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“旅行者”水下航行器的设计本设计出发点是希望航行器能够小型化，机械结构简单化，并且更加灵活。
与传统的ROV不同，航行器只有三个螺旋桨，左右和尾部各有一个螺旋浆，用于平衡力矩、产生推力以及改变航向。
左右螺旋桨正后方加了两个舵，通过舵机拉动球头拉杆，实现通过对舵的控制，调节竖直、水平推力分力的大小，实现上浮下潜。
同时在航行器头部安装摄像头，可以进行图像传输，图像处理，目标追踪。
标签：水下航行器1.研究目的通过在仿生机器鱼身体两侧增加两个螺旋浆，使得仿生机器鱼的机动性能增强，可执行任务更加广泛。
与别的无人水下航行器相比较，小型高速单关节自主鱼在深度不变的水层中游动时，如同仿生机器鱼一样灵巧便捷，能够进行在危险、狭窄、复杂水下环境中的监测、侦探等。
拥有强大机动性的小型高速航行器还能在后续开发中携带很多传感装置和侦查设备，可广泛运用于海洋生物考察、海底勘探和海洋救生等许多场合。
2.国、内外现状国外在水下航行器领域处于领先地位，我国也提出了海洋强国的发展战略。
水下无人航行器越来越受关注，国内外发展迅速。
无人水下航行器应用领域广泛，例如海洋勘探，海洋救援，海洋军事等一些不方便人类进行的海洋活动都可以应用无人水下航行器进行作业。
因此对于水下航行器的能机动性以及多功能性要求比较高，但目前制造的无人水下航行器待改进的方面还很多，例如体积过大，受海洋环境的影响较大，续航时间有很大限制等。
3.项目特点1）此款无人水下航行器拥有高度的灵活性;外形设计简单小巧，仅用了三个螺旋桨加上辅助控制的舵，就可实现基本的运动，运动速度在浅水区可达2-4节。
2）整体外型的仿生设计，航行器的整体外型参照鱼的形状设计，整体外型程流线型，减少运动的水阻，减少能耗，提高效率，增加航行器的续航时间。
3）在航行器上增加了舵的使用，仿照航模飞机副翼和船舶转向舵，通过舵机控制舵，改变舵面的角度，从而改变水平和竖直方向推力分力的大小，更好的控制航行器的上浮和下潜。
水下机器人编辑水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。
水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。
无人遥控潜水器主要有，有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆避控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。
中文名水下机器人时间1953年性质水面设备属性水下运动和作业目录1发展历程▪第一阶段▪第二阶段▪第三阶段2结构功能3应用领域▪安全搜救▪管道检查▪科研教学▪水下娱乐▪能源产业▪考古▪渔业4优缺点▪优点▪缺点5国际发展▪美国▪日本▪欧洲▪中国1发展历程编辑第一阶段从1953年至1974年为第一阶段，主要进行潜水器的研制和早期的开发工作。
先后研制出20多艘潜水器。
其中美国的CURV系统在西班牙海成功地回收一枚氢弹，引起世界各国的重视。
[1]1953年第一艘无人遥控潜水器问世，到1974年的20年里，全世界共研制了20艘无人遥控潜水器。
特别是1974年以后，由于海洋油气业的迅速发展，无人遥控潜水器也得到飞速发展。
第二阶段无人有缆潜水器的研制80年代进入了较快的发展时期。
1975至1985年是遥控潜水器大发展时期。
到1981年，无人遥控潜水器发展到了400余艘，其中90%以上是直接；或间接为海洋石油开采业服务的。
海洋石油和天然气开发的需要，推动了潜水器理论和应用的研究，潜水器的数量和种类都有显著地增长。
载人潜水器和无人遥控潜水器（包括有缆遥控潜水器、水底爬行潜水器、拖航潜水器、无缆潜水器）在海洋调查、海洋石油开发、救捞等方面发挥了较大的作用。
第三阶段1985年，潜水器又进入一个新的发展时期。
80年代以来，中国也开展了水下机器人的研究和开发，研制出美国的鱼雷型机器人“海人”1号(HR-1)水下机器人，成功地进行水下实验。
[2] 1988年，无人遥控潜水器又得到长足发展，猛增到958艘，比1981年增加了110%。
[3]这个时期增加的潜水器多数为有缆遥控潜水器，大约为800艘上下，其中420余艘是直接为海上池气开采用的。
UUV:Unmanned Underwater Vehicle = 无人水下航行器AUV:Autonomous Underwater Vehicle = 自主式水下航行器自主式水下航行体（AUV）是水下无人航行器（UUV）的一种。
