海上無人系統(tǒng)信息裝備發(fā)展思考

崔麥會(huì) 劉侃（91635部隊(duì)）

海上無人系統(tǒng)將成為未來海上作戰(zhàn)的重要力量，而無人系統(tǒng)的信息裝備則是其完成各類任務(wù)的核心。本文在梳理海上無人系統(tǒng)發(fā)展和未來作戰(zhàn)任務(wù)的基礎(chǔ)上，對(duì)海上無人系統(tǒng)信息裝備的組成、功能、技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了研究，提出了海上無人系統(tǒng)信息裝備和運(yùn)用構(gòu)想，為海上無人系統(tǒng)信息裝備體系化建設(shè)提供借鑒。

隨著信息技術(shù)和人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，未來無人化作戰(zhàn)力量將逐漸加快發(fā)展并走上戰(zhàn)爭(zhēng)前線，甚至催生出新的戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)和作戰(zhàn)樣式。無人作戰(zhàn)飛機(jī)、無人機(jī)水面艦艇、無人潛航器、無人地面系統(tǒng)等裝備將有機(jī)融入整個(gè)作戰(zhàn)空間，成為未來戰(zhàn)爭(zhēng)體系的重要組成部分，隨著智能化水平的提高，不僅能夠在操縱人員的控制下完成各類作戰(zhàn)任務(wù)，還可以實(shí)現(xiàn)與有人平臺(tái)之間、無人平臺(tái)之間的互相協(xié)同。

特別是海上以及水下環(huán)境復(fù)雜，無人系統(tǒng)在執(zhí)行“3D”（Dull，Dirty，Dangerous，即枯燥、污染、危險(xiǎn)）任務(wù)時(shí)，具有比有人平臺(tái)和系統(tǒng)更為明顯的優(yōu)勢(shì)。海上無人系統(tǒng)將是未來海上作戰(zhàn)的重要力量，任務(wù)能力將從現(xiàn)在的信息支援/攻擊與特種作戰(zhàn)支援轉(zhuǎn)向作戰(zhàn)的各個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)任務(wù)全譜系覆蓋。

世界海上無人系統(tǒng)發(fā)展

世界主要發(fā)達(dá)國家很早就認(rèn)識(shí)到了無人系統(tǒng)在未來海上作戰(zhàn)的重要性，例如，早在2001年美國海軍研究辦公室提出瀕海戰(zhàn)斗艦（LCS）時(shí)，就提出了利用無人水面艇（USV）、無人潛航器（UUV）和無人機(jī)（UAV）共同構(gòu)建海軍無人作戰(zhàn)體系，完成諸如情報(bào)搜集、反潛、反水雷、精確打擊等作戰(zhàn)任務(wù)，并隨后接連頒布了《無人水面艇主計(jì)劃》、《無人潛航器主計(jì)劃》等文件。

目前，美國海軍的無人潛航器主要包括：重型/大型無人潛航器（包括遠(yuǎn)期水雷偵察系統(tǒng)、任務(wù)重組無人潛航器系統(tǒng)、水面反水雷無人潛航器3型、戰(zhàn)場(chǎng)準(zhǔn)備自主潛航器等）、輕型無人潛航器（包括水面反水雷無人潛航器2型和水面反水雷無人潛航器1型）以及便攜式無人潛航器（包括“旗魚”Mk18 Mod 1型搜索-分類-勘察無人潛航器、再捕獲-識(shí)別無人潛航器、海底無人潛航器定位系統(tǒng)、船體無人潛航器定位系統(tǒng)等）。美國海軍雖然在無人水面艇的發(fā)展方面起步較晚，但發(fā)展較快，目前已研發(fā)的無人水面艇主要包括四類，分別是：艦隊(duì)級(jí)無人水面艇（包括“斯巴達(dá)人”無人水面艇、無人海上水面艇、水雷戰(zhàn)無人水面艇、反潛戰(zhàn)無人水面艇等)、通氣管級(jí)無人水面艇(主要是AN/WLD-1 遙控多任務(wù)無人艇）、海港級(jí)無人水面艇（“保護(hù)者”無人水面艇）和X級(jí)無人水面艇。縱觀歐美先進(jìn)國家和地區(qū)在海上無人作戰(zhàn)系統(tǒng)方面的發(fā)展歷程，可以看出海上無人系統(tǒng)將成為信息化、網(wǎng)絡(luò)化的重要節(jié)點(diǎn)。

