探索多系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)概念，從全作戰(zhàn)域加強(qiáng)海洋控制能力

為了維持美海軍在對(duì)抗激烈廣闊海域的海上優(yōu)勢(shì)，DARPA通過推動(dòng)跨域海上監(jiān)視與瞄準(zhǔn)（CDMaST）項(xiàng)目來(lái)探索新型海洋系統(tǒng)之系統(tǒng)（Systems of Systems，SoS）作戰(zhàn)概念。2017年9月DARPA發(fā)布了CDMaST項(xiàng)目第二階段廣泛機(jī)構(gòu)告知書（BAA），將開展工程化研究。該項(xiàng)目旨在促進(jìn)空中、水面、水下的指揮、控制、導(dǎo)航定位和授時(shí)、通信、傳感、武器和后勤等領(lǐng)域的發(fā)展，并將這些功能分散到多種低成本、可升級(jí)的空中/水下平臺(tái)，構(gòu)建一個(gè)由有人和無(wú)人系統(tǒng)組成的分布式跨域作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以此來(lái)維持美軍對(duì)作戰(zhàn)海域的控制權(quán)。CDMaST項(xiàng)目于2015年11月啟動(dòng)，通過第一階段工作，DARPA已經(jīng)完成了海上SoS概念體系架構(gòu)開發(fā)；第二階段將對(duì)技術(shù)和作戰(zhàn)的可行性進(jìn)行試驗(yàn)分析，并重點(diǎn)對(duì)反潛戰(zhàn)和反水面作戰(zhàn)架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)和驗(yàn)證。

此外，美海軍還依靠黑翼潛射無(wú)人機(jī)作為通信中繼，拓展水下無(wú)人系統(tǒng)跨域感知能力。黑翼無(wú)人機(jī)是美國(guó)航空環(huán)境公司在彈簧刀無(wú)人機(jī)基礎(chǔ)上研發(fā)的一種管式發(fā)射小型無(wú)人機(jī)，配有先進(jìn)的微型光電／紅外傳感器、一體化慣性／GPS自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)和Link 16數(shù)據(jù)鏈，能夠?yàn)闈撏?、UUV和其它飛行器提供信息中繼，可從水下由潛艇或UUV發(fā)射。近年來(lái)美國(guó)海軍不斷推動(dòng)黑翼無(wú)人機(jī)的研發(fā)和采購(gòu)工作，以期實(shí)現(xiàn)水下無(wú)人系統(tǒng)跨域獲取目指信息的能力。美海軍水下戰(zhàn)中心于2017年10月授予美國(guó)航空環(huán)境公司一份250萬(wàn)美元的合同，用于采購(gòu)黑翼無(wú)人機(jī)，首批預(yù)計(jì)2018年5月交付。

黑翼無(wú)人機(jī)通信中繼示意圖

03 攻關(guān)水下關(guān)鍵技術(shù)，提升水下無(wú)人系統(tǒng)作戰(zhàn)效能

大力發(fā)展水下通信技術(shù)，增強(qiáng)水下無(wú)人系統(tǒng)信息獲取能力

由于海洋水體的特殊性，水下作戰(zhàn)平臺(tái)之間以及與水面上平臺(tái)和中心的通信都存在許多問題，很難滿足未來(lái)水下作戰(zhàn)對(duì)信息傳遞的需求。美軍近年來(lái)連續(xù)啟動(dòng)水下通信技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，推動(dòng)水下光學(xué)、聲學(xué)和無(wú)線電通信技術(shù)發(fā)展。

模塊化光學(xué)通信（OCOMMS）載荷項(xiàng)目旨在尋求一種光學(xué)全雙工通信載荷實(shí)現(xiàn)空中水下平臺(tái)間的跨介質(zhì)通信和水下平臺(tái)間的通信，這種光學(xué)通信方式的數(shù)據(jù)通信速率高，且具有低截獲概率和低探測(cè)概率（LPI/LPD）特性。美海軍空間與海戰(zhàn)系統(tǒng)司令部于2017年3月發(fā)布模塊化光學(xué)通信（OCOMMS）載荷項(xiàng)目公告。

水下多聲傳感器可靠配置異構(gòu)集成網(wǎng)絡(luò)（SEA-URCHIN）項(xiàng)目將先進(jìn)物理層算法引入水下通信調(diào)制解調(diào)器，使用多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將傳感器信息及時(shí)傳送到信息中心，以提高水下聲通信的可靠性和覆蓋范圍。DARPA于2017年3月選擇以色列航空工業(yè)公司（IAI）開發(fā)SEA-URCHIN項(xiàng)目。