水下无人航行器（UUV）技术无论在军事上、还是民用方面都已不是新事物，其研制始于50年代，早期主要用于海上石油与天然气的开发等，军用方面主要用于打捞试验丢失的海底武器（如鱼雷），后来在水雷战中作为灭雷具得到了较大的发展。
80年代末，随着计算机技术、人工智能技术、微电子技术、小型导航设备、指挥与控制硬件、逻辑与软件技术的突飞猛进，自主式水下航行体（AUV）得到了大力发展。
由于AUV摆脱了系缆的牵绊，在水下作战和作业方面更加灵活，该技术日益受到发达国家军事海洋技术部门的重视。
AUV的战略意义AUV是一种综合了人工智能和其他先进计算技术的任务控制器，集成了深潜器、传感器、环境效应、计算机软件、能量储存、转换与推进、新材料与新工艺、以及水下智能武器等高科技，军事上用于反潜战、水雷战、侦察与监视和后勤支援等领域。
（1）反潜战AUV上装备有先进的探测设备和攻击武器，可用于跟踪并攻击敌方潜艇，并在完成任务后返回母艇。
AUV 也可作为诱饵，将敌方潜艇引开。
AUV还可作潜艇远距离水下通信的中继站，增加母艇的隐蔽性。
在搜索侦察方面，AUV可作为艇外水声或尾流传感平台进行区域监视和情报收集。
（2）水雷战在水雷战中，AUV可携带1枚或多枚水雷头自主航行到目标海域实施水雷布放，装备前视声纳和侧视声纳，可用于探测水雷、监视可疑雷场。
（3）目标靶装上靶雷的有关设备后，AUV可用于靶场试验、鱼雷鉴定、或日常操练中充当靶雷，以试验、鉴定鱼雷的性能或提高海军使用鱼雷的作战能力。
（4）侦察与监视大型AUV续航时间长，可航行至敌方或危险海域执行侦察和监视任务，能够长时间隐蔽地采集信息。
战争时期，还可为两栖突击队侦察水雷、障碍等开辟水下进攻通道。
自主导航技术发展现状与趋势自主导航技术是一种能够自主规划、自主控制和自主决策的导航方法，近年来在军事、民用等领域得到了广泛应用。
本文将介绍自主导航技术的发展现状、趋势及其在未来应用中的重要性。
自主导航技术最早可以追溯到20世纪80年代的无人驾驶飞机和机器人领域。
随着科技的不断进步，自主导航技术在卫星导航、惯性导航、地形匹配、视觉导航等方面得到了广泛应用。
近年来，随着人工智能和机器学习技术的不断发展，自主导航技术正朝着智能化、自主化和协同化的方向发展。
低空自主导航主要应用于无人机、无人车等领域。
目前，低空自主导航技术已经比较成熟，无人机已经可以独立完成多种任务，如航拍、遥感、通信中继等。
无人车也在城市道路和高速公路上得到了广泛应用，实现了高度的自主导航和自动驾驶。
水面自主导航主要用于水下机器人、智能船舶等领域。
随着海洋经济的不断发展，水面自主导航技术的需求也越来越多。
水下机器人可以在复杂的水下环境中进行探测、科研和救援等工作，智能船舶则可以实现自动化航行和避障等功能。
随着各种新型应用的不断涌现，对自主导航技术的精度和可靠性提出了更高的要求。
未来，自主导航技术将朝着高精度、高可靠性的方向发展，以满足各种复杂环境下的应用需求。
多源信息融合是将多种导航信息进行融合处理，以提高导航精度和可靠性。
未来，多源信息融合技术将成为自主导航技术的发展趋势之一，以实现不同导航信息之间的优势互补。
智能化导航是利用人工智能和机器学习等技术，使自主导航系统能够自主学习和优化导航策略，以适应各种复杂环境下的应用需求。
未来，智能化导航技术将成为自主导航技术的发展趋势之一，以实现更高的自主性和适应性。
自主导航技术在现代社会中具有广泛的应用前景和重要的战略意义。
未来，自主导航技术将朝着高精度、高可靠性、多源信息融合和智能化等方向发展，以满足各种复杂环境下的应用需求。
随着技术的不断进步和应用需求的不断增长，自主导航技术将在未来的发展中拥有更加广阔的应用前景和更为重要的战略地位。
水下机器人编辑水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。
水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。
无人遥控潜水器主要有，有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆避控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。
