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当今世界，以计算机为代表的信息技术极大地推动了经济、军事、科技等现代社会各领域的变革。在军事领域。以无人机和机器人为代表的无人作战装备发展迅速，现已开始大量装备各国军队，其中美军现役的无人机数量超过7000架；另外，美军已发展了89型无人水面艇（USV）和178型无人潜航器（UUV），共计267型无人海上平台。经过近年来多场局部战争的实践，无人装备已逐渐渗透到战争的各个环节，作战效能日益凸显，以无人装备为物质基础的无人作战正成为改变未来信息化战争形态的一种全新作战样式。近年来，以信息技术为核心的高新技术迅猛发展，对无人作战的发展提出了迫切的需求，同时也奠定了坚实的技术基础。发展无人作战装备，建设无人作战力量已成为打赢未来战争的必然选择。
（1）高技术战争的巨大破坏使无人作战成为未来战争迫切需求。一方面，随着高技术的发展及在军事领域的广泛应用，现代战争的打击精度更高，战场毁伤效果更强，消耗性与破坏性更大，作战人员的生命安全面临更加严重的威胁。如美国GBU-57巨型钻地弹可穿透60多米韵钢筋混凝土，有效摧毁地下掩体；新型云爆弹对人员的有效杀伤半径已超过500米。另一方面，随着社会的发展，国家对战争中人员伤亡的承受能力在不断减弱，战争中人员伤亡将带来巨大的政治压力。发展无人装备，由无人装备代替人员完成危硷任务，在战争中尽量减少作战人员直接介入高风险战斗。以减少精确化、远程化、智能化武器系统对作战人员的直接伤害，降低人员伤亡，已成为各军事强国当前面临的迫切任务。随着技术的发展，武器装备的性能显著提升，但有人武器装备由于受人类的生理和心理制约，性能受到很大的限制。无人装备以任务为中心设计，不必考虑乘员的需求，因此可以具有更小的体积、更轻的重量、更强的机动性、更好的隐身性能、更长的航时、更大的作战半径。例如飞行员能承受的最大机动过载不超过9G，限制了有人驾驶作战飞机的机动能力。而无人作战飞机的设计过载可以超过20G，甚至更高。受飞行员生理限制的制约，有人驾驶侦察机执行一次任务的时间通常不超过一天，而美国“全球观察者”无人侦察机续航时间可长达1周；美国海军现役的主力舰载战斗攻击机F/A-18E/F“超级大黄蜂”作战半径不超过1000 km，而研制中的X-47B舰载隐身无人攻击机作战半径可达1500 km。无人作战装备将逐步代替有人装备成为战场的主要力量，令人类逐渐从战争前端后移更高的性能意味着更强的作战能力，无人装备的应用将是未来战争中夺取战场优势、获得胜利不可或缺的手段之一。（3）无人作战装备技术的发展成熟使无人作战成为可能。近年来，微电子技术、控制技术、微机电技术、传感器技术、计算机技术、信息处理技术、通信与网络技术、动力技术等高新技术迅猛发展，不断取得突破，为无人装备的进一步发展和应用奠定了坚实的技术基础。以X-47B无人攻击机和“阿特拉斯”人型机器人等为代表的无人装备已处在技术转折点上，有望在2020年迎来全面突破。届时，无人装备的互操作性、自主性、通信能力、机动能力、有人/无人协调能力都将进一步显著提升，主要作战能力大大超越有人装备作战能力。（4）“平台无人、系统有人”成为信息化战争的重要标志。美国著名无人作战理论专家辛格在《科学美国人》上撰文指出，“无人装备的出现，堪称自火药、飞机等问世以来，现代战争中发生的最深刻变化之一。2011年4月，美军在利比亚战争期间的1000多次空袭行动中，100余架次由“捕食者”无人机执行，“全球鹰”无人侦察机还被用于效果评估，参与上述战斗的无人机都是通过战场数据链，由远在万里之外的美国内华达州克里奇空军基地的操作人员遥控完成作战任务。武装人员参与人数的减少和方式的转变造成了美军没有直接参与对利比亚军事行动的错觉。可以预见，未来信息化争中越来越多的士兵从炮火硝烟的战场转移到安静的计算机终端前。作为无人作战的物质载体，当前无人作战装备的发展受到各军事大国尤其是美国的高度重视，经费投人大幅增加，装备数量持续增长，任务领域进一步扩展，引领着世界军事变革深入发展的主要潮流。（1）无人装备部署由陆地、航空向海洋、太空拓展，广泛活跃于信息化战争的各个空间。从世界各国已投人使用和在研的无人装备情况判断，无人装备目前部署主要集中于陆地和航空领域，正在向海洋和太空拓展。在陆地领域，地面无人作战系统目前主要承担排爆、侦察任务，未来将向武装攻击以及作战支援方向发展。美军已装备的“利剑”小型武装机器人配备M249型机枪，可进行遥控射击和自动射击，还可换装其他武器。