（左）美海軍無人協(xié)同作戰(zhàn)概念圖。 （右）“保護(hù)者”無人水面艇。

海上無人系統(tǒng)作戰(zhàn)任務(wù)及其信息裝備功能作用

海上無人系統(tǒng)作戰(zhàn)任務(wù)

海上無人系統(tǒng)由于其自身存在持續(xù)作戰(zhàn)能力強(qiáng)、無人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)勢(shì)，作戰(zhàn)使用效能和未來應(yīng)用潛能正在迅速提升，未來海上無人系統(tǒng)通過廣泛布設(shè)能夠形成全新的作戰(zhàn)能力，顯著降低對(duì)參戰(zhàn)人員的危險(xiǎn)性，作戰(zhàn)任務(wù)主要包括：

（1） 戰(zhàn)場(chǎng)感知任務(wù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，未來海上無人系統(tǒng)的續(xù)航能力將從數(shù)小時(shí)延長到數(shù)天、甚至數(shù)周，可在海上不間斷地執(zhí)行持續(xù)時(shí)間較長的偵察與監(jiān)視任務(wù)。未來必將出現(xiàn)能執(zhí)行戰(zhàn)場(chǎng)感知任務(wù)且完全自主的無人系統(tǒng)。較強(qiáng)的戰(zhàn)場(chǎng)感知能力有助于提高多軍種聯(lián)合作戰(zhàn)能力，也有助于提高各兵種間的協(xié)同作戰(zhàn)能力。

（2） 作戰(zhàn)任務(wù)

海上無人作戰(zhàn)系統(tǒng)主要包括無人機(jī)、無人潛航器與無人水面艇，其可能承擔(dān)的作戰(zhàn)任務(wù)包括了反潛作戰(zhàn)、布雷/掃雷、時(shí)敏目標(biāo)打擊以及信息作戰(zhàn)等。海上無人系統(tǒng)具有在淺水區(qū)、近敵區(qū)等危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行秘密活動(dòng)的能力，因此，非常適于執(zhí)行其他平臺(tái)無法完成的布雷和掃雷、抵近打擊、信息作戰(zhàn)等危險(xiǎn)性高的任務(wù)，或者是充當(dāng)潛艇誘餌和干擾器等對(duì)抗任務(wù)，同時(shí)可抵近敵方潛艇進(jìn)出港口的狹窄水道處對(duì)潛艇進(jìn)行探測(cè)、跟蹤和攔截。

（3） 防護(hù)任務(wù)

防護(hù)任務(wù)一般都非?？菰?、危險(xiǎn)和艱苦，因此，海上無人系統(tǒng)是執(zhí)行這些任務(wù)的理想工具，可用于執(zhí)行污染清除、前沿作戰(zhàn)基地防護(hù)、設(shè)施防護(hù)、障礙物制造與清除、海上救生、海上封鎖等。

（4） 后勤任務(wù)

未來海上無人系統(tǒng)使用成本更低，需要人員參與更少，對(duì)于補(bǔ)給運(yùn)輸、裝備檢查、維修、傷員撤退與護(hù)理等后勤任務(wù)和其他較為簡(jiǎn)單的任務(wù)，也可由無人系統(tǒng)承擔(dān)，以提高人員使用效能。

（5） 網(wǎng)絡(luò)中心任務(wù)

惡劣的海上通信環(huán)境，使得無人系統(tǒng)可以成為網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過裝載通信、導(dǎo)航、分析計(jì)算等設(shè)備，可為各種水下、水面、空中平臺(tái)（包括有人和無人平臺(tái)）提供網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接和導(dǎo)航支援，保持通信數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)的傳輸通道暢通，以及提供網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和存儲(chǔ)服務(wù)。

海上無人系統(tǒng)信息裝備功能作用

未來的海上無人系統(tǒng)將不斷發(fā)展并豐富大范圍高精度態(tài)勢(shì)感知能力，可靠快速的信息實(shí)時(shí)交互能力，以及自主計(jì)劃、自主協(xié)作、自主操作的智能化控制能力，實(shí)現(xiàn)高度智能化的自主作戰(zhàn)能力。這些都離不開無人系統(tǒng)的信息裝備支持。