中文名水下机器人时间1953年性质水面设备属性水下运动和作业目录1发展历程▪第一阶段▪第二阶段▪第三阶段2结构功能3应用领域▪安全搜救▪管道检查▪科研教学▪水下娱乐▪能源产业▪考古▪渔业4优缺点▪优点▪缺点5国际发展▪美国▪日本▪欧洲▪中国1发展历程编辑第一阶段从1953年至1974年为第一阶段，主要进行潜水器的研制和早期的开发工作。
先后研制出20多艘潜水器。
其中美国的CURV系统在西班牙海成功地回收一枚氢弹，引起世界各国的重视。
[1]1953年第一艘无人遥控潜水器问世，到1974年的20年里，全世界共研制了20艘无人遥控潜水器。
特别是1974年以后，由于海洋油气业的迅速发展，无人遥控潜水器也得到飞速发展。
第二阶段无人有缆潜水器的研制80年代进入了较快的发展时期。
1975至1985年是遥控潜水器大发展时期。
到1981年，无人遥控潜水器发展到了400余艘，其中90%以上是直接；或间接为海洋石油开采业服务的。
海洋石油和天然气开发的需要，推动了潜水器理论和应用的研究，潜水器的数量和种类都有显著地增长。
载人潜水器和无人遥控潜水器（包括有缆遥控潜水器、水底爬行潜水器、拖航潜水器、无缆潜水器）在海洋调查、海洋石油开发、救捞等方面发挥了较大的作用。
第三阶段1985年，潜水器又进入一个新的发展时期。
80年代以来，中国也开展了水下机器人的研究和开发，研制出美国的鱼雷型机器人“海人”1号(HR-1)水下机器人，成功地进行水下实验。
[2] 1988年，无人遥控潜水器又得到长足发展，猛增到958艘，比1981年增加了110%。
[3]这个时期增加的潜水器多数为有缆遥控潜水器，大约为800艘上下，其中420余艘是直接为海上池气开采用的。
深海水域无人潜航器设计与研制深海探索是人类对地球最后未知领域之一的渴望。
然而，由于深海环境的极端恶劣条件，深海探索变得极具挑战性。
在此背景下，无人潜航器成为一种有效的工具，可以承担深海探索和研究的任务。
本文将讨论深海水域无人潜航器的设计与研制。
首先，深海水域无人潜航器的设计需要考虑以下几个关键方面。
首先是压力问题。
深海水域的压力极大，设计师需要确保潜航器能够经受住高压环境，并且保障内部设备的工作正常。
其次是温度问题。
深海水域的温度低至摄氏零下二度，潜航器必须具备良好的隔热性能，以保持内部设备的工作温度合适。
此外，深海水域的能见度非常低，无人潜航器应配备先进的传感技术，以提供清晰的图像和数据。
基于上述需求，一个理想的深海水域无人潜航器通常由几个主要模块组成。
首先是外壳模块，它应该能够抵御高压，并具备良好的隔热性能。
外壳模块还应具备高强度和耐腐蚀性，以应对深海水域恶劣的环境。
其次是动力模块，它可以通过电池或者燃料电池提供能源。
动力系统的设计应考虑航行的持久性和能源效率。
同时，动力模块还需要考虑在极端低温下的工作性能。
除了外壳和动力模块，深海水域无人潜航器还需要配备先进的传感器和探测设备。
例如，水下摄像机能够提供清晰的图像，声纳系统能够探测到水下的物体和地形，气象传感器能够记录环境参数，而水质传感器则可以监测水体中的各种物质。
这些传感器的数据将为科学家提供宝贵的深海研究资料。
此外，深海水域无人潜航器还应该配备有效的通信系统，以便与控制中心保持联系。
由于深海水域的水下环境很难传输信号，无人潜航器通常需要使用声波或其他无线技术来实现远程通信。
在研制深海水域无人潜航器时，工程师们面临着多重挑战。
首先是材料选择。
由于潜航器需要经受高压和低温等严酷条件，材料的选择至关重要。
使用高强度、耐腐蚀的材料，如钛合金，可以增加潜航器的耐用性和可靠性。
其次是机械结构的设计。
深海水域无人潜航器需要具备良好的耐压性能，并能够自由航行和操控。
基于AUV的水下勘探与作业技术实践案例分析水下勘探与作业技术是海洋工程领域的重要组成部分，其中基于自主水下无人航行器（AUV）的技术应用，成为当前研究的热点之一。
本文将通过分析实践案例，探讨AUV在水下勘探与作业中的技术实践，包括其应用领域、技术特点以及未来发展趋势。
一、AUV在水下勘探中的应用领域AUV具有自主性和无人化特点，在水下勘探中有广泛的应用。
一方面，AUV可以用于海洋地质调查，通过搭载多种传感器，如多光谱相机、声纳仪等，实现对水下地貌、岩矿物质、海底沉积物等特征的自主获取和分析，为海洋地质研究提供了有效手段。
另一方面，AUV还可以用于海洋生物调查，通过搭载声纳仪、水下相机等设备，实现对海洋生物的自主观测和记录，为海洋生态环境监测提供了重要数据支持。
二、AUV在水下勘探中的技术特点1. 自主性：AUV配备有先进的导航与控制系统，能够在没有人工操控的情况下自主完成任务。
