陶 偉 張曉霜

（1.海軍研究院 北京 100073）（2.江蘇自動(dòng)化研究所 連云港 222061）

1 引言

水下環(huán)境復(fù)雜多變，極大限制了水下作戰(zhàn)裝備的發(fā)展運(yùn)用。水下無(wú)人航行器（Unmanned Underwater Vehicle，UUV）因其廣闊的應(yīng)用前景和多樣化的軍事用途已成為世界各國(guó)海軍爭(zhēng)相發(fā)展的重要裝備。UUV可執(zhí)行水下探測(cè)、隱蔽偵察、搜索定位、通信中繼、反潛戰(zhàn)、獵掃雷、水下設(shè)施布放等多種任務(wù)，將在未來(lái)海戰(zhàn)場(chǎng)發(fā)揮不可替代的作用［1］。區(qū)別于早期重點(diǎn)研究單個(gè)UUV個(gè)體經(jīng)由有人平臺(tái)的運(yùn)載、發(fā)射、控制及使用等問(wèn)題，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)以及新型通信、導(dǎo)航、指揮控制技術(shù)的飛速發(fā)展，聚焦多個(gè)UUV的水下無(wú)人集群（Underwater Unmanned Swarm，UUS）逐漸被各界重視，并作為一種新的裝備運(yùn)用形態(tài)快速發(fā)展起來(lái)［2］。

無(wú)人系統(tǒng)是影響未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)制勝機(jī)理的顛覆性技術(shù)，而集群化是無(wú)人系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。無(wú)人集群（Unmanned Swarm）的概念最早應(yīng)用于無(wú)人機(jī)，隨著人工智能、無(wú)線自組網(wǎng)及導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，多無(wú)人機(jī)可以聚合起來(lái)構(gòu)成能夠一起完成給定任務(wù)的共同體［3］。水下無(wú)人集群是指由多個(gè)具有一定自主決策能力、彼此之間存在指揮控制和通信關(guān)系，且共同承擔(dān)給定使命任務(wù)的水下無(wú)人平臺(tái)所構(gòu)成的群組。隨著水下無(wú)人平臺(tái)自主性和對(duì)外互操作能力的提升，水下無(wú)人集群正呈現(xiàn)出效率高、成本低、可重構(gòu)、可執(zhí)行多任務(wù)等特點(diǎn)。美軍最早開(kāi)展水下無(wú)人集群的研制和應(yīng)用，并于2011年11月頒布了《海軍科學(xué)技術(shù)戰(zhàn)略規(guī)劃》，首次構(gòu)想建立包含無(wú)人系統(tǒng)在內(nèi)的混合部隊(duì)。2014年，美智庫(kù)發(fā)布《戰(zhàn)場(chǎng)機(jī)器人：即將到來(lái)的蜂群》報(bào)告，系統(tǒng)提出了無(wú)人系統(tǒng)蜂群戰(zhàn)術(shù)，并先后開(kāi)展了多個(gè)水下無(wú)人集群應(yīng)用項(xiàng)目的研究及試驗(yàn)驗(yàn)證。在未來(lái)水下作戰(zhàn)中，應(yīng)用水下無(wú)人系統(tǒng)集群可增大水下偵察搜索范圍，提高反應(yīng)速度與協(xié)同效果，對(duì)于實(shí)現(xiàn)裝備技術(shù)跨越式發(fā)展有重要意義［4～5］。本文通過(guò)對(duì)外軍典型水下無(wú)人集群應(yīng)用的分析，重點(diǎn)討論包含協(xié)同通信、協(xié)同導(dǎo)航定位、協(xié)同探測(cè)及協(xié)同指揮控制［6］等在內(nèi)的集群關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)國(guó)外水下無(wú)人集群的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。

2 外軍典型水下無(wú)人集群系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 分布式敏捷反潛系統(tǒng)

