美国研究无人水下航行器反水雷的关键技术

　　[美国海军海上系统司令部2004年6月10日报道]它们被称作无人船、机器人、自主式水下航行器以及无人水下航行器，不管它们叫什么，美国海军水面战中心巴拿马城(NSWCPC)研究和开发部表示，在2004年，美国海军的科学家们都将利用它们大大加快猎雷和清除水雷的行动。

　　“这些行动的一个费时和令人筋疲力尽的部分是对传感器获得的数据进行分析，”杰拉尔德·多贝克(Gerald Dobeck)博士——负责“计算机辅助探测和计算机辅助识别”(CAD/CAC)的研究和开发工作的NSWCPC 项目工程师说，“这里，熟练的操作人员花费许多小时回顾成堆的传感器数据来确定水雷的存在和位置。”

　　1995年，美国海军研究署开始支持研究减少猎雷的CAD/CAC 分析时间，这些猎雷行动是在沿海环境大约10～40英尺(3～14米)的很浅水域(VSW)展开的。在很浅水域猎雷是非常复杂和困难的，因为这里接近海岸并且受到许多东西的干扰，从失事的沉船和轮胎到自然障碍物如珊瑚礁都有。

　　1999年，多贝克决定把他们团队的CAD/CAC 算法和由雷声公司、洛克希德·马丁公司和阿尔法泰克公司开发的算法结合在一起，这些数学算法处理由UUV收集的数据，从类似水雷的物体中识别出真正的水雷。这种经过融合的专门算法被综合进一个称为“任务后分析2000” (PMA 2000)的软件工具中，从根本上减少了筛除干扰物所需的时间。

　　多贝克指出，他的团队实际上已经把CAD/CAC应用到UUV上，这可以使数据在收集的时候就进行实时处理，这种进步归功于更小、更低功耗计算机处理器的出现。

　　“此外，随着可靠的水下声学通信方法的逐渐出现，实时CAD/CAC将允许报告随时发现的类似水雷的物体。” 多贝克说，这将给战场指挥官提供更加及时的信息。

　　据美国NSWCPC海军特种作战转变和获得计划管理员约翰·杜丁斯基表示，UUV节省时间的特性已经在伊拉克自由行动中得到了证明，当时有几个被称为“遥控环境监视单元”(REMUS，由海德洛伊公司制造)的UUV帮助海军清理了在乌姆卡斯尔港的一条安全路径，提供给英国供应船“盖拉哈德爵士”号，该船运送了超过200吨的食品和紧急物资以帮助饱受战争折磨的伊拉克人民。

　　“在这次救援行动中，混合了多个水下元素，包括几个REMUS UUV，” 杜丁斯基说，如果没有UUV的帮助，这次行动将需要21天持续不断的潜水作业。

　　“在UUV的帮助下搜索水雷，只花费了16小时连续的水下作业就结束了，在10次任务中，搜索了250万平方米的水域，” 杜丁斯基报告说。他补充道，一旦实时CAD/CAC达到最佳性能，UUV将利用它节省大量时间。

　　出于对“关键技术出现”的信任，多贝克说，计算处理硬件的持续进步、现代化自动目标识别算法和算法的融合将允许UUV获得完全的潜力，并且在操作时几乎不需要人类的干涉。他把CAD/CAC和算法的融合称作猎雷UUV的“使能智慧”，并且把融合算法的效果比作多个医学诊断的合并。“把我们的每个算法合并就像使用不同的医学专家来正确地诊断一个病人的病情。利用一种算法一般不太容易从众多目标中检测出假目标，但是水雷能从多个算法中被探测出来。” 多贝克说，他还说在PMA 2000中的融合算法的性能正在迅速接近专家操作员的水平，并且最终将帮助人们远离危险。

　　“融合的算法之所以能够工作是因为所有的CAD/CAC算法设计者都使用独特的技术手段，这样能够互相补充，”他说。

　　据NSWCPC沿海传感技术分部的负责人约翰·赖斯罗普说，他的团队正在开发这个综合体的另一半所需的先进图像技术和新的传感器，“你能在那儿发现多少类似水雷的目标取决于两件事——你的算法有多棒和你的传感器有多好。” 赖斯罗普说，他还补充说他的团队正在引进一种被称为合成孔径声纳的先进传感器，他相信那是为海军建立一支合作的UUV力量的确切的贡献。下一个要并入UUV的将是声学通信技术，它能建立一支交互式的UUV力量，多贝克说。

　　“海军把这种合作称为‘协作行为’，”多贝克说，他解释说，如果一个类似水雷的目标被一个进行大范围搜索的UUV发现，它将向另一个装备了近距离传感器的UUV发送命令进行目标/非目标确认。

　　NSWCPC的机器人技术分部的领导人菲尔·伯恩斯汀宣称，多贝克的团队实际上已经演示了在UUV上的实时CAD/CAC能力，“我们在2001年和2003年在一个REMUS UUV上进行了实时的演示，” 伯恩斯汀说，“一支能相互协作的有特定任务的UUV部队在一个区域自主地执行了一项任务，释放这支部队的平台随后去支援其他地方的任务，因此，UUV成为了力量倍增器。”

　　伯恩斯汀的团队已经成功地在各种拍岸浪区爬行机器人中演示了“协作行为”，多贝克、杜丁斯基、伯恩斯汀和赖斯罗普似乎都确信一支机器人UUV部队最终将作为一个高效的力量倍增器加强海军的力量。[陈忠杰]