其导航系统可以使用惯性导航、全球定位系统（GPS）等多种技术手段进行定位和路径规划，保证AUV的准确控制和高效作业。
2. 复杂环境适应性：AUV能够适应复杂的水下环境，如深海、冷水区、高温高压区等。
通过合理的材料选用、密封设计和防腐保护等措施，保证AUV在恶劣环境下的正常工作和安全运行。
3. 多传感器集成：AUV能够集成多种传感器，如声纳、水下相机、多光谱相机等，实施多模态的数据采集和分析。
这使得AUV在勘探作业中能够更全面、准确地获取各项数据，提高作业效率和准确度。
4. 低成本高效率：相比于传统的水下作业手段，如有人潜水、遥控水下机器人等，AUV具有更低的成本和更高的作业效率。
AUV可以大大减少人力投入，提高作业速度和作业质量，降低作业成本。
三、实践案例分析1. 深海油气勘探与开发深海油气勘探与开发是AUV应用的重要领域之一。
传统的深海油气勘探方式需要人工潜水员进行调查，作业效率低下且危险性大。
通过搭载声纳仪、多光谱相机等设备，AUV能够自主进行海底地质调查和气体探测，准确发现潜在的油气资源。
自主水下航行器构建“数字海洋”作者：海蒂·韦拉来源：《无人机》2017年第06期水下环境神秘且难以进入，能见度极低，存在着各种各样已知和未知的危险，因此，安全并成功地规划和完成一次水下作业需要详细且精密的计划。
这也是为什么现在大部分海洋行业运营者们避免派遣潜水员、甚至是遥控潜水器（ROV）去完成水下作业。
相对地，他们更青睐自主水下航行器（AUV）。
现在，越来越多的石油与天然气供应商、海军和其他相关海洋从业者开始利用自主水下航行器完成艰难、肮脏和危险的水下任务，如管道维修与检测、水雷侦察及水文调查等，为军民用户提供一种更安全、更廉价且更有效的解决方案。
飞速发展计算机、通信以及能源技术在过去10年间取得了质的飞跃，无人系统也变得越来越先进，自主水下航行器可以独立完成更加复杂的任务，在水下长时间甚至是永久潜伏，待需要时启动并进行工作。
在这一背景下，原始设备制造商（OEM）们提出“数字海洋”（Digital Ocean）概念，这个概念会成为近海自主任务接下来的发展方向，多种自主平台将实现网络化并协同工作。
不过，对于无人水下系统而言，平台的作业能力与水下通信等方面仍然存在技术问题，需要取得突破。
人们对安全性和成本控制的需求成为了运营者投资自主水下航行器发展的主要驱动力。
成本控制遥控潜水器以及潜水员在对水下基础设施进行例行检查或维修时，工程承包商需要派遣大型辅助船，满载员工与设备，每小时耗费成千上万美元。
但是，自主水下航行器仅仅需要一艘简单的水面舰船即可完成工作。
自主技术的应用极大降低了运营成本，提高工作效率，不再需要大型船只负责具体任务。
目前，越来越多的自主水下航行器被应用在之前没有应用过的任务领域。
能源技术的发展使得自主水下航行器能在水下长时间滞留，这可以减少发射与回收次数，缩减成本，是非常重要的。
当今的自主水下航行器续航时间要远高于10年前的水下平台，10年前的供应商通常依赖酸性电池作为水下设备的能量来源。
无人潜航器的概念、种类以及其应用解析无人潜航器概述无人潜航器即（UUV），也可称为无人潜器、无人水下航行器和无人水下运载器等。
UUV 利用自身的各种传感器和武器，执行远程通信中继、反潜警戒、水下侦察与监视、反水雷等一系列重要军事支援任务。
UUV作为一种海上力量倍增器，有着广泛而重要的军事用途，在未来海战中有不可替代的作用。
随着UUV及相关技术的发展，UUV已经被用于执行扫雷、侦察、情报搜集及海洋探测等任务，在未来海战中还可作为水下武器平台、后勤支持平台等装备使用。
UUV主要分为遥控式水下航行器（ROV）和自主式水下航行器（AUV）两类。
ROV后面拖带电缆或光缆，由人员控制进行工作。
AUV自带能源，采用自治控制方式，灵活方便，可广泛应用于侦察/监视、情报收集、跟踪、预警、通信中继、水下攻击等方面。
主要无人机潜航器型号进入21世纪以来，世界上已有10多个国家的1000余艘各种用途的UUV投入到军用或民用领域。
美国无人机潜航器美国军用UUV处于世界领先水平，美国于20世纪90年代就制定了发展UUV的科技计划，提出了近期水雷侦察系统（NMRS）和远期水雷侦察系统（LMRS）等研制计划，其中，NMRS于1998年就作为攻击型核潜艇的制式装备正式服役。
2000年，美国海军提出了2030年之前UUV的发展规划。
该规划明确了UUV在军事应用方面的7种使命（情报/监视/侦察（ISR）、反水雷措施（MCM）、气象学和海洋学、辅助通讯和导航、反潜战（ASW）、自治武器平台、后勤支援和补给）和4种作战能力（海上侦察能力、水下搜索和测量能力、辅助通讯/导航能力和潜艇跟踪及循迹功能），描绘了2030年之前UUV的发展蓝图。
