《数字海洋与水下攻防》刊载范围主要包括：智慧海洋、海洋环境、海洋信息、海洋大数据、水下攻防体系、水下警戒探测、水下信息网络与指挥控制、水下智能对抗、水中兵器及无人装备等。系《中国学术期刊综合评价数据库》统计来源期刊、《万方数据——数字化期刊群》收录期刊、《中国核心期刊（遴选）数据库》收录期刊，被《中国期刊全文数据库（CJFD）》、超星期刊域出版平台全文收录。
专家评论：该报告较为全面系统地介绍了无人水面艇2021年的发展动态，收集了近期国外无人水面艇发展及应用情况，阐述了无人水面艇向反潜、反舰、反水雷和电子战等能力于一身的发展趋势，资料全面、分析合理，对科研人员了//www.58yuanyou.com解无人艇发展动态以及相关设计工作有很好的指导意义。
2021年，各国积极推进无人水面艇装备发展。一方面稳步开展现有型号的研制工作，同时，积极推出新型无人水面艇概念及装备，趋向于发展反舰、反潜、反水雷和电子战等能力于一体的多功能无人水面艇。技术方面，各国十分重视自主控制技术、导航等方面的发展。
1 现有型号稳步推进
1.1 “海鹰”号无人水面艇交付美国海军
2021年4月4日，雷多斯公司（Leidos）宣布它已经向美国海军交付了其所承建的第2艘中型无人水面艇样艇——“海鹰”号（Seahawk）。“海鹰”号基于“海上猎人”号研发，是具有复合三体结构的远航程、高可用性的中排量无人水面艇（MDUSV），将部署于加利福尼亚州的海军水面发展中队以扩大海军作战能力。
1.2 美国海军“无人感应扫雷系统”将实现初始作战能力
2021年4月，美国海军从德事隆公司采购了第4艘无人感应扫雷系统（UISS）无人水面艇（USV）。8月，美国海军濒海战斗舰任务模块项目办公室宣布完成“无人感应扫雷系统”（UISS）的初始作战试验鉴定（IOT&E），计划2021年9月30日前投入使用。
UISS设计用于濒海战斗舰水雷战任务包，包括1艘猎雷无人艇和1部拖曳式扫雷具，用于探扫磁、声以及磁/声组合水雷，其中，猎雷无人艇正在进行建造商试验。UISS计划2022财年后期开始低速率建造，反水雷任务包计划2022财年第4季度实现初始作战能力。
1.3 美国“霸主”无人水面艇完成第2次远程自主航行测试
2021年5月，美国国防部战略能力办公室与美国海军合作，使用“幽灵舰队”的“霸主”（Overlord）USV进行了第2次从墨西哥湾到加利福尼亚的远程自主航行测试。这艘名为“游牧民”的水面艇航行了4 421海里，其中98%处于自主模式。第1艘“霸主”舰“游骑兵”于2020年10月完成了类似的过境。这2艘无人艇都在手动模式下通过了巴拿马运河，进入开阔海域时，过渡到自主模式。
“霸主”计划目前处于第2阶段，重点是整合政府提供的指挥控制系统和有效载荷，进行更复杂和更具挑战性的海军作战试验，将于2022年初结束，届时2艘“霸主”舰将过渡到海军进行进一步试验。
图1 “幽灵”舰队“霸主”测试艇
1.4 英国皇家海军接收Madfox无人水面艇
2021年3月，“马德福克斯”（Madfox）新型无人水面艇正式交付英国皇家海军开展为期1年的测试，以验证安全作业、法规遵循、任务能力、有效载荷等能力，探索发挥无人艇在复杂行动和未来舰队中的作用。
Madfox基于L3哈里斯技术公司的Mast-13发展而来，交付前由国防科技实验室运营。今年年末，海军实验创新团队还将接收1艘无人刚性充气艇（RIB），以为未来26型和31型护卫舰的部署和使用提供参考。该艇入役后将能执行侦察、监视巡逻和港内舰艇保护等任务。
图2 Madfox USV
1.5 英国劳氏船级社首次颁发UMS认证证书
图3 Fugro USV
2021年7月，英国SEA-KIT公司为辉固公司（Fugro）开发的12米长X级无人水面艇获得了劳氏船级社（Lloyd//www.58yuanyou.com's Register）颁发的首个无人驾驶海洋系统（UMS）认证证书。这是海事行业的1个重要里程碑，提供了认证“蓝心”（Blue Essence）USV舰队的安全设计和建造所需的框架。
