第五部分：無人潛航器研究報(bào)告

（二）

無人潛航器

美國無人潛航器

Bluefin（金槍魚）系列UUV

以探雷、滅雷為主的美國Bluefin（金槍魚）系列UUV

Bluefin機(jī)器人公司已經(jīng)生產(chǎn)了該系列的約50個(gè)AUV 平臺，包括裝載在美國海軍水面艦上的21英寸（533mm）BPAUV，以VSW（極淺海）和MCM（反水雷戰(zhàn)）為目的的9英寸（229mm）便攜式Bluefin-9系統(tǒng)，和兼顧靈活使用和操作的Bluefin-12（324mm）系統(tǒng)。

該系列的特點(diǎn)：下潛后的精確導(dǎo)航，長距離通過操作區(qū)域；原地不動等待指令或者爆炸威脅物；靈活的有效載荷能力；負(fù)載與UUV尺寸之間的平衡；0.5-5kn速度時(shí)穩(wěn)定的傳感器平臺。

Bluefin作為偵察航行器時(shí)，承擔(dān)著一系列的可觀察性任務(wù)，它包括：

（1）為岸上、小船上人員或水中的游泳者運(yùn)送補(bǔ)給；

（2）攔截和跟蹤目標(biāo)；

（3）沿岸、海濱和港口的情報(bào)獲取，監(jiān)視和偵察（ISR）；

（4）岸上人員與海面上設(shè)施的通信鏈接。

它主要用于港口安全和MCM。

（1）港口安全：應(yīng)用UUV監(jiān)測和偵察入侵者（首先，航行器盡可能地拋錨在海底，應(yīng)用其傳感器探測入侵者。探測到入侵者時(shí)，航行器報(bào)告探測結(jié)果，并截獲入侵者或者尾隨。傳感器可對入侵者精確定位并可與港口聯(lián)系）。

（2）MCM：1）海底成像的建立；2）勘察；3）智能數(shù)據(jù)庫——確定可能雷區(qū)水域的位置和范圍；4）沉底的類似水雷物、潛在的掩埋雷定位和密度；5）在地理范圍內(nèi)的聲和磁的傳播特性。

Bluefin的AUV有能力從布放點(diǎn)運(yùn)行相當(dāng)長的路徑，進(jìn)行海底成像并且原路返回。當(dāng)這些能力在MCM操作中得以實(shí)現(xiàn)時(shí)，它就具有完全的隱蔽性。

（1）Bluefin-9

2006年，Bluefin-9 UUV投入使用，用來反水雷和淺海勘測。它的小尺寸使其便于運(yùn)行和操作，保持正前方向和可以在下潛中快速轉(zhuǎn)向以達(dá)到最優(yōu)的勘探速率。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以讓兩個(gè)人在小船上操作UUV，包括下載新的探測數(shù)據(jù)，補(bǔ)充能源，并且配置新的任務(wù)；所有這些可以在15分鐘以內(nèi)完成。

用Bluefin的視圖軟件回放的聲納成像，包括一個(gè)瀑布圖，一個(gè)瀑布圖的片段圖和一個(gè)圖表（UUV的軌跡，當(dāng)前位置和所有的聯(lián)絡(luò)位置）。Bluefin-9的特點(diǎn)有：在水中能快速反轉(zhuǎn)；操作簡單；模塊化和現(xiàn)場可維護(hù)性；精確的導(dǎo)航。

Bluefin的視圖軟件回顧聲納成像圖

Bluefin-9有四個(gè)模塊：主電子艙、耐壓電池、數(shù)據(jù)模塊和鉸鏈?zhǔn)綄?dǎo)管推進(jìn)器。Bluefin的視圖軟件回顧聲納成像圖見下圖。

整套軟件包括：Bluefin的任務(wù)計(jì)劃、控制板（Dash-board）和使用者的數(shù)據(jù)分析界面，這些都不需要對操作者進(jìn)行太多的培訓(xùn)。當(dāng)發(fā)射時(shí)，任務(wù)計(jì)劃以海圖的形式出現(xiàn)在使用者面前。操作者得到的任務(wù)文件可以告知UUV的速度、深度、聲納波束寬度、航線間距以及行走長度與距離。當(dāng)該模塊植入航行器內(nèi)，UUV可開始其任務(wù)。任何一種任務(wù)都可預(yù)先設(shè)定到數(shù)據(jù)模塊中，所以操作者不需要在小船上做任務(wù)的程序設(shè)置。一個(gè)任務(wù)可以在5至10分鐘內(nèi)設(shè)定完成。其核心軟件同樣應(yīng)用到Bluefin-21。

（2）Bluefin-12

Bluefin-12 為用戶提供的平臺具有同類產(chǎn)品無法比擬的載荷靈活性和能力。采用與輕型魚雷結(jié)構(gòu)類似的帶有尖端技術(shù)的智能包裝，實(shí)現(xiàn)了有效載荷最大化和高性能。

2006年8月，美國海軍簽訂合同由Bluefin公司完成以UUV為基礎(chǔ)的探雷系統(tǒng)。每個(gè)SMCM/UUV-2系統(tǒng)由兩個(gè)Bluefin-12UUV平臺和所有需要運(yùn)行和維持系統(tǒng)的輔助設(shè)備組成。每個(gè)Bluefin-12 UUV攜帶一個(gè)雙頻合成孔徑聲納作為它主要的傳感器，見下圖。Bluefin-12的特點(diǎn)包括：操作簡單；續(xù)航能力強(qiáng)；載荷能力強(qiáng)。