美國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃署（DARPA）研發(fā)的“分布式敏捷反潛系統(tǒng)”，旨在研究驗(yàn)證利用水下無(wú)人系統(tǒng)進(jìn)行反潛作戰(zhàn)的效能［6］。該項(xiàng)目計(jì)劃利用數(shù)十個(gè)水下無(wú)人潛航器潛伏在水下6000m的海底并組成顛覆性反潛網(wǎng)絡(luò)，用于監(jiān)視180000km2水域內(nèi)敵方水下有人作戰(zhàn)平臺(tái)的活動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)水下大范圍跟蹤探測(cè)。

2.2 自主水下航行器協(xié)同感知控制（CO3AUVs）項(xiàng)目

CO3AUVs項(xiàng)目是一個(gè)歐盟委員會(huì)資助的多國(guó)合作項(xiàng)目［7］，隸屬于歐盟第七科技框架計(jì)劃（FP7）中“信息和通信技術(shù)”的“認(rèn)知”專題。其目標(biāo)是研發(fā)和實(shí)現(xiàn)適用于多AUV協(xié)調(diào)和協(xié)同控制的高級(jí)認(rèn)知系統(tǒng)。重點(diǎn)突破水下機(jī)器人協(xié)同感知與建模技術(shù)、受約束的水下協(xié)同通信技術(shù)、多AUV協(xié)同控制策略、編隊(duì)避碰及協(xié)同路徑跟蹤技術(shù)、測(cè)海及地磁導(dǎo)航技術(shù)等。

圖1 CO3AUVs任務(wù)協(xié)同功能框圖

2.3 瀕海持續(xù)水下監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)（PLUSNet）

持續(xù)瀕海水下監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)異構(gòu)水下無(wú)人平臺(tái)集群研究項(xiàng)目［8］，如圖2所示。該項(xiàng)目以導(dǎo)彈核潛艇為母體平臺(tái)，由多個(gè)UUV、水下滑翔機(jī)等異構(gòu)水下無(wú)人平臺(tái)為活動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成大規(guī)模的有線與無(wú)線集成網(wǎng)絡(luò)。其中，水下活動(dòng)節(jié)點(diǎn)攜帶半自主傳感器，水下由水聲向其他節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)，水面通過(guò)無(wú)線電與艦船和岸基節(jié)點(diǎn)通信，并能夠自主執(zhí)行多種任務(wù)，做出基本決策，可有效監(jiān)視的水下區(qū)域高達(dá)數(shù)萬(wàn)平方公里，是當(dāng)今世界最先進(jìn)的水下監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃之一。

圖2 PLUSNet系統(tǒng)及節(jié)點(diǎn)示意圖

2.4 自主海洋取樣網(wǎng)絡(luò)（AOSN）

20世紀(jì)90年代，美國(guó)開(kāi)發(fā)的“自主海洋取樣網(wǎng)絡(luò)”進(jìn)行了初步應(yīng)用試驗(yàn)。2003年，美國(guó)繼續(xù)開(kāi)展“自主海洋取樣網(wǎng)絡(luò)II”的研究工作。該網(wǎng)絡(luò)由若干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組合形成，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由一個(gè)系留的水面浮標(biāo)和若干艘自主式無(wú)人潛航器組成。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具備全向性覆蓋、自適應(yīng)采樣、靈活控制、能量管控及關(guān)鍵部件失效的魯棒性等。

3 水下無(wú)人集群典型應(yīng)用

3.1 情報(bào)、監(jiān)視、偵察任務(wù)（Intelligence，Surveillance，and Reconnaissance，ISR）

水下無(wú)人集群ISR任務(wù)主要包含如下作業(yè)：1）持久穩(wěn)定地戰(zhàn)術(shù)情報(bào)收集，包括水聲信號(hào)、電信號(hào)、測(cè)量信息、圖像以及海洋、氣象學(xué)信息等；2）化學(xué)、生物、核能、放射性物質(zhì)以及爆炸物搜索與定位；3）近岸及港口監(jiān)視；4）后方部署監(jiān)視聲納或聲納陣；5）地圖繪制及目標(biāo)探測(cè)與定位。

