一、引言
无人水面艇（USV）也称为水面机械人，做为一种智能职责平台，具备海上自决处境感知、认知与行动才能，跟着船舶策画、自决导航、飞行节制、无线通讯和人为智能等专科范围的进展，在国表里渐渐投入现实应用阶段，可承当海洋资本探测、海洋处境视察、海洋输送、海上察看与搜救、背叛雷与反潜、火力打击等职责。美水师的无人水面艇整体筹办了七类做战任务：囊括背叛雷、反潜、海上平安、海面做战、特种做战、电子战和海上拦挡做战。当前美国、以色列、欧洲与日本等西方国度的无人水面艇技巧水准较高，而国内的无人水面艇研发与应用尚处于起步阶段。
水面靶标为反舰兵戈海上飞行实验供给水面摹拟舰船对象，给反舰兵戈供给水面舰船的雷达散射特点、雷达辐射特点、红外特点及以上复合特点摹拟；同时为脱靶量丈量、过靶实况等视察设备和百般舰载主被迫电子干预设备供给装配平台，实现反舰兵戈的过靶段的视察职责和抗干预功用稽核。靶标停止海上实验保证时无人值守，其靶载设立的职掌均为位于大陆遥控站或母舰上的职掌人员遥控职掌。水面靶标使历时做为海面稳固靶或许灵动靶操纵，在灵动靶情状下为人为遥控飞行。
二、无人水面艇在水面靶标潜在应用
由于海上操纵处境的一致性以及办事时无人值守的共通特点，无人艇技巧特点应用于水面靶标上有其先天的上风。格外是当前的水面灵动靶，现实上已完备无人水面艇的雏形，无人艇所完备的自决才能不但恰当于水面靶标应用局面和操纵须要，况且也许补救当前水面靶标存在的不少不够。如图1所示，欺诈无人艇关系技巧抬高水面靶方位保证才能有广漠的应用途景。
图1无人艇在布靶海疆应用图示
⑴水面灵动靶。当前的灵动靶，可是将报废舰船的飞行节制系统改装为遥控方法后，再加装无线通讯信道，海上实验保证时灵动靶由人为职掌，左近有拖船伴航，飞行至布靶海疆后，灵动靶操船人员再跳帮至拖船上，经过遥控末端对灵动靶遥控，灵动靶编队节制也是在遥控末端预先编程实行。
以上实验形式在较差海况下功课坚苦，海上人职办事强度大，实验现场随百般工况变动的适应性较差。将无人艇技巧应用于灵动靶，可抬高灵动靶的灵动性和多靶标编队供靶才能。水面灵动靶不用再沿海上稳固航路飞行，也许按照实验规矩和现实海上态势自上停止航路筹办；欺诈集群协同的多对象灵动靶，编队摹拟更为传神，为实验的布局履行供给了更为灵动的技巧履行，也许更好地实现反舰兵戈对海上编队的打击稽核职责。
⑵反舰兵戈末弹道视察平台。反舰兵戈打击水面靶方位末弹道丈量，关于审定兵戈的末制导精度、评价引战协做效用和断定杀伤成绩起着关键的影响。往常末弹道视察设立均装配在靶标船体上，不管是雷测依然光测张望视线均受限，且在实验中由于兵戈直接射中船体消耗较大，实验费效对比低。假使将末弹道视察设立做为职责载荷装配在低对象特点的无人艇上，定点泊岸在靶标船体范围停止视察，不管是选用雷测或光测机谋，都可拔取最好的视察阵位而防备被兵戈直接击中，以做到较高的效费比。
⑶舷外电子干预平台。水面靶标为平台停止抗干预实验，是靶场繁杂电磁处境装备的一部份，当代海上电子战是系统与系统、编制与编制之间的对立。以美航母战争群反导做战的做战才能为例，长途全方位、大纵深、多条理的军力摆设是其电子战系统配系的特点。在对反舰兵戈停止抗干预海上飞行实验时，可将无人艇做为有源或许无源干预的装配平台，在反舰兵戈探求、打击水面靶方位周全飞行历程中，有方针地履行有源抑制、诈骗，无源质心、冲淡干预，到达兵戈系统抗干预稽核的方针。由于当前现役的舷外有源电子干预方法百般，比如可控式NULKA、拖曳式TOAD、飘荡式SSQ-95、助飞式FLYRT和扔掷式Siren等有源钓饵，欺诈无人艇做为平台搭载舷外有源干预设立摹拟处所的有源钓饵，具备干预航路可控、可屡屡反复操纵和试后复盘剖析便利的奇特上风。
⑷实验海疆局面与水文视察。在海上可永劫间牢固地停止反复型办事是无人系统的长处之一，欺诈无人艇职责航迹点动态及时设定、高精度航迹跟踪等成效，停止实验前预订海疆的水文与局面精巧视察，抬高视察的的确率与及时性，为实验决定供给牢固根据。
