楊 波 李敬輝 吉順東

（1.海軍工程大學(xué)電子工程學(xué)院 武漢 430033）（2.92858部隊63分隊 寧波 315812）

1 引言

水下戰(zhàn)場由于自身的復(fù)雜性，與陸上戰(zhàn)場相比具有以下特點：水下作戰(zhàn)平臺難以高效通信；能源極難保障；水下節(jié)點易受海水侵蝕損壞。因此，世界各國海軍一直希望建立持久有效的水下戰(zhàn)場監(jiān)視［1～2］。近年來，無人水下航行器（Unmanned Underwater Vehicle，UUV）技術(shù)發(fā)展迅速，世界各國正在開發(fā)和已經(jīng)開發(fā)出的UUV多達上百型。UUV作為一種新概念武器正呈現(xiàn)出強勁的發(fā)展勢頭，由于具有作戰(zhàn)用途廣、智能化程度高、隱身性能好、機動能力強、效費比高等特點，因此UUV正在成為新一類的水下作戰(zhàn)平臺。2005年美國海軍發(fā)布的《無人水下航行器總體規(guī)劃》中按艦隊和國家需求，將UUV執(zhí)行情報、監(jiān)視與偵察作為最優(yōu)先的任務(wù)［3］。美軍認(rèn)為，UUV未來將補充和擴展現(xiàn)有的情報、監(jiān)視與偵察能力，并將擴大到極淺水域和常規(guī)平臺難以抵達的地區(qū)；UUV通過自身攜帶的傳感器，可以完成收集重要的聲場、光電和電磁等數(shù)據(jù)任務(wù)。美軍試圖利用UUV并結(jié)合先進的水下信息網(wǎng)絡(luò)達到水下戰(zhàn)場“單向”透明的目的。而我國發(fā)展基礎(chǔ)比較薄弱，主要依靠岸基和天基力量，難以完成水下戰(zhàn)場的監(jiān)視任務(wù)［4］。

2 UUV常見通信偵察傳感器類型

UUV攜帶的通信偵察傳感器類型主要有偵察設(shè)備、探測設(shè)備、測量設(shè)備和通信設(shè)備［5～6］等。按使用的工作狀態(tài)，可將這些傳感器分為水面通信偵察設(shè)備和水下通信偵察設(shè)備，如表1所示。受人工智能技術(shù)水平、信息存儲和信息處理技術(shù)的限制，UUV難以實時處理大量信息，部分功能需要離線后處理才能實現(xiàn)。

表1 通信偵察設(shè)備類型

1）偵察設(shè)備

水面?zhèn)刹煸O(shè)備主要包括光電偵察設(shè)備和電子（雷達、通信等）信號偵察設(shè)備等，用于對水面以上目標(biāo)和電子信號實施偵察，獲取信號、電子、測量和圖像情報。光電偵察設(shè)備通信包括紅外熱像傳感器和晝光電視傳感器等；電子信號偵察設(shè)備包括雷達信號偵察設(shè)備和通信信號偵察設(shè)備等。偵察設(shè)備傳感器部分安裝在UUV的桅桿上，有固定式桅桿和升降式桅桿兩種。升降式桅桿在使用時，需UUV浮到水面或近水面升起桅桿，桅桿上的傳感器在UUV控制下，觀察或偵察水面以上目標(biāo)或電子信號。

水下偵察設(shè)備主要包括成像聲納、水下電視、海洋調(diào)查用高頻成像聲納等，主要用于對敵近岸海域和敏感海域的水下目標(biāo)探測、海底地形地貌測量和繪制等。

2）探測設(shè)備

水面探測設(shè)備主要包括雷達和光學(xué)探測設(shè)備，用于探測水面和近岸目標(biāo)［7］。由于雷達功耗大、使用暴露，UUV上通常不會配置雷達；光學(xué)探測設(shè)備與光學(xué)成像偵察設(shè)備為共用設(shè)備。

水下探測設(shè)備主要包括成像聲納、被動探測聲納和水下電視等，用于對水下目標(biāo)的探測、分類、識別和定位。成像聲納是探測近距離目標(biāo)的高頻聲納，利用主動聲納工作原理探測目標(biāo)，探測距離為一百至幾百米級。按照其在UUV上的布置位置，分為前視聲納和側(cè)掃聲納；按照工作原理分為單波束聲納、多波束聲納和合成孔徑聲納等。前視聲納既可用于探測目標(biāo)，也可用于導(dǎo)航避障。側(cè)掃聲納主要用于探測水中目標(biāo)，如用于水雷探測和定位、搜救和打撈、海底管線和電纜勘測、水下結(jié)構(gòu)物勘測等，可為使用者提供真實的圖像。被動探測聲納為探測遠距離目標(biāo)的低頻聲納，利用被動聲納工作原理探測艦艇等機動目標(biāo)，探測距離為幾千米至十幾千米，甚至更遠。按照其在UUV上的位置，分為舷側(cè)陣聲納和拖曳陣聲納。水下電視是探測近距離目標(biāo)的高分辨光學(xué)設(shè)備，探測距離為幾米至幾十米，用于搜救和打撈、探雷、海底管線和電纜勘測等。其攝像機和水下燈可安裝在UUV前部或底部等位置，以便獲取目標(biāo)圖像。