水下無(wú)人平臺(tái)種類繁多，執(zhí)行ISR任務(wù)前編隊(duì)?wèi)?yīng)明確需求擇優(yōu)選取個(gè)體。ISR任務(wù)一般分為典型模式及持久穩(wěn)定模式，這兩種不同的ISR模式對(duì)UUV需求不同，每次任務(wù)根據(jù)需求進(jìn)行編隊(duì)構(gòu)建，具體如表1所示［9］。

表1 兩種ISR模式對(duì)UUV的特征需求

執(zhí)行ISR任務(wù)時(shí)，無(wú)人集群以一定隊(duì)形在作業(yè)區(qū)域航行，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)執(zhí)行相應(yīng)的情報(bào)收集任務(wù)，且可根據(jù)作業(yè)需求進(jìn)行重新配置，在收集情報(bào)的同時(shí)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 反水雷（Mine Countermeasures，MCM）

反水雷目的為發(fā)現(xiàn)并銷毀水雷，為我方水面、水下有人平臺(tái)保駕護(hù)航。由于一套成功的反水雷系統(tǒng)需要在一小時(shí)內(nèi)清除至少約18km2才算達(dá)成目標(biāo)［9］，僅依靠單個(gè)UUV不可能完成，因此需水下無(wú)人集群編隊(duì)配合作業(yè)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在執(zhí)行反水雷任務(wù)時(shí)，需要迅速設(shè)立水下無(wú)人集群安全操作區(qū)域以及航行路線，進(jìn)而對(duì)任務(wù)區(qū)域進(jìn)行排查。水下無(wú)人平臺(tái)反水雷作業(yè)區(qū)域一般為300km2～3000km2，最大作業(yè)時(shí)間約7～10天［9］，可覆蓋深水雷區(qū)乃至海軍陸戰(zhàn)隊(duì)近岸作業(yè)區(qū)域。MCM任務(wù)一般包括：1）偵察（水雷偵察、分類、識(shí)別、定位）；2）清除水雷（水雷中和或引爆）；3）機(jī)械及電磁掃測(cè)；4）保護(hù)（誘騙、干擾）。

在進(jìn)行反水雷戰(zhàn)時(shí)，首先布放無(wú)人集群至任務(wù)區(qū)域，無(wú)人集群利用自身傳感器獲取的各類信息，對(duì)任務(wù)區(qū)域快速搜索路線進(jìn)行決策；同時(shí)利用我方沿岸軍艦作為網(wǎng)絡(luò)中繼點(diǎn)實(shí)現(xiàn)岸上、水面情報(bào)收集，綜合水下、水面、岸上信息。

3.3 反潛戰(zhàn)（Anti-Submarine Warfare，ASW）

ASW任務(wù)主要目的為監(jiān)視敵方潛艇動(dòng)態(tài)，使我方水面、水下編隊(duì)對(duì)其實(shí)現(xiàn)有效規(guī)避或打擊。水下無(wú)人平臺(tái)在反潛戰(zhàn)中主要達(dá)到以下目的：1）監(jiān)視敵方潛艇進(jìn)出港；2）清除航母編隊(duì)及遠(yuǎn)征部隊(duì)作業(yè)區(qū)域，遠(yuǎn)離敵方潛艇威脅；3）清除航母編隊(duì)及遠(yuǎn)征部隊(duì)航路區(qū)域，遠(yuǎn)離敵方潛艇威脅。

水下無(wú)人集群在敵方軍港執(zhí)行潛艇進(jìn)出港任務(wù)時(shí)，通過(guò)水面船舶或潛艇在安全海域布放。無(wú)人集群在敵潛艇出港之前自主航行至任務(wù)區(qū)域，通過(guò)多個(gè)小UUV協(xié)同，建立起一個(gè)可維護(hù)數(shù)日的巡邏柵欄執(zhí)行反潛任務(wù)。