⑸布靶海疆警觉、察看与搜救。为了防备浮现海上误击变乱，布靶海疆四面会有确定的军力停止警觉察看，防备商船或渔船不料投入危险海疆。为了俭朴人力、物力，欺诈无人艇实现扫海职责，实行警觉、告警和驱离功课；其它当有不料海上变乱产生时，欺诈无人艇灵动才能强的特点，实行人员搜救或危险地域抵近侦查，都不失为可行的技巧处分路径。
三、水面靶标范围无人艇关键技巧
无人水面艇的中枢策画绳尺是对象职责指示策画，在艇型策画和舱室安排方面，不用思虑人的承担才能与恬静度，其技巧特点和进展潜力与水面靶方位海上实验须要高度合乎。不过，无人艇假使要在水面靶标范围投入现实操纵，还须要处分波及的关键技巧题目。
⒈无人艇对象特点节制技巧
关于无人艇的对象特点节制主若是对其雷达散射特点的摹拟与节制。无人艇的对象特点节制应从艇型策画、艇载职责载荷装配统一思虑，经过对艇体的归纳优化安排来实行。
无人艇做为灵动靶使历时，摹拟对象是中袖珍水面做军舰艇的雷达散射和行动特点，正常用角反射体组合来到达雷达散射特点摹拟的方针；不过由于艇体几多尺寸有限，假使雷达散射面积摹拟请求较大，则可采取RCS积极增加摹拟技巧，摹拟成绩复现包罗舰船对象音信和处境音信的雷达回波记号中。
无人艇做为靶区视察平台或许舷外有源电子干预平台使历时，在水面靶标左近灵动飞行，为了防备艇体的对象特点影响反舰兵戈诱掖头的探求与跟踪，须停止雷达散射隐身策画。无人艇雷达隐形策画的根本过程以下。
⑴肯定无人艇雷达隐身策画对象，给出诱掖头雷达威迫地域、办事频段和入射仰角局限请求，肯定艇体需做隐形策画的方位角和俯仰角局限；
⑵按照诱掖头办事频段和无人艇形状特色，对无人艇形状停止RCS谋划；
⑶遵从职责载荷安排和加工工艺请求，实现整艇策画和非滑润表面光顺管教和合并；
⑷对艇体非凡搭载载荷部位停止个别主散射源隐身优化策画，对特定散射强点部位停止雷达吸波材料摆设，谋划全摆设下整艇的雷达散射截面；
⑸停止须要的艇体缩比模子或全尺寸陆上、海上RCS测实考证。
⒉通讯保证
无人艇的通讯对象囊括岸基（或母舰）赞成系统、其余无人与有人平台；通讯机谋首要囊括微波通讯、卫星通讯和水声通讯，其它，斗极短报文通讯也可应用在救急通讯方面。通讯系统是毗连艇载自决飞行系统和岸基赞成系统（母舰）的桥梁，具备高低行错的称、高带宽和低延时等请求。下行数据为母舰对无人艇的遥控指令音信；上行数据为艇本身办事形态以及导航雷达、光电载荷等感知传感器音信，由于上行数据囊括洪量的设立办事和雷达图象、视频等传感器音信，需先停止音信集成合并后再停止收缩传输。
关于微波信道，由于无人艇的通讯天线高度受限，海面引发的多径式微对通讯原料影响很大。当前无线数据传输采取的对立多径法子首要有扩频技巧、OFDM技巧和SC-FDE单载波频域平均等技巧。扩频技巧在窄带系统中对比罕用，技巧老练，可在上行链路中操纵；下行宽带系统中可采取OFDM或SC-FDE技巧。关于卫星通讯信道，通讯间隔不受束缚，然而受无人艇平台束缚较大，需处分卫通设立装配与对艇体摇曳敏锐题目。为了在不同的工况下维持无人艇通讯通顺，应按照数据类别和及时性请求，艇载通讯载荷可智能抉择数据的发送路径，也即是智能路由抉择技巧。
无人艇自组网技巧，囊括无人艇编队之间内部的自组网、无人艇与其余有人/无人平台的自组网技巧，请求无缝融入现有的实验测控网和通讯网中。无人艇也许平安波动地自决编队飞行并预期实现实验职责，在很大水准上取决于无人艇之间对艇体行动数据、外界传感器、职责载荷等音信的互通和互职掌水准，请求优化无人艇无线自布局网络协定，开展组网节制、网络办理和通讯平安防备等设备研发，在此方面基于MIMO形式的MESH通讯技巧已获得现实应用。其它，还需处分无人艇与其余平台的异构组网技巧，实行陆海空天潜异构平面组网，为有人/无人平台协同态势感知、指示决定等实验行动的布局履行供给支柱。
⒊飞行处境感知与自决决定
水面靶标摹拟对象为做军舰艇，应用在此局面的无人艇监测对象主若是靶区海疆的海面对象。当前采取的外界处境传感器囊括导航雷达、毫米波雷达、激光雷达、光电载荷、AIS和缓象站等百般类别传感器设立，实行确定间隔局限内的海面对象探测。无人艇基于每种传感器的探测特点对特定对象停止探测、跟踪、区别等由粗至精的合并管教，再贯串电子海图和艇内组合导航单位音信，装备水面处境立身形势图，实行无人艇对飞行范围处境自决、的确完好的认知，在此根本上才气的确神速停止飞行筹办、自决飞行节制与自决避碰等职掌。