2004年，美国海军又公布了新的UUV发展规划，提出了9种使命，包括情报/监视/侦察（ISR）、反水雷措施、反潜战、观察与识别、海洋学、通讯和导航网络节点（CN3）、载荷输送、情报战和时敏目标打击（TCS）。
无人船艇研发与应用项目实施计划书第一章项目概述 (3)1.1 项目背景 (3)1.2 项目目标 (3)1.3 项目意义 (3)第二章技术研究 (3)2.1 无人船艇技术概述 (3)2.2 国内外研究现状 (4)2.2.1 国内研究现状 (4)2.2.2 国外研究现状 (4)2.3 技术发展趋势 (4)2.3.1 无人船艇技术的融合创新 (4)2.3.2 无人船艇技术的应用拓展 (4)2.3.3 无人船艇技术的标准化和规范化 (4)2.3.4 无人船艇技术的国际化合作 (4)第三章项目研发内容 (4)3.1 无人船艇总体设计 (5)3.2 关键技术研究 (5)3.3 系统集成与测试 (5)第四章软件开发 (6)4.1 软件需求分析 (6)4.2 软件设计 (6)4.3 软件实现与测试 (7)第五章硬件开发 (7)5.1 传感器选型与集成 (7)5.2 控制系统设计 (8)5.3 能源系统设计 (8)第六章项目实施计划 (9)6.1 项目进度安排 (9)6.1.1 项目启动阶段 (9)6.1.2 项目策划与设计阶段 (9)6.1.3 项目开发阶段 (9)6.1.4 项目实施与验收阶段 (9)6.1.5 项目后期维护与优化阶段 (9)6.2 项目预算 (9)6.2.1 项目预算总额 (9)6.2.2 预算分配 (9)6.2.3 预算控制 (10)6.3 项目风险管理 (10)6.3.1 风险识别 (10)6.3.2 风险预防与应对措施 (10)第七章测试与验证 (10)7.1 测试方案设计 (10)7.1.1 测试目标确定 (10)7.1.2 测试策略制定 (10)7.1.3 测试用例设计 (10)7.1.4 测试执行计划 (11)7.2 测试环境搭建 (11)7.2.1 硬件环境搭建 (11)7.2.2 软件环境搭建 (11)7.2.3 测试工具选用 (11)7.3 测试结果分析 (11)7.3.1 测试数据收集 (11)7.3.2 缺陷统计与分析 (11)7.3.3 功能指标分析 (11)7.3.4 测试覆盖率分析 (11)7.3.5 测试报告编写 (11)第八章项目成果与应用 (12)8.1 项目成果展示 (12)8.2 项目成果应用领域 (12)8.3 项目成果推广策略 (12)第九章人才培养与团队建设 (13)9.1 人才培养计划 (13)9.1.1 人才培养计划的目标 (13)9.1.2 人才培养计划的内容 (13)9.2 团队建设与管理 (13)9.2.1 团队建设的目标 (13)9.2.2 团队建设与管理的方法 (14)9.3 交流与合作 (14)9.3.1 内部交流与合作 (14)9.3.2 外部交流与合作 (14)第十章项目管理与保障 (14)10.1 项目管理机制 (14)10.2 项目质量保障 (15)10.3 项目进度监控 (15)第十一章项目成果评价与反馈 (16)11.1 项目成果评价体系 (16)11.2 项目成果评价方法 (16)11.3 项目成果反馈与改进 (16)第十二章项目总结与展望 (17)12.1 项目总结 (17)12.2 项目不足与改进 (17)12.3 项目展望与建议 (18)第一章项目概述1.1 项目背景社会经济的快速发展，我国各行各业都在不断变革与升级，项目管理和实施在各个领域的重要性日益凸显。
水下滑翔机集群应用现状与关键技术展望毛柳伟，杜 度，李 杨(中国人民解放军92587部队，北京 100161)摘要: 水下滑翔机依靠调节浮力实现升沉，借助水动力实现水中滑翔，可对复杂海洋环境进行长时续、大范围的观测与探测，在全球海洋观测与探测系统中发挥着重要作用，目前其应用领域已部分拓展至水下目标探测。
本文综述水下滑翔机集群组网执行海洋环境观测和集群水下目标探测方面的应用现状，对水下滑翔机平台集成控制、人工智能技术应用、能源补给、水声通信等制约其集群水下探测能力提升的关键技术进行分析，对水下滑翔机技术未来的发展趋势进行了展望。
