水下无人搜探系统装备使用模式分析

陈 强

(中国人民解放军92537部队，北京 100161)

水下无人搜探系统装备使用模式分析

陈 强

(中国人民解放军92537部队，北京 100161)

本文从搭载平台、使用水下无人航行器数量、水下无人航行器与母船相对距离、水下无人航行器搜索和探测目标的行动方式、使用人员对水下无人航行器干预程度等几个方面，并结合任务类型和性质，分析提出水下无人搜探系统装备使用模式。

水下无人航行器；搜探系统；使用模式

0 引 言

水下无人搜探系统是以搜探型水下无人航行器为主体的水下无人系统。整个系统功能由母船或岸上部分的指挥与控制功能、操作与保障功能，1 个或若干个水下无人航行器功能构成。其担负的使命任务主要是搜索和探测水下各类静止目标。

正确分析和提出水下无人搜探系统装备使用模式，是准确分析和描述水下无人搜探系统任务剖面的前提。水下无人搜探系统这类水下无人系统的装备使用，不仅要考虑系统与搭载母船的关系、系统与使用人员的关系、系统与使用环境的关系，还要考虑系统与水下无人航行器的关系、水下无人航行器与搜探对象（或目标）的关系、水下无人航行器与任务载荷的关系等。为了清晰描述这一复杂的多维问题，应从装备的不同视角和不同层次，对该类装备使用模式进行详细分析。本文分析和提出水下无人搜探系统整体和水下无人航行器的使用模式。

1 水下无人搜探系统使用模式

1.1 水下无人搜探系统使用的主体

搭载并输送水下无人搜探系统到任务海域的装备包括水面舰艇、潜艇、飞机等机动装备。水下无人搜探系统中的水下无人航行器也可从岸上直接布放使用。在任务海域使用水下无人搜探系统的主要是由若干人员组成的搜探小组，包括指挥员、系统管理员、任务数据分析员、操作和维护人员。其中，系统管理员和任务数据分析员与水下无人搜探系统的交互信息量比较多，时间比较长，责任相对重要，而指挥员的责任最重要。搜探小组是水下无人搜探系统使用的主体。

1.2 按照水下无人搜探系统搭载平台

按照水下无人搜探系统搭载平台，可分为岸基、水面舰艇、潜艇和飞机使用模式。水下无人搜探系统主要在平时执行任务，战时执行任务较少，

1） 对任务时间要求较高、隐蔽性要求不很高的任务，采用水面舰艇使用模式较好。

2） 对任务时间要求不很高、隐蔽性要求高的任务，采用岸基或潜艇使用模式较好。但是，岸基使用受水下无人航行器续航力的限制，任务海域太远将难以使用；潜艇使用一方面会受到与潜艇任务冲突和使用风险的限制，另一方面会受到布放回收时间慢的限制。由于水下无人航行器航速和潜艇安静航速相对较低，他们完成任务需要时间较长。

3） 对任务时间要求高的任务，采用飞机使用模式较好。但是，飞机布放水下无人航行器后无法回收。采用飞机将水下无人搜探系统运输到舰艇港口，再由水面舰艇转运出航的使用模式，可视为水面舰艇使用模式。

1.3 按照使用水下无人航行器数量

按照使用水下无人航行器的数量，可分为单个水下无人航行器使用模式和多个水下无人航行器使用模式。单个水下无人航行器使用模式，是指一个水下无人航行器在一个特定区域内，对一个或多个目标的搜索与探测，或对一个或多个目标的水下作业。多个水下无人航行器使用模式，是指多个水下无人航行器在一个或多个特定区域内，对一个或多个目标的同时搜索与探测，或对一个或多个目标的同时水下作业。

按照多个水下无人航行器使用时协同活动所处的层级，可分为多个水下无人航行器任务协同、行动协同和动作协同。任务级协同，是指多个水下无人航行器在搜探行动时，在时间上没有非常严格的时间同步性要求，在空间上没有无缝的区域覆盖要求，即相互间没有时间和空间的紧密关联性，系统只注重各自分配任务的完成结果。行动级协同，是指多个水下无人航行器在搜探行动时，在时间和空间上保持一定的协调性，如保持一定的编队队形。为了保持行动级的协调，水下无人航行器之间需要通过水声通信链互传信息，并按照行动规则保持相对位置、航向和深度。动作级协同，是指多个水下无人航行器在实施搜探行动时，在时间和空间上的动作要有协调性，如同时打开侧扫声呐和合成孔径声呐，按时间顺序先打开声信标探测仪，再打开成像声呐等。

1.4 按照水下无人航行器与母船相对距离

按照水下无人航行器与母船相对距离，可分为“近距”使用模式和“远距”使用模式。

1） 近距。相对距离在高速水声通信链通信距离以内，母船与水下无人航行器关系紧密，如为保持位置和航向相对固定，母船采取伴航、低速机动、动力定位或定点锚泊等方式。水下无人航行器与母船采用近距水声通信链或近距无线电通信链互传信息。

2） 远距。相对距离大于高速水声通信链通信距离，如短波无线电通信距离或卫星通信距离，此时，母船与水下无人航行器关系松散，母船机动不受限制。水下无人航行器只能浮在水面，采用远距无线电通信链或卫星通信链与母船互传信息。