不过与其余无人平台无人车、无人机等比拟，无人艇所处的海洋处境更为繁杂多变，具备动态、谬误定和繁杂性，尤为是在顽劣的海况下飞行时具备其非凡性，在处境感知方面也更为地坚苦，除了受海上光照、能见度成分等影响外，还面对非凡挑战，如艇体猛烈起伏摇曳、海面对象可观性弱与标准变动大、浪花飞溅与不规矩海岸线外来干预等坚苦；而当前百般艇载传感器根本上是从其余应用的现有产物中拔取操纵，很少按照现实操纵处境与探测须要停止针对性的策画与研发，更为剧了对飞行处境感知的坚苦。
同时，国内无人艇基于多传感器的在时候和空间上深入融正当论、推行应用均尚未老练，是以当前在较繁杂飞行处境中，齐全仰仗无人艇自决平安牢固飞行在短时候内技巧上尚没法实行。因而在繁杂情状下，无人艇就须要依靠岸基赞成系统赐与智能决定和关系布景学问赞成，在贯串岸基赞成系统根本上装备无人艇智能处境感知与音信合并、危险预警模子和理论，在此方面硬件前提已完备，可由实验指示节制重心承当。岸基赞成系统经过无线通讯信道获得无人艇范围静、动态对象以及飞行前提，再停止智能合并有关剖析，应用深度进修、学问库、情形谋划等智能理论，协助无人艇停止智能决定，并同时向无人艇供给飞行海疆海况与局面赞成。
⒋海上布放与回收技巧
跟着向蓝海水师进展和反舰兵戈射程的抬高，无人艇需搭载在母舰上在远海实行实验职责。母舰欺诈牢固的布放与回收安设，实现高海情下无人艇的收放功课积极化，不需职掌人员下水停止协助吊放职掌，对抬高无人艇的可用率和实验效率有紧要意义。
当前国表里无人艇采取的收放技巧首要有三种：吊放式、艉滑道式和坞舱式。吊放式收放技巧囊括艉部吊放和舷侧吊放，应用较为广泛，布放可欺诈电磁阀开关与吊钩摆脱；回收则较为繁杂，首先经过弹射机构把弹射头和引线从艇上自决节制弹出，尔后云台机构节制弹射机构的姿势保证把弹射头和引线弹到母船上，尔后对接机构把艇体与母船对接并起吊。艉滑道式经过滑道安设实现无人艇收放功课，回收时抉择符合冲排机遇，无人艇以高于母舰航速投入艉部滑道，经过滑道前哨拦阻索与艇艏挂钩机构挂接，拦阻缓冲机构汲取无人艇冲排动能，使其在短间隔内遭到拦阻而中止；布放时无人艇由电控机构翻开挂钩，艇艏与拦阻索离开摆脱后下滑至水面。坞舱式收放技巧将无人艇保存在母舰坞舱内，布放前翻开舱门向舱内灌水，在托架上的无人艇浮起后翻开锁定安设，人为遥控其驶离托架；而回收功课程序与上述历程相悖。
吊放式收放技巧对母舰航速、海况适应性较差，平安性较低，但由于保守习惯，海上功课舰船往常多半采取此种方法，不需对母舰船体做大的变换，当前洪量采取且接续进展；坞舱式收放技巧受航速、海况等成分的影响较小，但对船体空间布局请求高；艉滑道式收放技巧在适应海况、空间须要、母舰航速、可职掌性等方面归纳呈现更好，更恰当于无人艇收放须要。这就请求以来的实验保证舰策画制作时归纳思虑各型无人艇收放须要，策画专用的无人艇收放安设。
四、结语
综上所述，水面靶标实验须要与无人艇的先天技巧特点高度合乎，在此范围有广漠的进展前程。以来应以水面靶方位海上实验须要为牵引，自创西方国度无人艇关系装备阅历与技巧，停止整体筹办，在无人艇型谱、艇载设立和职责载荷、岸基赞成系统和母舰保证设备等方面增强顶层策画与准则化办事，霸占关键技巧，论证装备先进牢固的专科艇载感知传感器和职责载荷，渐渐进展老练牢固的自决节制与感知理论编制和技巧架构，持续抬高无人艇自决节制才能、处境感知和智能化水准，加快增进把无人艇技巧转折为水面靶标保证才能。
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文/王海涛刁世伦，来自队伍43分队。第一做家王海涛，男，硕士，高等工程师，探索方位为战地处境与对象特点及海上靶场测控技巧；第二做家刁世伦，男，工程师，探索方位为海上靶场测控技巧。文章来自《舰船电子工程》（年第6期），参考文件略，用于进修与交换，版权归做家及出书社共通占有，转载也请备注由“溪流之海洋人生”