关键词：水下滑翔机；集群组网；关键技术中图分类号：TP242; TJ630 文献标识码：A文章编号： 1672 – 7649(2020)12 – 0013 – 08 doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2020.12.003Application status and key technology prospect of underwater glider clusterMAO Liu-wei, DU du, LI Yang(No.92587 Unit of PLA, Beijing 100161, China)Abstract: The underwater glider(UG) dives along a saw-tooth trajectory by adjusting the buoyancy and maintains its gliding mode by making use of hydrodynamic force. It can realize continuous observation and detection in long range and large scale in the complex ocean environment. Therefore, UG plays an increasingly important role in the novel global ocean observation and detection systems; At present, its application comprehension has been partially extended to underwater tar-get detection. This paper summarizes the recent development status of UG cluster networking in marine environment obser-vation and cluster underwater target detection, and the constraints technology on its cluster underwater detection were ana-lyzed, such as integrated control of underwater glider platform, the application of artificial intelligence, energy supply, under-water acoustic communication. In addition, the development trend of UG application was prospected.Key words: underwater glider；cluster networking；key technology0 引 言水下滑翔机（underwater glider）是一种典型的自治水下航行器，主要采用浮力驱动实现其在海洋中的上升或下潜，其工作原理如图1所示。
无人水下航行器的发展与展望【摘要】以无人水下航行器的发展趋势与功用为主题，介绍了无人水下航行器的特点和使命，阐述了无人水下航行器的发展历程和研究现状，重点介绍了美国在无人水下航行器方面的发展过程和发展方向。
最后展望了其未来发展重点及在军事方面的广泛应用。
【关键词】无人水下航行器；发展；功用；展望1.引言无人水下航行器[1]（UUV，Unmanned Under-water Vehicle）是以潜艇和水面舰艇为载体，具有长时间续航能力，并且可回收的小型智能武器装备，它的主要功能包括水下侦查、遥控猎雷和作战。
近几年，UUV技术得到了快速发展，总体可将其概括为应用于无人水下航行器，并保障其能够顺利执行各种任务的技术。
到目前为止，基本上包括六项相关技术：长续航力推进、水下通信、相关导航、任务管理与控制、传感器及信号处理和航行器的设计。
在现代战争中，信息起着至关重要的作用。
在新世纪，信息战是现代战争的主导模式。
与此同时，信息战也在向反潜战中延伸，水下信息战必定会出现在未来的反潜战场。
在未来的水下信息作战中，UUV的作用将逐渐凸显，对未来战争将起着不可忽视的作用。
如今，世界上各国对如何掌控水下信息都十分的关注，美国、俄罗斯、欧洲、日本等海军强国，都在紧锣密鼓的研究UUV技术，并用它们来搜索、控制和组建水下信息网络。
2.UUV的特点、使命和功能UUV是一种新概念武器，由于它的自主性、灵活性和多用途性，决定了它在水下战场将起到至关重要的作用以及在多领域的广泛应用。