1.5 按照搜索和探测目标的行动方式

按照水下无人航行器搜索和探测目标的行动方式，可大致分为区域“粗略”搜探模式和定点“精准”搜探模式。

1） 区域“粗略”搜探模式。是指水下无人航行器按照任务计划对一个区域内的目标进行的预先搜探，以获取目标的位置和粗略图像信息，为后续“精准”搜探提供支持。

2） 定点“精准”搜探模式。是指水下无人航行器按照任务计划或机内设备激励对某个位置的点目标进行的详细探测，以获取更为详细的目标图像信息。该点目标通常是经人工或其他传感器判定的疑似目标。

1.6 按照使用人员对水下无人航行器干预程度[1]

按照使用人员对水下无人航行器干预程度，可大致分为以下几种模式：

1） 全自主模式。是指水下无人航行器从布放后到回收前，始终自动运行，使用人员在必要情况下向水下无人航行器发出指令。

2） 半自主模式。是指水下无人航行器按一定规则（如按时间间隔、发生异常情况等）向使用人员报告情况，使用人员根据报告情况提出处理意见，水下无人航行器按照使用人员的反馈意见，自主制订新的行动规划，解决异常情况和/或执行新的行动计划。

3） 远程控制模式。使用人员在水下无人航行器行动前，审查所有行动，但不直接操作水下无人航行器。

4） 电视遥控模式。是指使用人员利用视频和/或其他传感器，通过“持续”的通信方式（如光缆通信）直接控制水下无人航行器，如连续直接遥控操作水下无人航行器的推进器、舵、水下机械手等执行机构和水下电视等传感器，水下无人航行器没有主动动作。该模式如同有缆无人潜器（ROV）使用模式，除了不需要母船供电。

1.7 与母船相对距离和任务组合的使用模式

水下无人搜探系统在任务海域执行任务时，因任务类型不同，水下无人航行器与母船的相对距离会不同。执行面向防险救生的水下目标搜探任务时，水下无人航行器与母船相对距离属于“近距”。执行面向水下侦察的水下目标搜探任务时，水下无人航行器与母船相对距离将根据隐蔽性要求确定，在我控海域或大洋敏感海域，水下无人航行器与母船相对距离可以采用“近距”；在敌控海域如敌近岸海域，水下无人航行器与母船相对距离应采用“远距”。执行面向水下特种任务的水下作业任务时，水下无人航行器与母船相对距离将根据任务类型确定，对位置和属性确定的水下设施或装备等水下静止目标，实施投放水下炸弹爆破作业任务，水下无人航行器与母船相对距离可以采用“远距”；使用水下机械手对水下目标实施水下作业这类任务，水下无人航行器与母船相对距离必须采用“近距”，以便通过水声通信链或光缆通信链传输声学或光学图像，使用人员根据现场水下环境和目标图像信息，对水下无人航行器设备如水下机械手实施电视遥控操作。

1.8 人员干预程度和任务组合的使用模式

目前国内外水下无人航行器大多采用半自主和远程控制模式。全自主模式技术上还不能完全实现，电视遥控模式会降低作业效率，丧失水下无人航行器的优势。采用何种使用模式，与水下无人航行器任务类型和任务性质有很大关系。本文从实用角度，针对搜探任务的特点对该问题概略加以分析和描述。水下无人搜探系统承担任务性质不同，对水下无人航行器的自主能力要求不同。简单任务，可以采用半自主模式，也可以采用远程控制模式或电视遥控模式。通常能够采用半自主模式的，应尽量采用半自主模式，而不用远程控制模式或电视遥控模式，以降低母船和水下无人航行器的联系，减少人员工作强度，降低人员操作失误，提高装备作业效率，提高任务隐蔽性，防止敌方实施通信干扰。复杂任务，可以采用半自主模式，也可以采用远程控制模式或电视遥控模式。通常采用远程控制模式或电视遥控模式，可以确保任务的成功性，特别是在自主能力比较低，且需要借助人员识别、判断和决策这类任务，将只能依靠远程控制模式或电视遥控模式。能否采用半自主模式，取决于任务的复杂性、水下无人航行器自主能力和自主技术水平。对复杂性较低的任务，可以采用半自主模式，如按照任务计划对确定位置和属性的水下目标投放水下炸弹进行水下爆破作业的任务等。对复杂性高的任务，只能采用电视遥控模式，如水下无人航行器使用水下机械手对水下目标实施水下作业的任务等。

2 结 语

本文仅分析和提出了水下无人搜探系统整体和水下无人航行器的使用模式，实际上水下无人搜探系统使用模式和任务载荷、导航系统、指挥控制系统的能力大小有很大关系。因此，还应该在详细分析任务载荷、导航系统和指挥控制系统的工作原理、功能和性能基础上，对水下无人搜探系统使用模式作进一步的详细分析。

[1]ASTM F2541《Standard Guide for Unmanned Undersea Vehicles Autonomy and Control》, 2007.

Analysis of equipment application mode for search and detection system of UUV

CHEN Qiang
(No.92537 Unit of the PLA, Beijing 100161, China)

This paper proposed equipment application mode for search and detection system of UUV by the analyzing many aspect from carry platform, number of application UUV, relative distance between UUV and carry platform, UUV action mode of search and detection target, client intervention degree to UUV etc, and It is combined with kind and character of task.

UUV；search and detection system；application mode

E925.2

：A

1672-7619(2017)01-0137-03doi：10.3404/j.issn.1672-7619.2017.01.028

2016-04-28；

: 2016-07-26

陈强(1961-)，男，研究员，研究方向为水下无人系统专业。