無(wú)人艇主要用于執(zhí)行危險(xiǎn)以及不適于有人船只執(zhí)行的任務(wù)。一旦配備先進(jìn)的控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和武器系統(tǒng)后,可以執(zhí)行多種戰(zhàn)爭(zhēng)和非戰(zhàn)爭(zhēng)軍事任務(wù),比如,偵察、搜索、探測(cè)和排雷;搜救、導(dǎo)航和水文地理勘察;反潛作戰(zhàn)、反特種作戰(zhàn)以及巡邏、打擊海盜、反恐攻擊等。
與空中的無(wú)人機(jī)相比,在技術(shù)上無(wú)人艇相對(duì)于無(wú)人機(jī)的技術(shù)難度更大:
海況比空中更復(fù)雜??罩兄饕紤]空氣動(dòng)力學(xué),而無(wú)人船面對(duì)的則是水,流體不僅要面對(duì)推力,更要面對(duì)各種涌動(dòng)。因此,流體的建模非常復(fù)雜,而且現(xiàn)在一直做的都不是特別好,這是目前行業(yè)性的難題。
海上的障礙物更多。無(wú)人機(jī)空中飛行的障礙物是相對(duì)較少的,而水面行駛則要面臨包括島礁以及其他船只等各種障礙物。
無(wú)人機(jī)一般風(fēng)過(guò)大時(shí)便不能起降了,但無(wú)人船則要求承受更大的風(fēng)浪,無(wú)人船除了生命保障系統(tǒng)外,其他系統(tǒng)跟有人船的要求都是一樣的。這些都意味著無(wú)人船的避障相比無(wú)人機(jī)會(huì)難更多。
船在海上的姿態(tài)會(huì)有 3 個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng),俯仰、偏航和滾動(dòng)。所以,控制系統(tǒng)是無(wú)人船的核心也是難點(diǎn)。據(jù)了解,控制的基本過(guò)程主要有三步,首先是輸入,通過(guò)各種傳感器找到無(wú)人船的狀態(tài),并比較這個(gè)狀態(tài)跟理論狀態(tài)有沒(méi)有偏差,然后通過(guò)設(shè)定的控制規(guī)律修正這個(gè)偏差,之后再測(cè)量輸入,循環(huán)往復(fù)。其中便涉及到 3 個(gè)技術(shù)難點(diǎn):
問(wèn)題一,為了更全面地了解無(wú)人船周邊的情況,可能會(huì)用到各種傳感器,包括雷達(dá)、攝像頭、聲吶等等,但問(wèn)題就在于如何融合這些傳感器所采集的數(shù)據(jù)。目前在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)基本解決了,但到了產(chǎn)品化方面還是有些困難。
問(wèn)題二,對(duì)無(wú)人船而言制導(dǎo)也是一個(gè)難點(diǎn),知道了無(wú)人船的狀態(tài),但怎么修正?其實(shí)即使是對(duì)于稍微簡(jiǎn)單的空氣,由于溫度等因素,人類也是很難做出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方程的,因此需要進(jìn)行大量的風(fēng)洞試驗(yàn),而流體則更復(fù)雜,需要做類似風(fēng)洞試驗(yàn)的實(shí)地測(cè)試。而且,即使是通過(guò)了這個(gè)試驗(yàn),其與真實(shí)海況也還是不一樣的。
問(wèn)題三,如何執(zhí)行制導(dǎo)方案?由于慣性,船制動(dòng)和倒車的滯后是很長(zhǎng)的,如何操作船上的舵之類的設(shè)備也是一個(gè)問(wèn)題。
光電系統(tǒng)原理
光電系統(tǒng)賦予小型無(wú)人艦更多任務(wù),使它們不僅能伴護(hù)大型戰(zhàn)艦,還能有更多功能。紅外熱像儀旨在提高艦載光電傳感器的能力,大幅增強(qiáng)水面艦的偵察監(jiān)視能力。”穿透遮擋進(jìn)行成像",力求使水面艦和潛艇乘員能穿過(guò)霧、霾、雨、雪的遮擋捕獲到目標(biāo)圖像。
克服天氣障礙——濃霧。霧中的細(xì)小水汽顆粒會(huì)讓光發(fā)生散射,即便是如今最先進(jìn)的光電傳感器也無(wú)法穿透它,但帶有紅外熱像儀的光電系統(tǒng)則可以最大程度上減少霧氣的影響。
光電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
光電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先,在低角情景下,光電系統(tǒng)不受鏡面效應(yīng)或天線掃掠的影響,能夠很好地解決低角度跟蹤問(wèn)題。和雷達(dá)相比,光電系統(tǒng)能夠較好地對(duì)付慢速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)、雷達(dá)反射截面積小的目標(biāo)和雜波環(huán)境中的目標(biāo)。
無(wú)人艇應(yīng)用案例
合作項(xiàng)目:珠海云洲無(wú)人艇項(xiàng)目
產(chǎn)品:FLIR M324CS
用途:作為無(wú)人艇的光電系統(tǒng)
無(wú)人戰(zhàn)船應(yīng)用
隨著海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略實(shí)施、中國(guó)需要采集大量海洋環(huán)境條件基礎(chǔ)數(shù)據(jù),用于減災(zāi)防災(zāi)、海上搜救及軍事任務(wù)等。與傳統(tǒng)人工作業(yè)相比,無(wú)人艇能夠更有效適應(yīng)惡劣的海洋環(huán)境和氣候條件,且成本較低、效率更高,是未來(lái)可以廣泛應(yīng)用于海洋勘察、島礁調(diào)查的新技術(shù)手段。
目前無(wú)人艇技術(shù)已完善,建造系統(tǒng)更完善、承載能力更強(qiáng),更符合海上水域環(huán)境應(yīng)用的無(wú)人船系統(tǒng),以適應(yīng)條件更復(fù)雜、周期更長(zhǎng)的海洋作業(yè)。