機(jī)械天線（AMEBA）項(xiàng)目旨在利用特低頻（ULF）和甚低頻（VLF）無(wú)線電波能夠水、土壤、巖石、金屬和建筑材料的優(yōu)異穿透與繞射性能，實(shí)現(xiàn)軍用遠(yuǎn)程通信。ULF通信將使在水下作業(yè)的有人和無(wú)人平臺(tái)之間進(jìn)行直接通信以及發(fā)送數(shù)據(jù)、文本甚至語(yǔ)音成為可能。2017年8月，DARPA陸續(xù)向6家承包商授出了AMEBA項(xiàng)目第一階段研發(fā)合同，標(biāo)志著該項(xiàng)目正式啟動(dòng)。

機(jī)械天線項(xiàng)目示意圖

研發(fā)水下充電技術(shù)，延長(zhǎng)水下無(wú)人系統(tǒng)工作時(shí)間

美國(guó)海軍于2017年3月向航空噴氣洛克達(dá)因公司授出合同，發(fā)展用于UUV水下無(wú)線充電的電力與能源管理系統(tǒng)，該合同美海軍研究局（ONR）前沿部署能源與通信前哨（FDECO）項(xiàng)目的一部分。該管理系統(tǒng)能使UUV不必航行至港口或艦艇附近就能進(jìn)行無(wú)線充電和數(shù)據(jù)的上傳下載。

美海軍空間與海戰(zhàn)系統(tǒng)司令部太平洋中心于2017年8月底表示正在研發(fā)可以在水下為UUV無(wú)線充電的技術(shù)。該技術(shù)以共振無(wú)線充電為基礎(chǔ)，利用共振的方式傳遞能量，可以為一個(gè)擁有相同頻率接收器的物體充電，不過在水下充電需要考慮海水傳導(dǎo)能力較弱的問題。該中心還在研發(fā)可為不同尺寸UUV充電標(biāo)準(zhǔn)化的水下充電站。該技術(shù)的成功應(yīng)用將延長(zhǎng)UUV的工作時(shí)間，極大拓展UUV的任務(wù)范圍并更好的保障其安全。

利用水下無(wú)人系統(tǒng)探潛，保障己方作戰(zhàn)平臺(tái)的安全性

隨著潛艇隱蔽性的不斷提高，水下探潛也成為UUV的主要作戰(zhàn)任務(wù)之一。2017年7月，DARPA授予BAE系統(tǒng)公司移動(dòng)舷外隱蔽通信和方法（MOCCA）項(xiàng)目第一階段合同，用以發(fā)展利用UUV的新型聲吶探潛技術(shù)。

MOCCA項(xiàng)目將研發(fā)一種主動(dòng)聲吶系統(tǒng)，由UUV攜載小型主動(dòng)聲源發(fā)射聲波，再利用潛艇檢測(cè)設(shè)備監(jiān)聽回波信號(hào)；同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)潛艇位置隱藏、遠(yuǎn)距離的探測(cè)跟蹤潛艇對(duì)UUV的指揮控制，項(xiàng)目還將研發(fā)潛艇與UUV間可靠的隱蔽通信技術(shù)。DARPA于2016年1月公布MOCCA項(xiàng)目，第一階段將主要進(jìn)行聲吶系統(tǒng)及通信概念的初始設(shè)計(jì)。

結(jié)束語(yǔ)

2017年，美國(guó)從部署、裝備和技術(shù)等多方面促進(jìn)自身水下無(wú)人系統(tǒng)的發(fā)展，尤其是成立專門的水下無(wú)人系統(tǒng)作戰(zhàn)編隊(duì)并參與實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用，表明其水下無(wú)人系統(tǒng)已具備較成熟的作戰(zhàn)能力。未來(lái)，美國(guó)將在繼續(xù)發(fā)展裝備和技術(shù)的基礎(chǔ)上更多地研究水下無(wú)人系統(tǒng)的作戰(zhàn)使用，探索新型水下無(wú)人作戰(zhàn)模式，這將為水下作戰(zhàn)和海上作戰(zhàn)帶來(lái)革命性的變化。

作者：北京海鷹科技情報(bào)研究所 王雅琳 文蘇麗 來(lái)源:《無(wú)人系統(tǒng)技術(shù)》2017年第6期

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