2.1 UUV具有的特点[2]1）作战用途广。
可依据具体作战需要，进行使命重构，搭载相应的任务模块，担负不同性质的任务。
2）智能程度高。
可以采用最新人工智能控制技术，可自主进行航路规划、障碍物规避、目标运动要素解算及战术机动等，自主完成各项作战任务。
3）隐身性能好。
水下物体本身就不容易被探测到，再加上UUV自身的制作材料采用新的隐身材料，采用隐身技术，降低噪音技术等等，使其很难被敌方探测并捕捉。
4）机动能力强。
能长时间远距离航行，可在复杂海区或浅水区自由机动。
5）性价比值高。
与普通作战平台相比，UUV造价相对便宜，且无需人员参与，可回收重复使用。
2.2 UUV的使命美国在2004年颁布的UUV发展总规划中提出了UUV的7种主要使命，其它国家对UUV赋予的使命总体上也归纳为如下七种：1）情报/监视/侦查。
能够收集和传递多种类型数据。
2）反水雷措施。
具有对秘密水雷的探测和绘图能力。
3）气象学和海洋学的使命。
收集海上水文、气象环境等信息。
4）辅助通信和导航的使命。
可作为紧急时刻下不同平台之间通信和导航的纽带。
5）反潜战的使命。
可作为舰船以外的传感器或者信息来源。
6）自主式武器平台。
它是一种有效的武器平台，并且隐身性好，攻击成功率高。
7）后勤支援和补给。
为其他海上平台和作战兵力提供支援和补给。
2.3 UUV的主要功能UUV作为未来水下信息战的关键武器，对于它所能起到的功能[3]主要概括如下：1）海上侦查。
UUV通过平台发布，在指定区域内巡航，及时把搜集到的信息传回平台，或者返回后进行下载。
2）水下搜索和测量。
提供实时的水下数据，比如深度、波浪、风向、水雷的位置等信息，从而能够及时准确的感知水下情况。
3）辅助通信与导航。
作为网络中心节点，UUV可以捕获、处理、格式化侦查数据，并将通过标准的通信链将它们传送到战斗群中的其它战舰。
4）自主作战。
自主式UUV是一种高度智能化的平台，可以按照预先植入的程序进行自主管理，能够在远离母舰的更宽广的海域进行巡航，极大提高海底情况预警能力。
3.UUV的发展历程与现状3.1 UUV的发展历程水下航行器的研制大约起始于20世纪40到50年代。
起初，主要研制的是载人的水下航行器（ROV）。
那个时期，此类装备的作用主要是代替潜水员进行深水探测、沉船打捞和水下工程作业。
大部分都是民事上的应用，并没有太多涉及到军事。
美国高级计划局于20世纪80年代末制订了“快速样机”计划，美国海军研究所于1995年制订了UUV全面研制计划。
20世纪90年代中期，UUV才真正开始用于解决水下侦查、通信和反潜、反水雷作战中遇到的新问题，这个时期此项技术才广泛地应用到了军事领域。
1999年美国海军提出了第一个UUV发展计划。
2002年美国海军要求UUV 与无人机具有通用性，提高作战自主性水平并使信息融合的水平进一步提高。
2004年5月，美国海军对UUV发展计划进行了修订，强调提高UUV与潜艇、水面舰艇信息共享的能力，这是在前一项计划的基础上进一步加强它的联合作战及多平台应用能力。
2005年1月，美国海军又提出了新的《无人航行器UUV总体规划》明确了无人航行器的使命，以及海军希望这种新兴的武器应具有的能力。
美军在这一总体规划中，明确提出发展大型、重型、中型和便携式4类UUV，重点提高续航、目标跟踪、引导和攻击4种能力，这就把UUV的发展方向进行了明确的定位，不仅是美国，其它一些国家在此项技术上的研究也是朝着这个方向发展。
3.2 UUV发展现状自20世纪80年代以来，无人水下航行器技术得到很大发展，目前，世界上已有十多个国家正在从事UUV的研究，其中美国、英国、日本、和西欧等国处于领先地位。
美国海军1994年发布了一项新一代先进无人水下航行器的研制计划[4]，旨在发展两种能遂行探雷和扫雷的自主式无人水下航行器，一种是尺寸类似重型鱼雷的大型水下航行器，直径533mm，可以从潜艇鱼雷发射管发射，并可携带多种传感器，能长时间自主执行情报、监视和侦查及猎雷任务。
这种无人水下航行器可充分利用现役的平台，特别是攻击型潜艇，以期获得最大的作战效果。
另一种是小型无人水下航行器，主要用于水雷对抗，直径200mm，长度大约3m左右。
美国海军水下作战中心、美国国防高级研究计划局和美国海军研究生院等单位主要负责UUV的研制工作，经过二十多年的发展，在UUV研究领域处于国际领先水平。
在导航、控制、水声通信和推进等关键技术方面取得了很多的研究成果[4]。
美国海军正在试验的一种智能型UUV“海底滑翔者”[4]，体长 1.8m，直径300mm，翼展1m，重52kg。