監(jiān)視敵方潛艇動(dòng)態(tài)還可通過(guò)部署如圖3所示集群實(shí)現(xiàn)。采用集群探測(cè)可獲取敵方潛艇信息，包括位置、路線以及速度等，這些信息可通過(guò)UUV集群中的通信中繼個(gè)體實(shí)現(xiàn)近乎實(shí)時(shí)的回傳。

圖3 UUV集群監(jiān)視敵方潛艇出港示意圖

保護(hù)作業(yè)區(qū)域以及航路遠(yuǎn)離敵潛艇威脅是水下無(wú)人集群執(zhí)行反潛作業(yè)的另一項(xiàng)重要任務(wù)。水下無(wú)人集群探測(cè)到敵方潛艇后對(duì)其進(jìn)行分類，隨后報(bào)告目標(biāo)位置。根據(jù)實(shí)際需求，還可對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，進(jìn)而不斷更新目標(biāo)位置等信息。

4 水下無(wú)人集群關(guān)鍵技術(shù)

4.1 協(xié)同通信技術(shù)

協(xié)同通信技術(shù)解決水下無(wú)人集群內(nèi)部（UUV之間）、集群與外部（UUV與水下固定通信節(jié)點(diǎn)之間以及UUV與水下有人作戰(zhàn)平臺(tái)之間）的多業(yè)務(wù)信息傳輸與共享問(wèn)題。目前UUV主要依靠無(wú)線電通信、水聲通信及光通信三種手段［10］。無(wú)線電通信通信帶寬寬、速率高、業(yè)務(wù)量大，主要用于水面、對(duì)空及空間通信，但在海水中衰減嚴(yán)重，水下平臺(tái)適用的甚低頻、超低頻等通信手段速率低，且以廣播通信模式為主，不能滿足水下無(wú)人集群雙向通信、頻繁交互的需求；UUV配備的衛(wèi)星通信天線適用于UUV浮出水面對(duì)外快速通信。

水聲通信以聲波為載體，聲信號(hào)在海水中衰減小，是理想的水中通信手段。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，外軍在UUV水聲通信方面取得了較大進(jìn)展，并成功地在多型UUV上應(yīng)用。考慮水聲環(huán)境復(fù)雜性對(duì)通信效果的影響，要充分發(fā)揮水聲通信在水下無(wú)人集群中的作用，后續(xù)還需突破環(huán)境適應(yīng)性、基于孔徑和功率控制技術(shù)的通信隱蔽性設(shè)計(jì)、帶寬受限下的高速編碼及指令集設(shè)計(jì)等。

藍(lán)綠光波段在海水中穿透能力可達(dá)數(shù)百米，具有較好的方向性、較高的工作頻率以及較寬的通信頻帶，且不受電磁輻射和核輻射影響，暴露概率極低，可極大提高水下平臺(tái)的隱蔽性及安全性。20世紀(jì)70年代美國(guó)就開(kāi)始論證藍(lán)綠激光對(duì)潛通信，80年代以來(lái)進(jìn)行了多次試驗(yàn)并取得了良好效果，實(shí)驗(yàn)室條件下傳輸速率高達(dá)1Gbps［11］，可以避免上行光路受太陽(yáng)光等背景噪聲干擾等問(wèn)題，較機(jī)載藍(lán)綠激光對(duì)潛更適合水下集群。但考慮到激光通信系統(tǒng)的復(fù)雜性，后續(xù)還應(yīng)不斷優(yōu)化體積重量及加裝適應(yīng)性。

4.2 協(xié)同導(dǎo)航技術(shù)