如洛马公司研制的班组任务支援车（SMSS）是一种无人后勤支援车辆，已于2012年在阿富汗部署，成功进行了战地测试。在航空领域，无人机承担的任务正由传统的侦察、监视、战损评估等向攻击、运输等方向发展。2012年12月，欧洲六国联合研制“神经元”隐身无人攻击机首飞成功，这是继美国X-47B之后的又一种隐身无人攻击机，被美国《外交政策》杂志网站评为“2013年最值得关注的五种武器”之一，2011年12月27日，洛马公司研制的K-MAX无人货运直升机完成了世界首次无人直升机货运任务。在海洋领域，无人水面和水下作战系统能完成的任务正从侦察监视、反水雷等向防卫巡逻、反潜探测等多任务能力方向拓展。如以色列研制的“保护者”无人艇配备了多种传感器和大口径机枪等作战武器，并已经装备以色列和新加坡海军，执行港口防卫、反恐巡逻等任务；波音公司研制的LMRS无人潜航器可从“洛杉矶”级或“弗吉尼亚”核潜艇的鱼雷发射管发射，安装有前视/侧视声纳，能按预定程序搜索目标海域中的潜艇、水雷等水中目标。在太空领域，以X-37B空天飞机和HTV-2“猎鹰II”高超声速飞行器为代表的无人空间作战系统止成为发展焦点，未来将在空间攻防对抗中扮演重要角色。（2）无人装备运用由单一用途向多种用途发展，普遍渗透到信息化战争的各个环节。近年来，在多场高技术局部战争中，以无人机为代表的无人装备被广泛应用，并且从单一的侦察型、保障型、警戒型逐步向集成型、多用型和作战型方向发展，无人装备已经渗透到信息化战争的各个环节。如美军的MQ-9“收割者”无人机不仅能使用可见光/红外摄像机和合成孔径雷达发现隐蔽目标，而且还能立即使用自身携带的多枚激光制导炸弹或“地狱火”导弹进行攻击，美军装备的班组任务支援车（SMSS）不仅能完成后勤支援任务，加装相应任务模块后还能完成战场侦察、目标监视、通讯中继等不同任务。据统计，美空军2010年度无人机采购量和无人机飞行员培训量首次超过有人机。2012年，美空军成功验证无人机的自主空中加油技术，不仅标志着无人装备智能程度达到新的水平，更标志着无人装备在执行复杂作战任务方面具有广阔前景。（3）无人装备相关技术进展迅速，有力地支撑着无人装备的飞速发展。近年来，无人装备相关的平台技术、传感器技术、指挥控制技术、通讯技术等各项技术均有较大进展。在平台技术方面，各种新型结构设计和动力技术与储能技术的进步极大地提高了无人平台的作战范围、承载能力、自持能力等各项指标；在传感器技术方面，各种传感器的分辨率和探测距离提高很快，同时将多种传感器集成于一体，进行信息融合，令无人装备的环境感知与目标识别能力大大提高；在指挥控制技术方面，倾向于采用人机智能融合的半自主决策控制结构，综合人和机器的智能，充分发挥人和机器在感知与决策方面各自的优势，以应对快速变换的战场态势和复杂环境；在通讯技术方面，随着数据链技术、高带宽自组网技术、通讯中继技术等的发展，无人装备的通讯能力和控制范围不断提高。这些技术的进步令新型无人装备不断涌现，各种无人装备的性能迅速提高。（1）将互操作性和开放式平台作为无人系统采办的重要目标。经济可承受是对无人系统的基本要求，必须将重点放在采购可联合使用及可互操作的平台、系统、软件、架构、载荷和传感器上。一线指挥官使用无人系统的风险承受能力主要取决于无人系统的成本，为了使无人系统成为可消耗的武器（这通常是建造无人系统的目的），航行器必须低成本。采购具有共核指挥控制系统的通用平台极为重要，因为它将产生巨大的聚集效益（collective benefits）：降低训练成本，简化供应链，提高可用性，通过利用规模效益和软件/技术的可重用性来形成高效费比的采购渠道。美国国防部长办公室（OSD）将开放式架构（OA）定义为一个多元战略，它为开发联合互操作系统提供一个框架。这一框架包含一套原则、流程和最佳实践：为竞争和创新提供更多的机会；快速部署经济上可承受、可互操作的系统；降低总成本；优化全系统性能；生产的系统易于开发和升级；实现软件构件可重用。可见，这实际上是DoD确定的无人系统采办原则和目标。互操作性通过采购通用组件、系统、软件以及建立符合共同标准的系统来实现。DoD在2011版路线图中明确指出：“我们不能再采购无互操作能力的、独立的、专用的无人系统。作战空间的界线日趋模糊，共享信息、传感器、载荷和平台的需求真实存在。财政战场界限也越来越模糊，供应商必须转变战略，坚持向标准、OA、重用软件、开发健壮的资源库方向努力。DoD的目标是向战士提供更强大的无人系统，而互操作性最终将能在快速实现创新系统能力集成方面发挥巨大作用”。