Bluefin-12

（3）Bluefin-21

2005年9月，美國海軍簽訂合同由Bluefin公司完成為海岸水面艦輸送UUV 任務(wù)?？?。該任務(wù)模塊由兩個(gè)Bluefin-21機(jī)器人組成，還包括所有操作和維持航行器的必要設(shè)備。模塊中包括通信系統(tǒng)、電瓶充電站、尾錐零件和人為因素結(jié)構(gòu)改變。這項(xiàng)計(jì)劃為Bluefin-21平臺從ONR（海軍研究局）的試驗(yàn)設(shè)計(jì)到為瀕海作戰(zhàn)艦（LCS）的操作平臺的成功過渡提供了機(jī)會。Bluefin-21的特點(diǎn)包括：可重構(gòu)能力和可定制性；可靠性；靈活性；分辨率高；精確導(dǎo)航等。

杰出的聲納成像功能（標(biāo)準(zhǔn)配置的Bluefin-21能攜載一個(gè)高性能的455 kHz的側(cè)掃聲納，水平航跡能提供10 cm的分辨率、垂直航跡能提供7.5 cm的分辨率。Bluefin高分辨率傳感器和獨(dú)特的精確導(dǎo)航使Bluefin-21每次潛水能發(fā)現(xiàn)8平方海里范圍內(nèi)的水雷，這是其它裝置無法比擬的）。

精確導(dǎo)航（Bluefin-21高性能和自足的導(dǎo)航系統(tǒng)不需要使用聲納浮標(biāo)。在潛水和定期上浮進(jìn)行GPS數(shù)據(jù)更新時(shí)潛航器能融合AHRS（姿態(tài)方位參考系統(tǒng)）和DVL（多普勒計(jì)程儀）的數(shù)據(jù)。這種導(dǎo)航系統(tǒng)有卓越的導(dǎo)航性能。在美海軍的演習(xí)中，Bluefin對目標(biāo)的定位精確在3m 半徑以內(nèi)）。

（4）BPAUV

BPAUV（Battlespace-Preparation AUV）是Bluefin機(jī)器人公司研制的小型快速水下機(jī)器人，是LCS任務(wù)模塊中關(guān)鍵的一環(huán)，能為水雷戰(zhàn)和其它使命提供重要的情報(bào)、監(jiān)視和偵察能力。BPAUV采用帶有單個(gè)鉸鏈?zhǔn)綄?dǎo)管推進(jìn)器的低阻整流片，可以從艦艇或小船上操作。

另外，潛航器上455kHz的側(cè)掃聲納能提供7.5-10cm 分辨率的圖像。根據(jù)合同，美國海軍將購買1套BPAUV系統(tǒng)，包括2艘潛航器和支援設(shè)備。BPAUV重800磅，長122英寸，寬21英寸，動力為鋰電池，運(yùn)行速度3kn。一旦從水雷戰(zhàn)艦艇布放后就完全自主根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的程序路線進(jìn)行航行。BPAUV帶有側(cè)掃聲納，能夠探測和辨別艦艇前方的水雷。

BPAUV的主要參數(shù)包括：總長：305cm；直徑：53cm；重量：干重220kg；濕重360kg；作業(yè)深度：270m。

BPAUV的特點(diǎn)：

1）靈活性：在一系列艦隊(duì)?wèi)?zhàn)斗實(shí)驗(yàn)中所顯示的，Bluefin-21 BPAUV能秘密收集精確的海洋生物分布和海底分類數(shù)據(jù)，供戰(zhàn)場空間準(zhǔn)備的早期階段使用。它能在各種氣候條件下作業(yè)，無論白天或夜間，不會損失數(shù)據(jù)的精確性，可從不小于40英尺的小艇上部署。

2）精確導(dǎo)航：BPAUV可以實(shí)時(shí)提供無輔助的水下0.5％的導(dǎo)航精度，經(jīng)后置處理后的導(dǎo)航精度可以達(dá)到0.2％。

3）作業(yè)范圍廣：Bluefin獨(dú)特的電池模式使得在甲板上快速反轉(zhuǎn)保持在兩小時(shí)之內(nèi)，無需打開受壓艙就能交換電池。全負(fù)荷的電池能為潛航器提供18h、時(shí)速為3kn的勘察所需的能力，水深200m 內(nèi)的作業(yè)覆蓋范圍達(dá)150km。Bluefin操作員的直覺軟件使改編程序迅速而精確。

文章來源：《武器與裝備研究選編》國際防務(wù)科技叢書（2015年第5期，總第15期）中國電子科學(xué)研究院管理研究中心編譯/ 圖片來自于原報(bào)告或互聯(lián)網(wǎng)。

第一部分：美國航母研究報(bào)告

第二部分：國外預(yù)警機(jī)研究報(bào)告

國外預(yù)警機(jī)研究報(bào)告（一）：發(fā)展歷程+預(yù)警機(jī)地圖

國外預(yù)警機(jī)研究報(bào)告（二）：美國E-3系列“望樓”預(yù)警機(jī)

第三部分：無人機(jī)研究報(bào)告

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