1.6 土耳其武装无人水面艇试射激光制导导弹
2021年5月25日至6月6日，土耳其海军在爱琴海和东地中海地区进行了“海狼-2021”演习，其首艘国产ULAQ武装无人水面艇（AUSV）首次试射Cirit激光制导导弹并击中了岸上目标。
ULAQ研发工作由阿瑞斯造船厂（Ares Shipyard）和梅特克桑国防工业公司（Meteksan Defense）提供资金。样机建设于2020年6月开始，2021年2月完成。该水面艇可搭载1枚4单元70毫米制导导弹和2枚L-UMTAS激光制导远程反坦克导弹，可通过遥控指挥完成作战，主要用于执行情报监视侦察、水面作//www.58yuanyou.com战、非对称作战、巡逻、护航和战略基础设施维护等任务。此外，ULAQ武装无人艇的其他衍生版本将具备反潜、扫雷和搜救等功能。
图4 ULAQ AUSV
1.7 LIG Nex1完成“海剑3”USV试验
2021年7月下旬，韩国国防公司LIG Nex1宣布已成功完成Haegum-3（“海剑3”）无人水面艇的海上试验。
“海剑3”在军民技术合作项目下开发，2020年11月在“2020韩国国防与安全博览会”上展示，2021年5月进行了适航试验，证明其能够在4级海况且无人员监督的情况下运行。
“海剑3”的排水量和物理特性与“海剑2”相当，排水量为11吨，总长度为12米，宽为3.5米。不过“海剑3”最多可以搭载8人，而“海剑2”最多只能搭载2人。武器方面，与之前的“海剑1”和“海剑2”不同，“海剑3”配备了遥控武器站（RCWS），装备了1挺12.7毫米重机枪和1个2.75英寸口径的制导火箭发射器。
图5 “海剑3”USV 正在进行海试
1.8 丹麦海军获得无人水面艇反水雷系统
2021年1月，超声呐系统公司（Ultra Sonar Systems）与加拿大Kraken机器人系统公司合作，向丹麦皇家海军交付了SeaScout系统。该系统由Kraken公司的KATFISH拖曳式合成孔径声呐潜航器、触手绞车以及自主发射和回收系统组成，将被集成到丹麦皇家海军无人水面艇上，以支持其反水雷作业。S原由网eaScout系统将允许海军操作人员从安全距离实时调查海底和系留水雷，获取的信息通过系统的牵引电缆和无线电传输到海军有人和无人平台。
图6 处于收起状态的SeaScout系统
1.9 Elbit Systems为亚太国家海军提供反潜战能力
2021年9月13日，以色列埃尔比特系统公司（Elbit Systems）宣布其已获得总价值为5 600万美元的合同，为亚太地区1个未公开国家的海军提供数量不详具有反潜战（ASW）能力的“海鸥”USV及收放式可拖曳主被动声呐（TRAPS）系统。
“海鸥”USV是1种自主式多用途无人水面艇，具有即插即用、任务载荷模块化的特点，可执行反潜作战、反水雷作战、电子战、海上安保和水下勘测等多种任务。TRAPS系统是1种低频可变深度声呐，适装于不同大小、用途的舰船，主要在反潜作战中对潜艇进行探测、分类、定位和跟踪。
图7 从“海鸥”号USV上发射鱼雷
1.10 “无人系统综合作战问题-21”演习
2021年4月，美海军举行“无人系统综合作战问题-21”演习，期间“海上猎手”号和“海鹰”号无人水面艇进行了持续8天的海上作战训练。其间，两艘无人水面艇在无补给和无外在动力条件下，连续航行150小时，完成出港集结、阵位连续变换和自动泊港等演练。在演习实施阶段，“海上猎手”号与1艘“宙斯盾”舰协同开展反潜搜索演练，“海鹰”号与两艘濒海战斗舰完成反舰攻击演练。
1.11 “大规模演习-2021”演习
2021年8月，美海军公开了“大规模演习-2021”演习中“霸主”级大型无人水面艇参演的视频。其间，“游牧民”号无人艇与“林肯”号航母及多艘驱逐舰协同行动，完成外围警戒、态势感知和通信中继等任务。演习全面评估了无人艇的续航能力、自主操作系统功能及与美C4ISR系统的交互能力，位于圣迭戈基地的无人作战中心全程进行远程操控，配合完成防空预警、反潜侦察和电子对抗等任务。
1.12 美海军将MANTAS USV与有人舰艇集成