協(xié)同導(dǎo)航技術(shù)用以確定水下無(wú)人集群中各節(jié)點(diǎn)間相對(duì)位置關(guān)系。水下無(wú)人集群協(xié)同導(dǎo)航主要通過(guò)對(duì)等式協(xié)同導(dǎo)航和層級(jí)式協(xié)同導(dǎo)航兩種技術(shù)途徑實(shí)現(xiàn)。對(duì)等式協(xié)同導(dǎo)航要求集群內(nèi)各個(gè)機(jī)動(dòng)無(wú)人節(jié)點(diǎn)都裝備有高精度的導(dǎo)航定位設(shè)備，且在導(dǎo)航功能方面具有相同的配置和能力；使用中各節(jié)點(diǎn)利用自身設(shè)備進(jìn)行導(dǎo)航定位，并在集群內(nèi)互通共享自身位置信息。層級(jí)式協(xié)同導(dǎo)航只需在集群中設(shè)置少數(shù)無(wú)人機(jī)動(dòng)節(jié)點(diǎn)并裝備高精度導(dǎo)航定位設(shè)備，而其他節(jié)點(diǎn)則可裝備相對(duì)低精度的導(dǎo)航設(shè)備；使用中前者在進(jìn)行自定位并獲取群內(nèi)節(jié)點(diǎn)相互位置關(guān)系后，可通過(guò)在群內(nèi)廣播相關(guān)位置信息，促使后者提高自身定位精度。

水下無(wú)人集群協(xié)同導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)為以下兩個(gè)方面：一是水中信道傳播延遲對(duì)協(xié)同定位計(jì)算的影響［12］。聲速較光速低，水聲信道傳播存在較大延遲，在集群內(nèi)各節(jié)點(diǎn)存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，對(duì)相關(guān)節(jié)點(diǎn)的測(cè)距和位置信息接收需重點(diǎn)考慮聲信號(hào)的傳播延遲，以確保協(xié)同定位的精度。二是基于不同節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的導(dǎo)航算法［13］。一種思路是將傳統(tǒng)的基線概念引入水下無(wú)人集群，考慮集群內(nèi)不同節(jié)點(diǎn)之間構(gòu)成的空間拓?fù)?，?jì)算并確定各節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)位置；另一種思路則是在可能的情況下，將具備協(xié)同條件的其他有人節(jié)點(diǎn)引入到水下集群定位中來(lái)，構(gòu)成相對(duì)理想的基線類型，從而設(shè)計(jì)相應(yīng)的導(dǎo)航算法。

4.3 協(xié)同探測(cè)技術(shù)

水下無(wú)人集群通過(guò)協(xié)同探測(cè)技術(shù)可擴(kuò)大探測(cè)范圍、提高探測(cè)效率，為水下攻防作戰(zhàn)中的偵察、識(shí)別、跟蹤及監(jiān)視等任務(wù)提供支撐。

水下無(wú)人集群的多個(gè)機(jī)動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)水聲鏈路組網(wǎng)連接后，可以形成一個(gè)分布式探測(cè)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中任一節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)疑似目標(biāo)后，可請(qǐng)求網(wǎng)內(nèi)其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)同探測(cè)。通過(guò)多個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得的多角度、多方位目標(biāo)信息可以有效提高目標(biāo)探測(cè)概率；多節(jié)點(diǎn)所具備的并行性、冗余度可提升集群容錯(cuò)能力；融合處理后的多節(jié)點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)可有效判決目標(biāo)是否存在。上述集群特征對(duì)克服海洋聲場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜多變、目標(biāo)輻射噪聲快速衰減，提高水下目標(biāo)探測(cè)的準(zhǔn)確性有重要意義［14］。

水下無(wú)人集群協(xié)同探測(cè)除需關(guān)注水聲建模和自適應(yīng)采樣等基礎(chǔ)技術(shù)之外，還需突破自主式探測(cè)、識(shí)別及數(shù)據(jù)融合相關(guān)技術(shù)，包括自主式傳感器干擾背景平滑處理技術(shù)、恒虛警檢測(cè)技術(shù)、雙/多基地合成孔徑技術(shù)、多自主式節(jié)點(diǎn)傳感器信息時(shí)空統(tǒng)一與數(shù)據(jù)融合技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息融合技術(shù)等［15］。