海上無人系統(tǒng)信息裝備是海上無人系統(tǒng)的核心組成部分，主要包括了無人平臺(tái)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、偵察探測(cè)與環(huán)境感知裝備、系統(tǒng)與任務(wù)控制裝備、信息和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)裝備等，是無人系統(tǒng)的“大腦”“耳目”“口舌”，是協(xié)調(diào)無人平臺(tái)、武器系統(tǒng)等其他組成部分共同完成任務(wù)的中樞，是實(shí)現(xiàn)無人作戰(zhàn)力量戰(zhàn)場(chǎng)感知、實(shí)時(shí)通聯(lián)、自主作戰(zhàn)的裝備物質(zhì)基礎(chǔ)。通過無人系統(tǒng)信息裝備的組織和連接，無人系統(tǒng)才能形成合力，完成各類各樣的作戰(zhàn)任務(wù)。

（1） 信息獲取功能

主要包括作戰(zhàn)對(duì)象的偵察探測(cè)、跟蹤監(jiān)視，海上無人平臺(tái)姿態(tài)測(cè)量與定位，風(fēng)浪流等周邊水文氣象信息的監(jiān)視測(cè)量感知，以及空中、水面以及水下障礙物監(jiān)測(cè)等功能。信息獲取是無人平臺(tái)執(zhí)行動(dòng)作的基礎(chǔ)，準(zhǔn)確完成任務(wù)的前提。

典型海上無人系統(tǒng)信息裝備結(jié)構(gòu)示意圖。

（2） 信息處理與控制功能

主要是無人系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、各類通用計(jì)算、專用處理分析等，包括平臺(tái)的基本動(dòng)作控制、環(huán)境與位置判斷、自主任務(wù)規(guī)劃等，以及作戰(zhàn)目標(biāo)威脅評(píng)估、打擊方案生成、多平臺(tái)協(xié)同策略執(zhí)行等。信息處理與控制是海上無人平臺(tái)實(shí)現(xiàn)自主作戰(zhàn)的核心。

（3） 信息傳輸功能

主要是平臺(tái)內(nèi)總線或網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的信息交互，和與外部信息節(jié)點(diǎn)之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)化信息共享，包括了各子系統(tǒng)之間信息傳輸，以及遙控遙測(cè)信息、偵察信息、任務(wù)協(xié)同指令以及其他中繼中轉(zhuǎn)信息的定向化、廣播化和網(wǎng)絡(luò)化共享。信息傳輸功能是無人系統(tǒng)內(nèi)各系統(tǒng)相互配合的基礎(chǔ)，是無人系統(tǒng)融入作戰(zhàn)體系的紐帶。

（4） 信息對(duì)抗功能

主要是為完成各類作戰(zhàn)任務(wù)進(jìn)行電子對(duì)抗，包括電子干擾、電子欺騙、電子偽裝以及誘餌等電子對(duì)抗功能，可見光、紅外光電對(duì)抗功能，以及聲干擾、欺騙、誘餌等水聲對(duì)抗功能等。信息對(duì)抗是海上無人系統(tǒng)需要執(zhí)行的作戰(zhàn)任務(wù)之一，也是在復(fù)雜危險(xiǎn)的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中執(zhí)行其他任務(wù)的安全保障。

海上無人系統(tǒng)信息裝備未來發(fā)展

技術(shù)特點(diǎn)

未來海上無人系統(tǒng)信息裝備的發(fā)展，將面向信息化戰(zhàn)爭(zhēng)條件下海上無人力量直接、間接參與多樣化軍事任務(wù)，以提高海上無人系統(tǒng)信息裝備體系化能力為目的，注重戰(zhàn)場(chǎng)感知、協(xié)同共享、自主作戰(zhàn)、安全可靠，具備以下特點(diǎn)：