2021年10月26日，美海军第59特遣队和巴林海军舰艇进行了“新地平线”（New Horizon）海上演习，期间美海军首次使用无人水面艇与有人驾驶船只协同作战。
图8 2艘USV与巡逻艇并肩作战
MANTAS T-12是由海事战术系统（MARTAC）研发的新1代多用途无人水面艇，长3.61米，宽0.91米，高0.36米，最大有效载荷重量140磅，爆发速度40节，巡航速度8~20节。采用开放式架构和模块化设计，允许传感器快速集成。美媒声称，该演习标志着海军中央司令部在第五舰队作战区域首次实现无人舰艇与载人舰船的海上整合。
1.13 美海军积极推进中型和大型无人水面艇项目
美海军在8月26日举行的水面舰队协会研讨会上，公开了L3哈里斯技术公司中型无人水面艇（MUSV）和奥斯塔公司大型无人水面艇（LUSV）项目的部分进展情况。
相关人员表示，MUSV计划在2022财年搭载传感器等有效载荷，并率先交付；LUSV将装备多个导弹垂直发射单元，距离交付还存在较大差距。L3技术公司表示，美海军希望MUSV携带传感器和电子设备，有效载荷可能包括电子战装备、反水雷传感器、声呐、雷达、网络作战系统、干扰机以及安全通信C4ISR、测绘和夜视设备等。奥斯塔公司公开图片显示，LUSV则搭载了可选有人驾驶的舰桥系统、导弹垂直发射单元，甲板空间充裕，艉部可系留无人机。
1.14 美海军从LUSV上发射SM-6远程舰空导弹
2021年9月4日，美国国防部发布了1段短视频显示其使用“游骑兵”LUSV进行了集装箱式SM-6远程舰空导弹的发射测试。
视频中，“游骑兵”LUSV搭载了4联装集装箱式模块化垂发系统和通信系统。SM-6导弹可打击固定翼飞机、直升机和巡航导弹等空气学动力目标，具备对弹道导弹的末端拦截能力，还能够远距离精确打击陆上的固定目标和海上移动目标。这次试验，在一定程度上验证了无人平台通过使用通用能力较强的导弹，开始具备防空、反导、反舰和打击陆地目标的多用途作战能力。
图9 搭载SM-6导弹发射箱的“游骑兵”号
2 新型水面艇不断涌现
2.1 美国海军陆战队选择Metal Shark公司研制远程无人水面艇
2021年1月25日，Metal Shark公司宣布其已被选中为美国海军陆战队(USMC)研发建造远程无人水面艇（LRUSV）。该公司将负责设计、建造和测试无人水面艇，并完成自主系统与高级命令控制软件套件的集成工作，同时向USMC提供相关的项目管理、系统工程、配置管理、质量保证、后勤支持以及LRUSV系统技术手册。
根据国防部要求，LRUSV长10.7~11.7米，具有自主航行距离长、可携带多个有效载荷等优势，可在战场上精确跟踪并摧毁海上及陆地目标，并可根据需要切换自主运行与有人驾驶模式。除了无人水面艇外，Metal Shark公司还将利用其“挑战者-40”军事巡逻艇平台为无人水面艇生产载人支援船。
图10 LRUSV概念图
2.2 美国海军展示“阿达罗”小型无人水面艇
2021年4月19日至26日，美国海军在“无人综合作战问题21”演习上展示了新型“阿达罗”（ADARO）小型无人水面艇。该小型无人水面艇由西兰德艾尔科技公司研发，长约0.91米，重约9千克，最高航速可达25节，最高航程可达370千米。该公司表示，“ADARO”是1种围绕模块化载荷能力设计的坚固耐用的便携式X级无人水面舰艇，由混合动力装置驱动，既可以使用纯电力推进，保证水面艇的安静、高速操作，也可以使用重油进行更长距离的航行，可为美军特种作战人员、爆炸物处理技术人员或海军陆战队员提供协助。
图11 “ADARO”小型无人水面艇
2.3 L3哈里斯技术公司将为DARPA设计新概念自主无人水面艇
2021年3月3日，L3哈里斯（Harris）技术公司宣布其已被选中为DARPA设计1种自主无人水面艇概念，以开展无人水面艇执行长航时任务的可靠性和可行性研究。作为“无人值守舰艇”项目（NOMARS）第1阶段技术方案，L3公司新设计的概念将简化NOMARS的建设、物流、操作和维护生命周期。目原由网前，L3公司已与VARD Marine公司合作验证了船体结构、机械和电气系统的概念和设计。新设计概念的水面舰艇将配备先进的操作系统，使该水面艇无需人机交互即可自行制定决策并确定行动，帮助优化自主水面艇作战，以支持美国海军未来任务。
