UUV与AUV国内外发展情况

USV与AUV国内外发展情况

一、USV国内发展情况

1.1上海海事大学“海腾01”

上海海事大学日前对外发布最新科研成果，由该校科学研究院航运技术与控制工程交通行业重点实验室无人水面艇课题组开发研制的“‘海腾01’号智能高速无人水面艇”成功落水。

作为国际研究热点，“海腾01”号瞄准世界最先进无人水面艇技术，开发具有全天候、高海况下自主航行，实时进行水面监视监测、水下测量勘探功能,多操控模式、大载荷特点的高速无人水面艇。“海腾01”号可在海事巡航、航道测量、水文监测、水面防污染监测、进出港与过境船舶监测监视、水上消防、水上溢油控制与回收、海上搜寻救助、沉船勘探打捞、水上反恐、专属经济区守护与活动取证、海洋资源调查与取样等领域无人作业。

该项目获得2010年中央财政支持地方高校发展专项资金支持，并在国内首次实现海上溢油处理水面机器人技术及其装备的试验性应用。

据介绍，“海腾01”号智能高速无人水面艇长10.5米，宽3.6米，满载排水量8.5吨，吃水0.8米。使用喷水推进，最大航速40节，巡航速度30节。由艇体、推进系统、能源系统、导航系统、通讯系统、控制系统和任务系统等组成。具有全自航模式、半自航模式和全遥控模式三种工作模式。配备有毫米波雷达、激光雷达、前视声纳、立体视觉和360度监控摄像机等监测设备，可进行水上和水下障碍物的全方位探测。并通过多源信息融合提高障碍物探测的准确性和可靠性，为自主避障提供足够信息。“海腾01”号既可无人驾驶，也可人工驾驶，驾控台上的人工驾驶具有最高优先级，便于无人艇调试过程中的监控与紧急情况处置。

1.2上海海事大学“Silver frog”

上海海事大学研制的“Silver frog”号USV 为双体型铝合金小船，是一个多任务通用平台，艇长2.7m、宽1.48m、型深0.36m，艇重60kg，有效载荷100kg。采用双螺旋桨推进，由DC 电机驱动，依靠推力差进行转向控制。航速可达6kn（艇重60kg 时），使用60Ah 的锂电池组供电。“Silver frog”采用了基于无线局域网络的控制系统，它由岸基监控系统和USV 载体组成，通过监控系统下达控制指令以控制USV 的航行，无线网络的有效通信距离可达1 n mile，该艇还配备了照相机等设备。目前该艇进行了海港监视、水质量采样、水文测量、海事搜救等试验。

图8 “Silver frog”USV

1.3中国航天科工集团“天象1号”

隶属于中国航天科工集团的沈阳新光公司开发了“天象1 号”USV。该艇的船体采用碳纤维材料，全长6.5m，配有智能驾控、GPS 定位、航海雷达搜索、图像传输与处理等系统，能够向母船和岸基实时传输艇体周围海域的环境图像。该USV 作为气象应急装备，在2008 年的青岛奥运帆赛期间为比赛提供了气象保障服务。

图 1 “天象1 号”USV

1.4航天科工新光集团“XG-2”

2006年10月在第六届中国国际航空航天博览会上,航天科工新光集团展示了自行研制的XG一2水面无人艇,这也是我国第一种无人多功能艇。XG一2采用了自主航行与遥控航行两种模式,最大航速达到45节,遥控距离达到100千米。小艇可携带雷达、光电和声呐等目标探测系统,可配备机枪、防空导弹等自卫武器,执行扫雷任务时还可携带灭雷具。目前这种小艇正在进行相关实验,不久即可投入使用

图1.6我国的XG一2水面无人艇

1.5哈尔滨工程大学“XL-USV”

哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室借助于在AUV 领域所积累的丰富经验，在国内较早开展了USV 技术研究，在USV 运动控制、路径规划、环境感知等方面进行了大量湖试与海试，取得了一定的成果。

图2“XL”USV

1.5北京铭尼科科技有限公司

北京铭尼科科技有限公司于2007 年推出的无人水面巡航艇可谓是一个突破，巡航艇长7-11 米，最大航速35 节，是一个可远程控制的水面机器人运载平台，其极强的机动灵活性使它在海岸与港口安全、勘测与侦察、海上作战、目标搜寻等方面都有很好的应用。1.6沈阳自动化所

沈阳自动化所开发了三体USV，该艇的推进系统采用直流电动驱动，航速4~6kn。试验平台分为地面控制系统、无线传输设备和艇载控制系统三个部分，其中地面控制系统由操纵杆和电脑组成；艇载控制系统由主计算机，A/D 数据采集卡和传感器等构成，其中主计算机由PC-104 组成。该艇配备了线加速度/角速度传感器、陀螺仪、罗经和Hemisphere OEM 型GPS 等。

沈阳自动化所的三体USV

二、USV国外发展情况

2.1美国

2002 年，美国太平洋司令部发起设计新型水面无人舰艇“Spartan”项目。“Spartan”号USV 是一个模块化、可重构、多任务、高速、半自主式水面无人艇，分为7 米和11米两种艇型，能够分别携带3000 磅和5000 磅的有效载荷。目前，美国海军濒海战斗舰已开始配备该USV，该艇装有光电/红外监视器、对海搜索雷达、数字图像传输系统和无人指控设施。这些环境感知传感器使母舰能够通过水面无人艇获得周围的海上图像，对受保护舰艇周围的环境进行实时监视并具有出色的环境感知能力，可检测水面小型快艇或水雷，是应对海上非对称威胁的主要手段。图 2 即为“Spartan”号USV 通过可见光摄像头探测到的舰船目标，可实现目标瞄准。

(a)7m 长USV (b)11m 长USV

图 1 “Spartan”系列USV

图2“Spartan”USV 探测图像

美国海军开展了”Seafox”系列型号USV 的研制。该型号USV 配有数字缩放红外摄像机、数字缩放白昼彩色摄像机、3×70°的导航摄像机等环境感知传感器。这些设备使得该型号USV 具备远距离监控的能力，很大程度上扩大了该型号USV 的作业范围，包括：内河作业，海面拦截作业，海域环境感知，港口安全，自动作业等。

图 3 “Seafox MK I”USV 和“Seafox MK II”USV 美国空间和海战系统中心的机器人研究小组开发了一种通用的USV 试验平台——“SSC San Diego”号USV，其目的是为后续的新概念USV 研发进行快速原型搭建与测试。在该平台上，该小组研究了多项用以提升USV 性能和智能水平的先进技术，并成功地运用于其它类USV 上。“SSC San Diego”号USV 以Furuno 数字航海雷达目标检测结果为基础，结合电子海图实时建立局部环境模型，完成了USV 的自主航行和危险规避。