3）測量設(shè)備

海洋調(diào)查用測量設(shè)備包括海底地形地貌測量設(shè)備、氣象水文和海洋水聲監(jiān)視設(shè)備等。

溫鹽深傳感器、海流剖面儀和水聽器主要用于海洋氣象水文和海洋水聲測量。海底地形地貌測量設(shè)備包括多波束測深聲納、淺層剖面儀和側(cè)掃聲納等設(shè)備。主要用于海底地形地貌測量和繪制等，還可用于危險水域的地質(zhì)、地球物理的勘測，搜救和打撈，掩埋管線和電纜的定位等。多波束測深聲納的測深數(shù)據(jù)可用于水下自主地形匹配導(dǎo)航。

4）通信設(shè)備

圖1 法國“阿利斯特”UUV（上）及其通信偵察傳感器（下）

UUV的通信設(shè)備包括水聲通信、無線電通信、衛(wèi)星通信和光纖有線通信設(shè)備等，主要用于UUV與UUV、UUV與其它平臺的通信，以實現(xiàn)信息的雙向傳輸。水下使用水聲通信，通信距離近、信息量?。凰媸褂脽o線電通信和衛(wèi)星通信，通信距離遠、信息量大；水面和水下均可使用光纖通信，通信距離遠、信息量大，傳輸數(shù)據(jù)可靠。圖1是法國“阿利斯特”UUV攜帶的通信偵察傳感器［8］。

3 UUV可提供的情報類型

對利用UUV偵察與監(jiān)視設(shè)備收集的有用信息，進行處理、綜合、分析、評價和解釋后可以得到的情報類型有圖像情報（IMINT）、信號情報（SIGINT）、測量和特征情報（MASINT）等［9］，它們分別包括的具體情報如圖2所示。

圖2 UUV可提供的情報類型

圖像情報是指利用UUV的水下電視、聲納等獲取自目標(biāo)的圖像，并對這些圖像進行解讀、分類和評估所得到的情報信息。配備側(cè)掃聲納、多波束回聲測深儀、視頻攝像機以及輔助燈光的UUV可以執(zhí)行敏感海域測深、探雷和海防安全等任務(wù)。利用最新的合成孔徑聲納技術(shù)，通過高質(zhì)量的圖像可以分辨幾平方厘米的物體。水下戰(zhàn)場的圖像情報主要用來完成對水雷、水下障礙等的識別和標(biāo)繪，為戰(zhàn)場準(zhǔn)備和戰(zhàn)后評估提供依據(jù)。

信號情報是指UUV利用通信偵聽、雷達信號截獲、聲納探測等獲取的信號，經(jīng)過操作人員的分析綜合后取得的通信、雷達和聲納裝備等技術(shù)信息和情報。美軍設(shè)想，利用裝備了可伸縮天線的UUV進入接近敵方的通信塔的敏感海域進行通信偵聽，以達到獲得通信情報的目的。

測量和特征情報是指UUV對來源于特定傳感器的數(shù)據(jù)進行測量，操作人員事后進行定性和定量分析獲得的技術(shù)信息和情報。UUV利用自身的探測聲納可以實現(xiàn)對艦船、潛艇等作戰(zhàn)平臺，以及魚雷發(fā)射、航行時的輻射噪聲的測量存儲，也可以對水下信標(biāo)、應(yīng)答機以及水聲數(shù)據(jù)鏈等發(fā)出的信號進行收集，這是聲學(xué)情報。UUV利用溫度、鹽度、深度和密度傳感器及流速計，完成對航行水域的海洋環(huán)境情報的收集。

4 UUV情報、監(jiān)視與偵察體系結(jié)構(gòu)

一般情況下，UUV偵察與監(jiān)視到情報保障的工作過程是：由ISR UUV完成對水下戰(zhàn)場的監(jiān)視與偵察任務(wù)，利用無線（射頻或水聲）網(wǎng)絡(luò)或光纖鏈路將收集到的信息數(shù)據(jù)向岸基、天基、水下和水面等指控中心分發(fā)，經(jīng)過操作人員的分析、處理、研究和管理，并與情報資源數(shù)據(jù)庫比對后生成戰(zhàn)場情報，以供決策者使用；最后，利用情報分發(fā)系統(tǒng)完成情報服務(wù)平臺對各作戰(zhàn)單元的情報保障任務(wù)［9］。UUV情報、監(jiān)視與偵察體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。單個UUV的偵察或監(jiān)視過程可以分為以下四個過程：發(fā)現(xiàn)（感知目標(biāo)，并對其信息進行采集）、區(qū)分（由于目前的UUV智能程度有限，僅能通過在本身計算機中存儲的目標(biāo)信息進行對比）、識別（UUV通過區(qū)分之后，可以對一部分目標(biāo)如海底管道、水下障礙物進行識別）、定位（在一定的精度下，給出目標(biāo)的位置）。UUV能夠通過自身的傳感器，如探雷聲納、電視攝像機，并結(jié)合導(dǎo)航裝置和深度傳感器，利用計算機輔助軟件進行數(shù)據(jù)融合后完成對錨雷的識別和標(biāo)繪工作。當(dāng)這些經(jīng)過簡單處理的信息傳給指控中心后，會大大減輕操作員的工作量。

圖3 UUV情報、監(jiān)視與偵察體系結(jié)構(gòu)

5 結(jié)語

水下戰(zhàn)場是進行水雷戰(zhàn)與反水雷戰(zhàn)、潛艇戰(zhàn)和反潛戰(zhàn)的舞臺，也是軍事強國力圖保持軍事優(yōu)勢的關(guān)鍵之處。隨著我國經(jīng)濟的穩(wěn)定快速發(fā)展，未來發(fā)生海上沖突的可能性正在逐步增大，應(yīng)充分利用UUV的特點，實現(xiàn)對水下戰(zhàn)場的偵察與監(jiān)視，為未來海戰(zhàn)提供可靠高效的情報保障。

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