（UUVRON 1 Unmanned Undersea Vehicle Squadron One）。自此，美海军水下无人潜航器部队的编制由分队级扩大至中队级。该中队现有30人，计划在2020实现全部作战能力，2024年配备95名工作人员和45艘水下无人潜航器。这些潜航器主要包括三类：濒海作战空间的自主水下机器人（潜艇的变体），是一种中型水下无人潜航器；“蛇头”大型水下无人潜航器；“虎鲸”超大型水下无人潜航器。

2017年9月，水下无人潜航器分队扩编为水下无人潜航器第一中队，图为成立仪式。

美国未来无人潜航器性能更加优异

（一）体系化、模块化和通用化

美海军在可预见的未来发展水下无人潜航器将寻求体系化、模块化和通用化。所谓体系化，即针对不同的水下环境和作战需求，根据人机结合的基本原则，发展成体系的水下无人潜航器，涵盖多种类型的作战任务，匹配相应的水面舰船、潜艇乃至航空平台。所谓模块化，即强调水下无人潜航器“可搭载多种负载”，既可以提升执行任务的灵活性，也可以减少维修保养的复杂度，降低总体成本。所谓通用化，即最大程度地减少水下无人潜航器的种类。这三大趋势是一个前后相继、循序渐进的过程。目前美海军发展的重点还只是打造完备的水下无人潜航器作战体系。模块化已经有所起步，通用化还只是远期目标。

（二）指挥控制将日趋完善

过去大多数无人潜航器都需要操作人员进行实时控制，执行比较单一的任务，但随着水下无人潜航器的种类和数量越来越多，执行的任务越来越复杂，其指挥控制问题日渐成为难题。一方面水下无人潜航器要实现长时间自主独立行动，能够和环境发生交互作用，以便在水中执行任务时，能有效地探测和识别水下物体、取样、或完成各种人力无法胜任的水下工作，必须实现更高的智能化水平。另一方面，未来无人潜航器之间，无人潜航器和有人平台之间，都将实现行动的高度协同，共享传感器和地图信息，形成无缝对接的作战系统。美国在不断加强水下无人作战系统的通用性，使水下无人作战系统在系统控制、通信、数据处理和数据链等方面具备更广泛的互操作性，包括为水下无人作战系统建立安全可靠的通用数据链通信系统。2015年5月，美国海军研究局提出了可服务于各军种的军用地面、空中以及水下无人系统的远程控制主计划。该数据模型软件可促进通用控制系统的发展，通用控制系统则由许多不同的通用控制服务构成。

（三）电池充电问题或有新突破

除了指挥控制障碍外，美军水下无人潜航器也受到缺乏高能长效电池的困扰。 目前无人潜航器是以电池为动力来源，必须在电力耗尽前返回到就近友军港口或海上船舰充电，因此执行任务范围受限，而且增加被敌搜获的机率。美海军在这方面正在做大胆的尝试。2017年3月，美海军与Aerojet Rocketdyne公司签署了一份总额为160万美元的合同，发展一套可以对无人潜航器进行水下充电的验证系统。这是美国海军研究局“前沿部署能源和通信哨所（FDECO Forward-Deployed Energy and Communications Outpost）”计划的一部分。该计划的核心是为无人潜航器在海底设立“后勤站”，无人潜航器可以在这里充电，使用宽频的传输技术，从这里上传它所搜获的资料并下载新的任务指令。借此，无人潜航器不仅大大提升独立行动的能力，还能担负更加隐蔽性的任务。

（本文由知远战略与防务研究所首发，略有删节）

Arduino介绍以及Proteus仿真配置2电子DIY

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。包含硬件(各种型号的Arduino板)和软件(Arduino IDE)。由一个欧洲开发团队于2005年冬季开发。其成员包括Massimo Banzi、David Cuartielles、Tom Igoe、Gianluca Martino、David Mellis和Nicholas Zambetti等。

它构建于开放原始码simple I/O介面版，并且具有使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。主要包含两个主要的部分:硬件部分是可以用来做电路连接的Arduino电路板;另外一个则是Arduino IDE，你的计算机中的程序开发环境。你只要在IDE中编写程序代码，将程序上传到Arduino电路板后，程序便会告诉Arduino电路板要做些什么了。

Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境。板子上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，烧录进微控制器。对Arduino的编程是通过 Arduino编程语言 (基于 Wiring)和Arduino开发环境(基于 Processing)来实现的。基于Arduino的项目，可以只包含Arduino，也可以包含Arduino和其他一些在PC上运行的软件，他们之间进行通信 (比如 Flash, Processing, MaxMSP)来实现。

arduino比较简单易学，本文主要讲解如何使用Proteus软件进行Arduino程序的仿真。第一步：在Proteus软件绘制arduino（以arduino uno为例）1，打开Proteus软件