Unmanned Surface Vehicles (USV), Autonomous Surface Vehicles (ASV), Unmanned Underwater Vehicles (UUV), Autonomous Underwater Vehicles (AUV) and Remotely Operated Vehicles (ROV),
无人驾驶或无人水面航行器是指无需任何人员操作即可在水面或水下航行的机器人航行器。它们可以由远程控制、自主运行,或两者结合使用。

无人水面舰艇

无人水面艇(USV)可用于各种海洋和海上作业,包括军事情报、监视和侦察(ISR)、测绘、科学研究和环境监测。它们可能是独特的设计,也可能是在有人驾驶船舶的基础上进行改装,以实现远程操作。

无人水面艇(USV)可配备多种不同的传感器和有效载荷,包括雷达、声呐、化学传感器、水样采集器和武器装备。自主式无人水面艇(也称自主水面艇,ASV)可能具备海洋人工智能能力,以辅助其自主导航和避碰。

海底系统公司的自主无人水面航行器

无人水面航行器(USV)

无人水面艇(USV)是一种无需人员操作即可在水面航行的水上船只。最初,无人水面艇是通过对原有载人船只进行无线电遥控改造而制成的,如今已发展出多种专用无人水面艇。与浮标相比,无人水面艇用途更广泛;与载人船只相比,其成本更低,因此在各种海洋应用中广受欢迎。

泰莱达因海洋公司 Q-Boat 1250 便携式无人水面艇

无人水面舰艇应用

无人水面艇可以连接成一个集群,单个水面艇可以作为通信或传感器网络中的一个节点,从而增强其作战能力,用于扫雷或巡逻等防御应用,或更快地完成科学勘测或采样任务。

无人水面艇的军事应用包括边境和近岸巡逻、扫雷、反潜、情报、监视与侦察(ISR)、海上目标探测和进攻作战。此外,无人水面艇还应用于海洋学、环境科学、勘探以及石油和天然气等商业领域。

Oceanalpha无人水面航行器

无人水面航行器传感器和有效载荷

由于无需船员,无人或自主水面航行器可以比同等大小的有人航行器配备更多的传感器和设备。这些设备可能包括声呐、成像系统、雷达、情报、监视与侦察(ISR)系统、环境传感器和数据记录器、武器载荷,或小型无人水下航行器(UUV)。此外,这些设备还可以由无人水面航行器拖曳。


Oceanalpha M75 高速安保巡逻无人水面艇

无人水面艇部署与控制

无人水面艇(USV)可从岸上或大型舰船甲板部署,也可用于部署小型无人水下航行器(UUV)。USV可由操作员远程控制,也可具备自主航行功能。自主水面航行器(ASV )可设置为智能地遵循预先设定的航线和航点。许多USV可在全自主、半自主或手动控制模式之间切换。

L3 ASV 的 C-Cat 3 小型多用途作业无人水面艇

自主水面航行器(ASV)

自主水面航行器(ASV)是一种能够自主运行的无人水面船舶。ASV通常可实现完全自主、半自主或切换至手动控制。一些自主航行器可编程遵循预设参数和航点,能够自主导航并智能避障,使其成为数据采集、自主水文测量和军事应用的理想选择。

L3 ASV C-Worker 4 自主水面车辆

自主水面船舶推进与通信

自主航行器(ASV)的推进方式包括汽油发动机、电动舷外机和喷水推进。一些ASV,特别是那些设计用于长时间续航作业的ASV,可能部分或全部由太阳能、波浪能或风能驱动,或者由这些能源的组合驱动。这类自主航行器通常能够执行长达数月的任务而无需返回基地。

全自主水下航行器(ASV)可以被编程为沿直线路径航行,或按照一组GPS航点航行。该船还可以被编程为保持在特定区域内作为定点平台,允许的漂移参数由GPS设定。采集的数据可以通过卫星链路传回岸上,也可以通过无线宽带在短距离内传输。

泰莱达因海洋Z-Boat 1800RP坚固型ASV

ASV传感器和有效载荷

市面上有多种自主水下航行器(ASV),它们通常易于组装和拆卸,专为特定用途而设计,能够执行一系列特定任务。根据用途的不同,标准和定制的有效载荷可以包括水文测量设备、成像系统、雷达、声呐、情报、监视与侦察(ISR)系统、环境传感器、化学探测器和气象设备。

无人水面航行器应用

无人水面艇可以连接成一个集群,单个水面艇可以作为通信或传感器网络中的一个节点,从而增强其作战能力,用于扫雷或巡逻等防御应用,或更快地完成科学勘测或采样任务。

无人水面艇的军事应用包括边境和近岸巡逻、扫雷、反潜、情报、监视与侦察(ISR)、海上目标探测和进攻作战。此外,无人水面艇还应用于海洋学、环境科学、勘探以及石油和天然气等商业领域。

