美国积极研发适用于无人系统的水下目标探测载荷.docx
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1、美国积极研发适用于无人系统的水下目标探测载荷目录编者按11 .适用于无人系统搭载的小型探测载荷22 .适用于无人-无人、有人-无人平台协同探测的载荷33 .适用于无人平台集群的探测载荷34 .美国典型海底预置武器项目44. 1. 海德拉(Hydra)项目54.2. Hydra项目的优势: 64. 3.有能力在未来容纳更多的有效载荷64.3. 1.有效载荷(UFP)项目 64. 3. 2.分布式敏捷反潜系统(DASH)84. 3. 3.深海导航定位系统(POSYDON)94.4.小结105.水下无人系统发展现状及其关键技术105. 1. UUS发展现状105. 1. 1.国外研究现状105.1.
2、2.国内发展现状205.2. UUS关键技术215.2. 1.自主航行技术215.2.2,水下数据链通信技术235. 3.小结24参考文献24编者按无人系统可进入有人平台拒入的区域,增大前出范围,执行水下目标探测任务。美国正不断加大经费投入,研发适用于无人系统搭载的水下目标探测载荷,执行水下战任务。1 .适用于无人系统搭载的小型探测载荷发展适用于无人机搭载的小型声纳载荷。2021年2月美媒披露,斯坦福大学开发了一种新型航空声纳一一光声机载声纳系统。该声纳通过光声效应形成声源,声源发出的声波经过目标反射形成目标回波,目标回波穿透水和空气之间的界面在空气中传播,使用高灵敏度的空气耦合电容式微机械超
3、声换能器(CMUT)捕获空气中传播的目标回波,接收后进行后处理,生成水下目标的图像,适用于无人机等小型飞机,可探测潜艇、水雷及其他水下目标。(5)机灯在学僧总M悌需(4)透过水童立目标将发在空中代科co 瀛gc应产生厘发图1光声机载声纳系统原理示意图研发无人系统载小型传感器网络。2014年,美海军开始研发首型察打一体无人水下作战系统水下蜘蛛,以大排量无人潜航器为主体平台,携带4枚小型鱼雷及8对智能传感器节点,最大航速6海里/小时,续航力超过30天,可通过水面舰或者潜艇隐蔽部署在重要港口、关键航道周边。抵达作战区域后,水下蜘蛛自主向4个方向布设8对被动声纳线列阵,如同蜘蛛布网,自主探测、定位、识
4、别水下目标,携带鱼雷,可对敌舰艇实施快速精确打击。图2“水下蜘蛛”示意图发展适用于无人机搭载的小型磁探仪。无人机有效载荷搭载能力有限,而常规磁探仪质量较大,远超无人机的负载能力。波音公司委托加拿大航空电子设备公司(CAE)开发轻质磁探仪MAD-XR,质量为1.5kg,传感器尺寸为(D15cmx24cm, MAD-XR样机于2013年飞行测试成功,20152016年进行合格性测试。2 .适用于无人-无人、有人-无人平台协同探测的载荷开发适用于无人潜航器的小型声源。2018年2月,美国DARPA授予合同研发分布式声源网络,由大量无人潜航器搭载声源组成发射器,既可以提高信噪比,还可以在接收端汇聚声源
5、的能量,改善了传统的相控阵声纳由一组固定的发射基阵物理连接而成,布线繁琐,不便于部署和阵列孔径重新配置的问题,2019财年完成研发工作,现技术已经转化到海军。研制潜艇/无人潜航器双基地探测载荷。2017年7月,移动舷外指挥、控制、途径项目正式启动,主要任务是设计高效的声纳系统,最大限度地提高潜艇及UUV的探测范围、目标识别和跟踪能力,此外还发展和验证潜艇与UUV间可靠的隐蔽通信能力,使潜艇能够远程控制UUV执行任务。该项目于2019财年完成技术研发。3 .适用于无人平台集群的探测载荷发展适用于无人潜航器集群的探潜载荷。美国研发了近海水下持久监视网(PLUSNet),由传感器阵列和无人潜航器集群
6、组成,利用俄亥俄级巡航导弹第3页共26页核潜艇搭我和布放,能对西太平洋1万平方公里海域内的常规潜艇实施数月乃至数年探测。二三一图3 近海水下持久监视网”关键组成示意图传感器阵列包括一条水平矢量水听器阵、一条垂直水听器阵、两个完全相同的电场传感器,用于敌方潜艇的初步探测和定位,并与移动的无人潜航器集群协同探测。移动的无人潜航器集群主要包括:四个水下滑翔者、两个蓝鳍-21 一个海马无人潜航器。水下滑翔者用于环境采样,并作为网络节点间及网络与外部的通信中继;蓝鳍-21和海马用于潜艇探测、识别、定位、跟踪。发展适用于编队水下防御的无人潜航器集群探潜载荷。美国研发了分布式敏捷反潜系统(DASH),包括浅
7、海、深海两套系统。浅海系统由数十架无人机组成集群,利用无人机携带的非声传感器采用自上而下的探测方式,搜集潜艇尾流等非声学特征而探潜。深海系统由固定式可靠声学路径系统(TRAPS)和移动式猎潜系统(SHARK)组成,可靠声学路径系统应用固定声纳节点在深海对潜艇实施大面积覆盖探测,猎潜系统由数十个搭载主动声纳的UUV组成集群,在深海探测、跟踪,两系统相互配合,固定式可靠声学路径系统和其他探潜系统探测到潜艇后,由猎潜系统继续进行探测、跟踪。4 .美国典型海底预置武器项目海底预置武器作为一种未来新型的水下攻防武器装备,将无人机、无人水下航行器、导弹及鱼雷等作战装备预先放置于大陆架、岛链等敏感海域并进行
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