4.4 協(xié)同指揮控制技術(shù)

水下無(wú)人集群協(xié)同指揮控制技術(shù)主要解決信息綜合處理、威脅判斷、決策以及路徑規(guī)劃等問(wèn)題；在水下有人平臺(tái)管控下，主要解決對(duì)有人平臺(tái)任務(wù)分配及路徑規(guī)劃信息的接收、處理與執(zhí)行。無(wú)人集群指揮控制關(guān)鍵技術(shù)主要為以下兩點(diǎn)。

1）無(wú)人集群指揮控制架構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)

科學(xué)合理的指控架構(gòu)都是促進(jìn)信息處理、決策以及高效執(zhí)行的重要基礎(chǔ)。根據(jù)對(duì)當(dāng)前人工智能技術(shù)發(fā)展及其在水下集群中應(yīng)用效果的預(yù)期，有人-無(wú)人集群仍將是未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)裝備研發(fā)與運(yùn)用的主要形式。圖4是一種典型的有人無(wú)人協(xié)同指控框架。

圖4 有人無(wú)人協(xié)同指揮控制框架

2）任務(wù)規(guī)劃技術(shù)

任務(wù)規(guī)劃技術(shù)包含任務(wù)分配與航路規(guī)劃兩部分。對(duì)于自主決策的無(wú)人集群，任務(wù)規(guī)劃根據(jù)獲取的環(huán)境信息、目標(biāo)情況及自身動(dòng)力性能等參數(shù)及約束條件，為集群內(nèi)各節(jié)點(diǎn)分配探測(cè)、通信以及打擊等具體任務(wù)，并合理規(guī)劃出可能的多條備選路徑。有人-無(wú)人協(xié)同集群則只需根據(jù)確定的集群指控架構(gòu)及由此而確定的指揮與信息關(guān)系，由無(wú)人集群中的通信中繼主節(jié)點(diǎn)接收有人平臺(tái)的任務(wù)分配指令與路徑規(guī)劃信息，執(zhí)行即可；或集群內(nèi)全部無(wú)人節(jié)點(diǎn)同步接收來(lái)自有人平臺(tái)的指令及信息并執(zhí)行。

5 國(guó)外水下無(wú)人集群發(fā)展啟示

5.1 無(wú)中心、自組織、復(fù)合分布式架構(gòu)

目前無(wú)人系統(tǒng)集群多采用集中式架構(gòu)，如賓夕法尼亞大學(xué)“格拉斯帕”（GRASP）實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的無(wú)人機(jī)集群，采用集中式規(guī)劃與分布式控制相結(jié)合的集中式架構(gòu)，通過(guò)集中式的人機(jī)交互進(jìn)行目標(biāo)分配，建立分布式狀態(tài)估計(jì)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)集群運(yùn)動(dòng)。但環(huán)境約束條件和裝備技術(shù)發(fā)展水平兩方面因素正在改變著水下無(wú)人集群體系架構(gòu)的發(fā)展方向。一方面，受特殊的水下環(huán)境的約束，信息傳輸、導(dǎo)航定位可達(dá)性限制了集群的穩(wěn)定運(yùn)作，由于集中式控制模式更強(qiáng)調(diào)核心控制節(jié)點(diǎn)的作用，所以從無(wú)論從長(zhǎng)遠(yuǎn)還是現(xiàn)實(shí)角度來(lái)看都不適合水下集群；另一方面，隨著水下單無(wú)人平臺(tái)智能水平的提高和開(kāi)放式架構(gòu)的引入，水下無(wú)人集群系統(tǒng)的體系架構(gòu)也具備了從集中式向無(wú)中心、開(kāi)放式、自適應(yīng)、自組織、強(qiáng)魯棒性的復(fù)合分布式方向發(fā)展的條件。