（1）智能化

發(fā)揮智能化自主無人系統(tǒng)不需要人員保障的優(yōu)勢(shì)，提高無人平臺(tái)在復(fù)雜自然環(huán)境、復(fù)雜電磁環(huán)境以及高危險(xiǎn)環(huán)境下的生存能力，從自主控制、協(xié)同工作、人機(jī)配合等多層面發(fā)揮信息裝備的作用和優(yōu)勢(shì)。

（2）網(wǎng)絡(luò)化

發(fā)揮信息裝備在海上無人系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的核心作用，從構(gòu)建互聯(lián)互通、網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)的原則出發(fā)，將海上無人系統(tǒng)充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)基本要素的角色。

（3） 開放式

以確保無人系統(tǒng)戰(zhàn)斗力不斷完善、加快作戰(zhàn)能力形成為目標(biāo)，注重?zé)o人系統(tǒng)信息裝備的通用性、靈活性和可升級(jí)能力，改善系統(tǒng)研制和使用效率，提高無人系統(tǒng)多任務(wù)能力。

（4） 實(shí)用化

注重先期技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和成本控制，實(shí)現(xiàn)各類有人平臺(tái)、無人平臺(tái)之間的技術(shù)共享和 繼承，充分考慮環(huán)境可靠性和無人平臺(tái)限制，充分考慮海上無人系統(tǒng)信息裝備的模塊化、集成化、多功能化要求，加快無人系統(tǒng)走向?qū)崙?zhàn)的步伐。

海上無人系統(tǒng)信息裝備信息關(guān)系主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)。

運(yùn)用構(gòu)想

海上無人系統(tǒng)信息裝備的作戰(zhàn)運(yùn)用，本質(zhì)是各類偵察感知數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)、任務(wù)控制指令、作戰(zhàn)指令等所有相關(guān)信息在單個(gè)無人系統(tǒng)內(nèi)、無人作戰(zhàn)體系中各節(jié)點(diǎn)部門間的組織形式和流轉(zhuǎn)過程，受組織關(guān)系、業(yè)務(wù)流程的頂層約束，是海上無人系統(tǒng)信息裝備發(fā)揮作用的過程。信息關(guān)系根據(jù)不同規(guī)模、不同層次的裝備體系有不同的表現(xiàn)，需要根據(jù)不同約束情況開展設(shè)計(jì)。因此，建立從單平臺(tái)、多平臺(tái)編隊(duì)、有人無人編隊(duì)三個(gè)層次，以及遙控、自主、協(xié)同等使用方式和作戰(zhàn)任務(wù)出發(fā)考慮的典型信息關(guān)系結(jié)構(gòu)十分必要。

在組織海上無人系統(tǒng)信息關(guān)系時(shí)，要充分契合所服務(wù)的無人系統(tǒng)的使命任務(wù)、作戰(zhàn)條件和方式等要求，與平臺(tái)其他系統(tǒng)和外界網(wǎng)絡(luò)充分協(xié)調(diào)。通常來說，在遙控模式和自主模式下，無人系統(tǒng)信息裝備主要針對(duì)平臺(tái)自身控制和任務(wù)開展運(yùn)行，以控制平臺(tái)運(yùn)動(dòng)、控制任務(wù)設(shè)備工作為主要目的；在無人編隊(duì)模式和與有人系統(tǒng)協(xié)同模式下，除了平臺(tái)自身控制與任務(wù)控制外，無人系統(tǒng)信息裝備還要負(fù)責(zé)與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交互和協(xié)同。但不論在哪種模式下，無人系統(tǒng)信息裝備都是按照“感知-處理-決策-行動(dòng)-感知”的總體閉環(huán)回路進(jìn)行信息組織，可見無人系統(tǒng)信息裝備的運(yùn)用是以智能決策控制系統(tǒng)為中心，圍繞其開展信息的搜集、處理和交互的。因此，在任務(wù)系統(tǒng)專業(yè)化發(fā)展的基礎(chǔ)上，從體系建設(shè)發(fā)展和作戰(zhàn)運(yùn)用的角度出發(fā)，提高決策系統(tǒng)的互操作水平，加強(qiáng)各類平臺(tái)互聯(lián)與協(xié)同，注重提高決策控制系統(tǒng)靈活性、通用性和模塊化，借鑒和共享有人平臺(tái)與無人平臺(tái)成熟技術(shù)是發(fā)展的必然要求。 ■