1980年代以前，美国联邦政府（主要是DoD）是新技术开发的主要投资方；之后，工业界开始占据主导地位。目前，美国70%的研发项目都是由工业界投资的，非国防支出占居了主导地位。这种变化产生的影响是，军用无人技术的发展将日益受到商用技术（COTS）而不是国防专项研究的推动，这一趋势将迫使军用无人技术的性能顺应商用技术的发展。无人系统采办的一项基本要求是：打破“烟囱式”结构，采用开放式架构和接口。这需要建立标准和接口规范，实现有效载荷、控制系统，视频/音频接口，数据和通信链路的模块化、通用化和互换性。标准化将提高产品竞争力，降低生命周期成本，提高无人系统能力，实现战场上的互操作性。因此，建立无人系统标准是一项十分重要的工作。美海军近海和水雷战项目执行办公室（PEO LMW）于2005年在UUV、USV和UGV上正式采用了无人系统联合架构（JAUS）报文格式与数据协议标准。通过与机动车辆工程协会AS-4 无人系统委员会协作，美海军水下战中心（NUWC）已将无人系统接口体系标准的应用范围扩大到所有无人海上系统（UMS）。NUWC发现，仅有21%的UMS的报文格式与JAUS报文格式直接兼容（2007 年前），大部分UMS都需要采用新的报文格式。这可能是因为最初的JAUS标准是针对2D空间中的UGV开发的，而UMS是在3D空间中作战。因此需要针对UMS开发新的标准内容。与大型和主战装备不同，大多数中小型无人系统是厂商自行投资开发的非计划项目，当达到一定技术成熟度后，有些项目会过渡为正式采办项目。DoD意识到，应克服传统装备采办程序的弊病，简化无人系统采办过程，适时纳入快速采购框架，以提高效率。实际上，在阿富汗战争等行动中，美军正是这样做的，通过联合紧急作战需求（JUON）过程，迅速采购一些UAV和UGV样机，直接投入战场，以满足短期急需，并在实战中完成测试和评估。一些无人系统在尚未完全具备生产条件、尚未制订出完善的训练计划的条件下就被投入使用；有时为了满足作战急需，快速开发了一些装备量很小的系统。由于这些系统没有经过正常采办过程中的严格审查、试验和批量试用，在互操作性、长期经济可承受性等方面存在潜在风险，为此需要有针对性地设计合理的采办程序，在提高采办效率的同时保证装备性能和质量。由于无人系统已经证明了其在战场上的价值，DoD在预算中开始向它分配了越来越多的份额，用以研制和采购这些系统。无人系统正从少数创新型实验系统向规范的研发项目过渡。在DoD强调无人系统的研制要逐渐走向规范化的同时，美国防科学委员会（DSB）则是向DoD建议，对于无人系统应视情采用更灵活的办法，改革传统的采办程序，以提高总体军事和经济效益。
内容介绍
海上无人装备体系主要包括海上无人机系统、无人水面艇、无人潜航器和无人水下预置系统。本书全面系统阐述了海上无人系统的概念内涵、任务领域、能力需求、典型无人装备、关键技术和作战运用模式等。海上无人装备体系主要包括海上无人机系统、无人水面艇、无人潜航器和无人水下预置系统，较详细阐述了各种无人系统的概念、分类与组成、国内外发展现状及其相关技术；并列举了50多种国外典型无人装备，介绍其研制过程、性能特点和技术规格。梳理了海上无人装备的共性关键技术，并针对海上有人/无人系统的协同通信技术、协同决策控制技术进行深入论述；*后，介绍无人系统装备的作战运用，并给出发展建议。期望读者通过阅读本书，能够对海上无人装备体系的现状和发展有比较系统、完整的了解。作者介绍
董晓明，河南巩县人，博士。主要从事舰船作战系统、作战建模与仿真、作战概念、系统集成等领域研究工作，担任“辽宁”号航母作战系统主管设计师，主持或参与军委科技委国防科技创新特区/基础加强、装备发展部装备预研、国家国防科工局国防基础科研、中国船舶重工集团有限公司创新基金项目等10余项，软件著作权登记、专利10项，发表论文30余篇。创新性地提出作战概念的模型化设计方法，用于装备体系的军事需求论证。
上篇 海上无人装备体系
第 1章 绪论
第 2章 海上无人机系统
第3章 无人水面艇
第4章 无人潜航器
第5章 无人水下预置系统
下篇 海上无人系统技术及应用
第6章 海上无人系统关键技术
第7章 海上有人/无人系统协同作战通信技术
第8章 海上有人/无人系统协同决策控制技术
第9章 无人系统装备作战运用分析
第 10章 海上无人装备体系发展建议
附录A 缩略语表
附录B 美国国防部无人系统综合路线图（2017—2042）
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