OceanAlpha自主水文测量船

自主船舶应用

自主式水面航行器可从岸边或甲板部署,广泛应用于各种军事和商业领域。长航时自主式水面航行器常用于海洋研究和数据采集,以及环境监测和测量。能够进行海洋学和水文测量的自主式勘测船在石油天然气和建筑行业有着广泛的商业应用。军事应用包括情报、监视和侦察(ISR)、潜艇探测和作战训练。

L3 ASV C-Enduro 太阳能自主水面车辆


无人水下航行器—UUV、AUV、ROV


无人水下航行器

无人水下航行器(UUV)大致可分为两大类——遥控水下航行器(ROV)和自主水下航行器(AUV)。

自主水下航行器(AUV)

自主水下航行器无需人工实时控制即可运行。它们可以被编程沿预定路线收集数据,有些还能根据接收到的数据做出决策,并有可能改变其任务参数。

无人水面航行器(USV)、自主水面航行器(ASV)、无人水下航行器(UUV)、自主水下航行器(AUV)和遥控潜水器(ROV)

由于无线电波在水中衰减,AUV一旦潜入水下就无法依赖直接GPS导航。虽然可以使用航位推算来估算位置,但误差会迅速累积。通过水下声学应答器提供的额外数据、附近水面参考点的GPS位置,或者临时浮出水面进行GPS定位,可以进一步提高位置估算的准确性。惯性测量单元可以计算加速度和速度估算值,而多普勒测速仪(一种类似于声呐的设备,用于测量水下航行速度)则可以进一步提高估算精度。

RTSYS公司生产的用于反潜作战训练的无人水下航行器(UUV)

AUV的推进方法

自主水下航行器(AUV)最常用的推进方式是螺旋桨推进器和科特喷嘴,通常由电动机驱动。AUV 也可以在水中“滑翔”——通过改变浮力,水下滑翔器能够改变其深度,并利用翼型将这种运动转化为前进动力。

自主水下航行器(AUV)被石油天然气行业广泛用于勘测,也应用于科学研究。它们还被用于海军防御,例如水雷探测、有效载荷投放和监视。军用AUV已与无人机(UAV)联网,为战场提供跨域情报、监视和侦察(ISR)解决方案。


遥控潜水器

遥控潜水器(ROV)通过系绳从岸边或支援船上直接进行远程控制,这是因为水下无线电波传播困难。系绳为潜水器提供电力,并实现潜水器与操作员之间的通信。

遥控操作车辆(ROV)

与自主水下航行器(AUV)不同,遥控水下航行器(ROV)必须由操作员实时控制才能运行。ROV 的研发旨在克服人类潜水员和载人潜水器的局限性。它们由附近船只上的船员远程操控,并通过脐带缆与作业基地连接,该脐带缆同时提供系绳、电力、通信和数据链路。在更深或更恶劣水域作业的 ROV 还会配备系绳管理系统(TMS),该系统可调节系绳长度,以最大限度地减少水下阻力对缆绳的影响。

根据尺寸、重量或功能,ROV(遥控潜水器)可以分为不同的类别。目前有几种不同的分类方案。

BlueROV2 可配置遥控潜水器,由 Blue Robotics 公司出品

观察或检查类车辆

最小的遥控潜水器通常被称为观测级或检查级潜水器,其中最简单的可能只配备一台摄像机。更先进的同类潜水器还可能配备声呐和其他传感器。根据潜水器尺寸的不同,其典型作业深度可能从几百英尺到几千英尺不等。

作业级遥控潜水器

另一方面,还有作业级水下机器人。这些机器人配备了液压泵,以提供额外动力,用于驱动其他设备以及在更深的水下推进。

作业级水下机器人能够操作更强大的设备,例如机械臂和电缆铺设机。这类机器人的设计作业深度可达甚至超过30000英尺。

根据尺寸大小,水下机器人通常分为若干类别。最大的水下机器人被称为作业级水下机器人,可以在数千米的深度作业。观测级或检查级水下机器人比作业级水下机器人小,最小的则被称为迷你型或微型水下机器人,通常可由一人操作。

ROV(遥控潜水器)可用于军事和民用领域,包括管道和海上平台检查、水雷对抗和环境监测。

自主水下航行器

自主无人航行器(AUV)无需直接实时控制即可运行,并可能执行长达数月的持久任务。它们可以按照一系列预先设定的航点运行,也可以利用人工智能在决策方面拥有更大的自主权。

Dynautics公司的Phantom AUV

大多数自主水下航行器(AUV)采用电池供电,并使用推进器进行推进。一些被称为水下滑翔机的AUV利用浮力变化来改变其航行深度,通常用于执行高度规律性的采样或监测任务。AUV的其他应用包括反潜作战、海底测绘以及油气勘探。