图12 无人水面艇的设计概念图
2.4 新加坡海军计划部署新型无人水面艇
2021年3月1日，新加坡国防部发布信息称，新加坡海军（RSN）计划部署4艘新型30吨级MARSEC USV，以增强其在新加坡海峡执行任务的能力。同时，进行概念开发工作，以完善操作规程和战术战法。这些活动预计在今年底结束。
根据国防部发布的规格，MARSEC USV长16.9米，横梁为5.2米，最大规定速度和续航力分别超过25节和36小时，将由2名人员操作，1名负责任务规划和导航，另1名负责有效载荷。通过碰撞检测和避碰(CDCA)系统，该水面艇可在复杂环境中实现自主导航。完全开发后，它将配备一系列包括远程声学装置在内的非致命和致命有效载荷，以及装配了12.7毫米机枪和激光眩光器的稳定远程武器站。
图13 MARSEC USV
2.5 Zycraft公司研制高速无人水面艇（HSUSV）
2021年5月，新加坡Zycraft公司表示其正在研制1型高速无人水面艇（HSUSV），该艇基于成熟的穿浪赛艇设计，由单发动机驱动，计划采用单螺旋桨推进，可携带500千克有效载荷，预计设计长度为11米，能在4级海况下以35节航速持续航行，航速为5节时续航时间超过2周。该艇为军民两用型，可从岸基或海上平台布放，执行快速救援、海事事故监视、威胁目标拦截等任务。这是穿浪艇型首次应用于无人艇。
图14 HSUSV概念图
2.6 L3哈里斯技术公司与奥赛尔船舶公司联合推出新型无人水面艇
2021年2月，美国L3哈里斯技术公司与阿联酋奥赛尔船舶（Al Seer Marine）公司在阿布扎比“2021国际防务展”上联合推出并展示了1种新型无人水面艇平台的海上自主能力。该无人水面艇配备有L3公司的ASView先进自主控制系统、Falcon III RF-7800W高容量视距无线电系统、WESCAM MX-10MS海上光电/红外成像系统以及COLREG防撞系统，最高航速超过40节，可实现完全自主操作，也可从岸上或船上控制站进行遥控，适合执行情报监视侦察、海岸巡逻和拦截等任务。
2.7 HII 推出Proteus USV
2021年5月20日，亨廷顿英格尔斯工业公司（HII）推出了Proteus 2.0无人水面艇，并完成了其自主能力的初步演示。这艘27英尺的USV配备了Sea Machines Robotics的SM300自主系统。SM300是1种船舶智能系统，提供“人在回路”自主指挥控制，并且可以通过无线腰包进行直接远程控制操作，可以配备在具有远洋能力的船舶上，以实现从远程控制到完全自主操作的可扩展自主性。
图15 Proteus USV
2.8 土耳其国防工业公司启动武装型无人水面艇项目
2021年7月8日，土耳其阿瑟尔桑（Aselsan）国防工业公司和萨芬（Sefine）造船厂公布了2型无人水面艇研发计划，将分别研发反潜型NB57和反舰型RD09无人水面艇。该2型无人水面艇预计长15米，航速为40节，航程600海里，在没有补给的情况下可航行4天，自动化程度高，可根据海况和任务要求自主航行，均配备有STAMP遥控武器站（配12.7毫米机枪）。此外，NB57将配备4枚轻型鱼雷，RD09将配备2个战术导弹发射器。RD09也可改装成3体船以携带更多武器和系统执行电磁战、反潜战和水雷战任务。
图16 反水面战和反潜战无人水面艇概念图
2.9 MARTAC展示其新型Devil Ray双体无人水面艇（USV）
2021年8月，在华盛顿特区举行的海上防务博览会2021年海空展上，MARTAC展示了其新型Devil Ray双体无人水面艇（USV）。Devil Ray专为速度、稳定性和机动性而设计，爆发速度为80节，巡航速度为25节，可在1~5级海况下运行，在7级海况下生存，灵活的双船体形式允许其以超过6Gs的爆发速度转弯。
