方案背景分析

今年2月，美国、挪威、丹麦等9个IMO成员国向海上安全委员会提交了在无人船领域确定立法范围的方案。此外，美国、英国等国已启动无人船的国内立法程序。

在国内，我国正在全面推进的“互联网+”“中国制造2025”“智慧交通”等战略规划明确提出了“提高船舶智能化水平，培育智能船舶等战略性新兴产业，提升水上交通运输数字化、网络化、智能化水平”的发展方向和工作要求。

战略路径清晰，我国船舶工业届推进船舶数字化、智能化步伐正加速……

下面是无人艇用光电系统解决方案的解说。

方案需求分析

在技术上无人艇相对于无人机的技术难度更大：

海况比空中更复杂。空中主要考虑空气动力学，而无人船面对的则是水，流体不仅要面对推力，更要面对各种涌动。因此，流体的建模非常复杂，而且现在一直做的都不是特别好，这是目前行业性的难题。

海上的障碍物更多。无人机空中飞行的障碍物是相对较少的，而水面行驶则要面临包括岛礁以及其他船只等各种障碍物。

无人机一般风过大时便不能起降了，但无人船则要求承受更大的风浪，无人船除了生命保障系统外，其他系统跟有人船的要求都是一样的。这些都意味着无人船的避障相比无人机会难更多。

“船在海上的姿态会有 3 个自由度的运动，俯仰、偏航和滚动。所以，控制系统是无人船的核心也是难点。”张海波表示。

据了解，控制的基本过程主要有三步，首先是输入，通过各种传感器找到无人船的状态，并比较这个状态跟理论状态有没有偏差，然后通过设定的控制规律修正这个偏差，之后再测量输入，循环往复。张海波介绍其中便涉及到 3 个技术难点：

问题一，为了更全面地了解无人船周边的情况，可能会用到各种传感器，包括雷达、摄像头、声呐等等，但问题就在于如何融合这些传感器所采集的数据。张海波表示，在实验室环境中这个问题已经基本解决了，但到了产品化方面还是有些困难。

问题二，对无人船而言制导也是一个难点，知道了无人船的状态，但怎么修正？其实即使是对于稍微简单的空气，由于温度等因素，人类也是很难做出一个标准方程的，因此需要进行大量的风洞试验，而流体则更复杂，需要做类似风洞试验的实地测试。而且，即使是通过了这个试验，其与真实海况也还是不一样的。

问题三，如何执行制导方案？由于惯性，船制动和倒车的滞后是很长的，如何操作船上的舵之类的设备也是一个问题。

产品案例资料

以下这款采用穿浪三体船型、刀锋式船艏设计，航行更平稳，同时具备雷达隐身功能，能够很好的应用在海洋调查、海洋测绘、勘测和安防巡逻。

武警抗洪抢险无人侦察船 ZC40

该船可应用于环保监测、科研勘探、水下测绘、搜索救援、安防巡逻乃至军事应用领域，目前已经实现了搭载无人机、潜水器实现协同作业。

海洋测量无人艇

光电系统原理

光电系统赋予小型无人舰更多任务，使它们不仅能伴护大型战舰，还能有更多功能。红外热像仪旨在提高舰载光电传感器的能力，大幅增强水面舰的侦察监视能力。”穿透遮挡进行成像"，力求使水面舰和潜艇乘员能穿过雾、霾、雨、雪的遮挡捕获到目标图像。

克服天气障碍——浓雾。雾中的细小水汽颗粒会让光发生散射，会导致乳白化天气条件，即便是如今最先进的光电传感器也无法穿透它。

光电系统的优势

光电系统的优势主要体现在以下几个方面。首先，在低角情景下，光电系统不受镜面效应或天线扫掠的影响，能够很好地解决低角度跟踪问题。和雷达相比，光电系统能够较好地对付慢速运动目标、雷达反射截面积小的目标和杂波环境中的目标。

美国研制的SeaFLIR 230陀螺稳定塔系统，属于舰载光电系统的一种，可用于执行侦察、监视和目标捕获、海上搜救、水面搜索、隐蔽作战、态势告警及辅助无人驾驶等任务。

方案运用领域

1.无人艇主要用于执行危险以及不适于有人船只执行的任务。一旦配备先进的控制系统、传感器系统、通信系统和武器系统后，可以执行多种战争和非战争军事任务，比如，侦察、搜索、探测和排雷；搜救、导航和水文地理勘察；反潜作战、反特种作战以及巡逻、打击海盗、反恐攻击等。

2.观察和识别功能，加强舰载作战系统的综合能力，缩短系统反应时间。

比如导弹的探测和告警。对于导弹防御而言，已经不单单是依靠雷达的问题，还需要红外传感器来改善探测导弹的能力，特别是在对付高速、低雷达截面目标以及由于干扰或不良传播条件而使雷达性能退化。

另一种舰载光电系统，法国推出的VIGY OBSERVER多传感器观察系统，该系统是一种紧凑型圈景陀螺稳定多传感器观察系统，适合安装到巡逻舰等小型船只上。

光电系统的应用领域是支援舰载雷达。当雷达需要静默的时候，光电系统可以为舰艇防御提供支援。当光电系统能够跟踪特定目标时，舰载雷达将有更多的时间和能量用于执行其他功能。第四个任务是红外搜索和跟踪。在舰艇试图进行“隐身”的特殊情况下，采用红外搜索和跟踪这种被动的探测和跟踪设备，水面舰艇仍然可以具备一定的对空和对海监视能力。