体内配置电脑控制/传感器/GPS/卫星通信信号的桅杆。
它可自主在海中航行6个月，行程5000公里，最大下潜深度1000米，可由航空器投放，也可由人工海面投放，“海底滑翔者”能担负探测水雷和水面目标的任务。
若更换模块，它也可成为水下通信网络的一个移动式自主中继的节点。
美国海军海上系统司令部主持研制的“飞行”1型无人水下航行器已于2007年装备部队。
它具有跟踪潜艇、反水雷和海域监视、侦察等多种功能，靠潜艇鱼雷发射管发射和回收。
“飞行”1型直径530mm，包括航行和任务两个系统，每个系统又分多个模块，配有信号接受桅杆。
“飞行”2型已在2009年装备部队。
它比“飞行”1型尺寸大，任务载荷多，航程280公里，续航时间200小时。
目前，美国海军研究计划局和步吕芬机器人技术研究所正合作研制一项新型UUV[4]——自主式作战空间准备航行器（BPAUV）。
该种UUV由锂聚合物蓄电池驱动，可通过潜艇或小型渔船投放。
BPAUV 装备了多种传感器和测试声纳，用于大面积海底地图测绘以及变换测绘水道测量和水雷搜索任务。
美国海军研究局在2007年进行无人水下航行器与无人水面小艇联合，可自主进行猎雷作业，以及利用无人水下航行器完成远程探测掩埋式水雷等能力的指标演示。
UUV是未来水下信息战的新型平台，因为各个国家都对UUV的研制抱有极大的兴趣，并努力地进行研究。
北约在2000年4月制订了“MO2015无人水下航行器发展计划”，目的是研制出一批不同用途的个性无人水下航行器。
1998年英国开始“Morlin”UUV的研制工作。
2002年7月，英国国防部装备管理局制订了一份为期3年的无人水下航行器演示计划，旨在为将来制定近期、中期和远期无人水下航行器发展计划奠定基础。
法国在ECA公司研制的Oilster新型无人水下航行器的基础上，正在探讨一种全新的UUV——REDERMOR。
Oilster新型无人水下航行器能够携带各种传感器或其他负载，利用其携带的各种声纳，探测水雷目标并进行分类，然后返回母舰平台进行重新配置，执行灭雷任务。
德国研制的“长尾蛟”一次性攻击性无人水下航行器，体长1.3m，直径0.2m，质量40kg，航行深度300m，在航母120m范围内活动，可对锚雷和沉底雷进行爆破处理。
挪威的“水下排雷手”由两个驱动器驱动，最大攻击范围4公里，用于对水雷进行一次性自主攻击。
此外，瑞典、意大利也在研制用于扫雷的无人水下航行器。
俄罗斯早在20世纪60年代就开始研制无人水下航行器，主要用于探雷、猎雷、搜索和探测下沉核潜艇等。
但其研制水平落后于欧美国家。
日本为无人水下航行器的研制投入了数亿美元的资金，其无人水下航行器技术已达到世界领先水平，但日本研制的无人水下航行器主要用于民用的深水开发，极少用于军事领域。
由日本三菱重工研制的AUV-EX1型无人水下航行器，潜航深度达到了3500米，能够进行各种深海科学活动。
4.UUV的发展重点与应用前景无人水下航行器将会在各种领域得到广泛的应用，可以根据它的应用前景与范围来确定其未来发展重点。
4.1 UUV的发展重点未来的无人水下航行器需要执行多种作战任务，并能适应复杂的水下环境，未来无人水下航行器技术发展的重点[5]将主要集中在以下几个方面：1）开发新型电池，提高UUV的续航能力。
无人水下航行器的续航能力主要是由所使用的电池决定的，电池性能的高低决定了无人水下航行器的续航时间的长短。
为了配合水下作战需要，适应水下各种环境，未来的无人水下航行器必须具有远距离、长续航能力，电池的要求必然是非常重要的一个环节，世界各国正开展纳米材料的研究，在电化学能存储和转换中采用纳米材料。
目前，一些国家正在开发一种新的动力源—放射性同位素电池。
这种电池具有重量轻、寿命长、无需修理或补充等优点，可使无人水下航行器长期在水下航行。
2）变革通信方式，增强UUV的远距离通信能力。
目前，无人水下航行器远距离的水下通信主要依靠光纤进行，这样使无人水下航行器的作战范围受到了极大的限制，而且限制了无人水下航行器在复杂海域执行任务的能力。
未来无人水下航行器通信方式的发展方向是大力发展高品质的通信。
通信方式的革新，将使无人水下航行器承担更加复杂的通信任务，成为全球通信体系中的一部分。
3）改进控制系统，重点发展自主式UUV。
海洋下的环境是异常复杂的，这就要求无人水下航行器具有很强自主性，能够在复杂的水文情况下自主与环境进行交互，有效识别水下物体并自主做出相应的反应。
未来无人水下航行器应该具有很高的智能，能够自动判别海底态势，采取相应的措施和对策。