2021年7月，MARTAC成功测试了Devil Ray从佛罗里达到巴哈马再返回的全自动航渡，其中出航耗时53分钟，返航耗时51分钟，平均航速为60~65节。
Devil Ray可执行多任务，包括ISR、MCM、进攻性水雷战、反潜战、电子战、后勤保障等，还可以作为较小型射程MANTAS USV的母舰。
2.10 TecnoVeritas为海军试验准备UOPV样机
图17 UOPV计算机生成图像
2021年9月，葡萄牙工程公司TecnoVeritas正在完成多用途长航时无人水面艇（USV）样机的生产。该USV被指定为无人远洋巡逻舰（UOPV），长8米，宽2米，吃水深度为1.1米，排水量预计为10吨。其玻璃纤维船体由当地造船厂提供。
2.11 日本开始测试新型无人水面艇（USV）
2021年8月，为日本海上自卫队（JMSDF）研发的新型无人水面艇（USV）开始进行测试，该USV由日本海洋联合公司(JMU)制造，将安装在JMSDF的最新舰船最上级FFM（多任务护卫舰）上，与三菱重工（MHI）开发的OZZ-5 UUV一同运行。两者将从最上级护卫舰上布放，按照预先计划的路线搜索可能存在水雷的海域。
USV可通过声波实时获取OZZ-5声呐捕获的数据，并通过无线电通信将这些数据传输到最上级护卫舰进行处理，以判断是否存在水雷。如果发现水雷，USV将进行扫雷作业。
前3艘最上级护卫舰已经下水（其中1艘刚刚开始海试），这些护卫舰在JMSDF服役时不会配备USV。但是日本2022财年的国防预算包含了购买这些USV的资金，并将逐步引进。
图18 JMU为护卫舰设计的新型USV
3 技术发展稳步推进
3.1 韩国提出无人水面艇声呐图像稳定方法
2021年1月，韩国Daum工程公司和汉阳大学合作，提出利用运动传感器稳定无人艇的声呐图像。该方法利用声呐系统内置的运动传感器记录行驶过程中倾斜、俯仰和偏航3个方向的偏量，然后利用声呐图像稳定算法将运动偏量数据转换为角速度，对声呐采集到的原始数据进行补偿校正。实验显示，稳定前后的图像与实际水下结构相比，校正后的总体错误率减少了约15%。这项成果可提高无人系统检查水下结构的准确率，确保水下基础设施安全。
3.2 英国防部资助罗罗公司研发用于操控无人船舶的智能技术
2021年3月，英国罗尔斯罗伊斯公司（罗罗公司）获得英国国防与安全加速器“智能舰艇第2阶段”计划资助，以期通过16个月的研发，改善“人工轮机长”技术的人机交互与协作能力，以应对更复杂的作战环境，提高无人水面艇执行长期任务的能力。
“人工轮机长”是1种可实现无人驾驶水运船舶自动化操控的自主控制系统，可根据人工输入的任务计划，编制船舶机械配置方案。“人工轮机长”运行过程中，其自主船舶设备控制（AVEC）系统会持续不断地与船舶上各种机械与电子系统通信，以获取各项数据，再根据实时任务管理系统、长期舰队管理系统等约束条件，生成控制命令，操控船舶。AVEC还可以评估船舶的机械状态和健康情况，在发生机械故障等问题时，生成解决方案，以减轻故障对任务计划的影响。
图19 “人工轮机长”功能框架
3.3 埃及研究人员提出无人水面艇组合导航控制方法
2021年7月，埃及亚历山大大学、阿拉伯科学技术和海运学院共同提出1种GPS/多普勒测速仪（DVL）/微惯性导航（MEMS-INS）组合导航控制方法，以提高无人水面艇的导航控制精度。
该方法使用具备GPS、DVL和MEMS-INS的移动设备作导航系统；控制系统由超声传感器、树莓派微型控制器和电子罗盘传感器组成。超声波传感器负责探测无人水面艇行进路径上的障碍物，微型控制器和电子罗盘用于控制水面艇避障。采用组合滤波器对GPS和DVL的测量结果进行自适应数据共享因子滤波，以降低噪声、提高导航控制精度。实验结果表明：该方法在GPS信号部分受到干扰或缺失时，能有效控制自主水面艇准确到达指定地点，从基站到指定地点的导航误差为0.749米，返回基站的误差为0.823米。
编写：付琳琳
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