5.2 多維度水下空間作戰(zhàn)應(yīng)用

未來(lái)水下無(wú)人集群的應(yīng)用前景主要如下：1）協(xié)同搜索，即多個(gè)無(wú)人系統(tǒng)配置不同傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域的無(wú)縫覆蓋和目標(biāo)的檢測(cè)與跟蹤；2）協(xié)同干擾，即多無(wú)人系統(tǒng)搭載對(duì)抗載荷從不同的位置和角度欺騙、干擾和壓制對(duì)方探測(cè)裝備；3）協(xié)同攻擊，即多個(gè)無(wú)人裝備在協(xié)同狀態(tài)下從多個(gè)攻擊陣位及攻擊角度對(duì)單個(gè)或多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行火力齊射；4）協(xié)同察/打，即與其他無(wú)人系統(tǒng)傳感器進(jìn)行目標(biāo)交叉提示，實(shí)現(xiàn)無(wú)人系統(tǒng)集群“傳感器-射手”快速打擊；5）集群對(duì)抗，即在雙方軍事裝備與技術(shù)發(fā)展到一定程度時(shí)，開(kāi)展的水下無(wú)人集群之間的大規(guī)模對(duì)抗。

5.3 有人-無(wú)人協(xié)同水下分布式網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)體系

高效能的水下無(wú)人集群將是未來(lái)水下空間交戰(zhàn)的重要力量，但技術(shù)發(fā)展水平又使得在一定時(shí)期內(nèi)無(wú)人集群的使用離不開(kāi)有人平臺(tái)的控制。因此，無(wú)人裝備與有人裝備組成混合編隊(duì)可以彌補(bǔ)當(dāng)前無(wú)人裝備智能化水平難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)的缺陷，而且可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。美軍認(rèn)為，未來(lái)水下有人作戰(zhàn)平臺(tái)將轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)同作戰(zhàn)平臺(tái)，大型水下航行器和其他可部署的水下無(wú)人系統(tǒng)更多地執(zhí)行敵海域情報(bào)收集、對(duì)陸攻擊、反艦作戰(zhàn)等戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)。美軍目前正積極在核潛艇上搭載UUV、小型無(wú)人飛行器，用以支援兩棲作戰(zhàn)和聯(lián)合作戰(zhàn)。未來(lái)將形成“水下網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”體系，即以水下有人作戰(zhàn)平臺(tái)為水下C4KISR中心，綜合利用水下傳感器、水下通信設(shè)備、UUV及其集群等核心裝備，在保證水下平臺(tái)隱蔽性、安全性的前提下，增強(qiáng)水下戰(zhàn)場(chǎng)透明度，提高戰(zhàn)場(chǎng)感知、決策和打擊能力，從而最大限度地發(fā)揮水下體系作戰(zhàn)效能。

6 結(jié)語(yǔ)

水下無(wú)人系統(tǒng)集群能夠以數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)彌補(bǔ)單一平臺(tái)功能不足的缺陷，以多數(shù)量、小尺寸、低成本的分布式無(wú)人作戰(zhàn)平臺(tái)替代傳統(tǒng)昂貴的大型有人作戰(zhàn)平臺(tái)，可在水下勘探、偵查、對(duì)抗打擊等任務(wù)中發(fā)揮巨大作用，對(duì)未來(lái)海戰(zhàn)具有重要意義。從水下無(wú)人集群的幾種典型應(yīng)用可以看出，水下協(xié)同通信、導(dǎo)航、探測(cè)、指揮控制技術(shù)等，是開(kāi)發(fā)高水平水下無(wú)人集群亟待突破的關(guān)鍵技術(shù)。在未來(lái)水下戰(zhàn)中，可充分利用水下無(wú)人集群形成規(guī)模優(yōu)勢(shì)，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展有人-無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)，可以更好地完成對(duì)抗環(huán)境下的多維度水下空間作戰(zhàn)任務(wù)。