AI 融合中心
JANG Hwasup总经理, HAN Kimin主任验船师
1. 研究概要
全球海洋防御体系正在加速推进无人化和自主航行技术的应用。为此,韩国海军与韩国船级社(KR)联合开展了全球首部军用无人水面艇(USV)设计指南的研发工作。
USV因其能够长时间执行海上作战任务,在最大限度减少人员伤亡的同时显著提升作战效能,已成为备受关注的核心技术。本研究旨在建立无人水面艇设计的系统性标准,以确保其实际作战适用性和技术可行性。
2. 研究内容
本研究通过系统梳理无人水面艇(USV)设计所需的关键技术要素,确立了核心设计标准,并据此编制了完整的USV设计规范体系。该设计指南的主要技术内容涵盖以下方面:
1) 一般事项
- 本指南适用于轻吨位500吨以下的无人水面艇,可根据操作概念和艇体尺寸调整设计标准。
- 定义无人水面艇的自主化等级(AL1~AL4),明确不同操作方式的技术要求。
2) 风险评估
- 分析无人水面艇设计需考虑的主要风险因素(碰撞、通信中断、网络攻击、进水等),并制定最小化这些风险的设计和操作标准。
- 提出确保可靠性和生存性的风险评估及应对方案。
3) 基本性能与船体结构
- 制定考虑耐波性(浪高、风速、航向保持能力等)、操纵性(转向和停船性能)、复原性的设计标准。
- 通过损伤控制和进水防护设计,增强无人水面艇的生存能力。
4) 推进与电力系统
- 推进系统设计需综合考虑航速、续航距离和燃油效率等参数
- 建立主电源(发电机)和应急电源(蓄电池)的双重供电体系,确保电力供应稳定
5) 通信与远程操作系统
- 确保支持远程控制和自主航行的数据传输与通信稳定性
- 采用双通道通信系统,在主通道故障时可自动切换备用通道
6) 辅机和舾装系统
- 制定涵盖海水系统、淡水系统、燃油系统和滑油系统等流体系统的设计标准
- 配置可远程控制的消防系统和应急响应装置
7) 任务设备与武装系统
- 制定适用于不同任务类型(侦察、反水雷、作战等)的探测设备和武器系统搭载标准
- 设计支持远程控制和自主操作的武器与传感器集成控制系统。
8) 无人任务控制体系
- 构建集成探测、导航、机动和交战功能的综合控制系统
- 系统具备自主航行、动力控制和通信控制等功能,可通过远程控制站实现实时监控
9) 生存能力与网络安全
- 建立针对电磁脉冲(EMP)、网络攻击和通信干扰等威胁的防护体系
- 采用防篡改(Anti-Tampering)技术,防止敌方夺取无人艇控制权
10) 仿真验证与性能测试
- 应用硬件在环(HIL)仿真技术模拟多样化作战环境,进行系统性能验证
- 通过充分的性能测试确保无人艇在实战部署中的稳定性
3. 产学研专家委员会运作
专家委员会由多学科技术专家组成,旨在提升无人水面艇设计指南的专业性和技术完整性。
1) 专家委员会会议及活动情况
- 委员会共召开5次会议,就设计指南开发的关键议题进行深入讨论。
公司 | 主要负责 |
韩国船级社(KR) | 设计框架、风险评估、通信/辅机系统、网络安全、VV&A验证 |
HD现代重工 | 船体结构、基础性能、电力系统设计 |
韩华海洋 | 推进系统设计 |
韩华system | 集成控制系统设计 |
LIG Nex1 | 任务设备,设计自主航行技能 |
Seadronix | 态势感知技术 |
木浦海洋大学 | 远程控制技术研究 |
韩国机械研究院(KIMM) | 建立可靠性评估标准 |
4. 无人水面艇设计指南听证会
1) 听证会举办目的
无人水面艇设计指南听证会旨在向产、学、研领域专家及军方相关人员分享最终定稿的设计指南,通过广泛征询各方意见以提升指南的完备性,并深入论证其实际应用可行性。此次会议通过充分研讨和修订完善,力求使设计指南切实契合实战操作需求,同时为适应未来技术演进趋势和政策导向确立规范化基准。
2) 공청회 주요 논의 사항
听证会旨在验证设计指南的实效性,通过吸纳各利益相关方意见,为无人水面艇设计及运营标准奠定具备国际竞争力的基础。核心议题包括:
- (指南现实性审查)评估设计指南的实际应用可行性与技术有效性。
- (多元意见整合) 汇集产、学、研及军方意见以提升设计指南的完备性,精准反馈行业需求
- (协同机制强化) 通过听证会构建军-产-学-研协同网络,夯实无人水面艇技术发展基础
- (指南发展路径) 建立持续修订机制,推动该指南发展为国际公认标准
5. 结论与未来研究方向
本研究首创性开发了全球军用无人水面艇设计指南,确立了系统化、标准化设计规范。通过融入自主导航、远程操控、生存能力及网络安全等核心技术要素,确保指南兼具实战适用性与技术成熟度。
后续研究将依托海军实战测试验证指南实效性,结合技术演进与实操经验持续优化设计标准。拟与国际海事组织(IMO)及主要船级社开展合作,推进指南国际标准化进程,助力韩国确立无人水面艇技术全球领导地位。
无人水面艇技术正处于快速发展阶段,为此本设计指南将建立动态更新机制,根据技术演进和实战需求定期修订完善。通过这一机制确保设计标准始终紧跟技术前沿,持续优化实战环境下的操作效能。
本研究成果不仅将为国防现代化建设提供核心技术支撑,更有望成为民用智能船舶领域技术研发的重要规范依据,推动军民两用技术的协同发展。