潜在的未来应用和概念
JAPCC美国海军上尉WilliamA.Perkins
背景与介绍
过去几年中，俄罗斯联邦海军（RFN）潜艇活动的复苏使该联盟采取了应对行动。在2014年威尔士和2016年北约华沙峰会上，反潜战（ASW）被确定为联盟必须解决的关键重点领域，以确保其在海域保持优势和行动自由。许多文件都提到北约的反潜能力和能力正在下降，这主要是由于RFN潜艇的业务迅速下降，从1990年代初到最近几乎已经停止。此外，在冷战之后，北约采取了一种更远征的战略观点，导致许多前反潜武器资源重新调整以支持其他职能，其中许多不在欧洲剧院范围内。钟摆最近开始向后移，
威尔士峰会之后的“智能防御计划”激发了一种有趣的思路。在过去的三个北约行动中，由于空中领域的行动严重依赖于无人驾驶和远程操作系统，因此，在北约的海面之上，之下和之上的无人系统在北约的ASW任务中起什么作用？本文将探讨无人机系统（UAS）在当今所扮演的角色，并提供对潜在的未来应用的见解。
UAS相对于载人系统的优势
总的来说，无人驾驶系统具有以下与有人驾驶系统不同的特征，如北约海事研究与实验中心的首席科学家兼反潜作战合作项目经理KevinLePage博士所表达的：1
力量倍增器，与地面以上和以下的其他系统和功能的集成，而无需培训有人值班的工作人员；
耐力增强；
在退化/退化的环境中运行–风险阈值高于有人值守系统；
专用于有效载荷的平台比例更高；
模块化
可扩展性；
比“同等”载人平台更低的单位成本。
对于ASW而言，这意味着无人系统可以执行某些耗时的功能，例如在指定的搜索地点游荡以监视海洋并对穿过该区域的潜艇进行初步检测。这项特定功能消耗了诸如P-3Orion系列海上巡逻飞机（MPA）之类的载人系统的相当长的使用寿命，但由于难以参与，因此仍然是ASW杀伤链中最关键的环节。如果您还没有确定鱼雷的位置，则该鱼雷为潜艇。但是，在对潜艇进行初始声学检测和随后对其运动进行监视方面，足够的带宽来支持船外声学处理仍然是一项技术挑战，但是这一领域的研究仍在进行中。此外，
大型无人系统的作用
大型UAS机体，例如美国海军的MQ-4Triton，已经与其他有人驾驶的ASW平台起相互支持的作用。但是，Triton的传感器套件更适合其他类型的采集。它的检测潜艇方法仅限于在潜艇暴露其潜望镜，通气管或整个表面的情况下，检测发射或通过雷达发出的任何信号。Triton旨在与P-8Poseidon协同工作，因为它只能支持纯ASW功能（例如声学处理或鱼雷运输）的能力有限。
但是，Triton的ASW能力的这些局限性揭示了一种不同类型的无人驾驶系统实际上如何能够更好地填补这一职位。GlobalHawk机体（Triton围绕其设计）已经具有有效载荷和续航能力，可以在这里很好地使用。传感器将需要适合特定的ASW检测传感器。这些新的传感器可能是一种新型的海底成像系统，是对滨海航空传感器高光谱（LASH）2的后续开发，水下激光成像，甚至是与其他海底或海底传感器连接的声学处理器。当前，潜水艇的声学数据传统上是从飞机发射的声波浮标产生的。这个概念要求大型机身能够携带和运送超过100个声纳浮标。由于重量和运输要求，UAS不太可能用作“超音速浮标卡车”，因此必须探索其他利用车外检测传感器的方法。
小型网络系统的概念
从许多国家的舰船上部署了诸如ScanEagle之类的小型战术UAS，以充当情报监视侦察（ISR）角色，为海上形势的发展提供支持。与Triton一样，这些战术UAS的ASW作用有限，主要用于潜艇的视觉检测。但是，如果用能够跟踪潜艇的传感器（例如磁异常检测或其他跟踪传感器）更换其传感器有效载荷，则它们可以提供宝贵的跟踪服务，并减少MPA和ASW直升机所需的飞行时间。
此外，较小的联网系统开辟了许多有趣的可能性。2017年，美国国防部发射了103架PERDIX微型无人机，并展示了它们作为单个实体运行的能力，重组了自己的编队以完成一系列任务，并在空间上进行了自我安排，以应对某些无人机的损失或失败进行维护覆盖并完成任务。3这个概念很容易适应反冲目标，以应对动态而逃避的目标。
考虑一下Aqua-Quad。这种小型四旋翼无人机由太阳能电池供电，持续时间为三个月，它具有降落在海洋上，在水面以下部署小型声传感器，检索该传感器并升空以重新定位的能力。4在测试中，尽管它看上去脆弱，但已证明能够在14英尺海（4.3m）中运行。5推断多个联网无人驾驶飞机的概念自同步执行一组任务的任务，一个可以设想的Aqua-四边形的服务于初始检测车队和长持续时间的跟踪功能。
这些系统的形式可以设置在已知的海底运输区域（例如地理阻塞点）上，其中部署了声传感器，并在等待和监视时为太阳能电池充电。在检测到潜艇后，编队会重新组织自身以包围潜艇，确保多个元件始终保持在行进方向之前，以允许其他元件有时间重新定位或为适应潜艇路线的变化做好准备。如前页图1-3中的概念图所示，由25个左右的此类系统组成的网络甚至可以在躲避型潜艇上保持适当的跟踪几何形状。
此愿景存在一些技术挑战。首先，网络必须能够相互通信以有效地组织起来。其次，网络必须能够与船外指挥与控制（C2）单元进行通信，以告知潜艇的存在和移动，以便可以就下一步的起诉做出决定。第三，该网络还必须能够与车外传感器通信，即使是在地面上方和下方运行的无人系统也是如此。这就需要开发健壮的通信网络。北约位于意大利拉斯佩齐亚的海事研究与实验中心致力于探索应对海底系统挑战的解决方案，因为水对机载链接网络中的数据传输提出了一些挑战。
为了解决这些类型的无人系统在其本地网络之外进行通信的能力，可能需要一种新型的数据传输。WolfgangGriethe博士和MarkusKnapek博士讨论了光学数据链路的潜力及其在无人系统中使用的应用。他们得出结论，紧凑的微激光数据链路终端可能是增强机载通信的可行解决方案。6对于上面的四旋翼机，没有必要在每个单独的平台中构建其中之一，而是使用单独的无人系统，例如长时间的UAS，可以将机群作为本机的一部分在轨道上空飞行。通信网络，然后进一步通过光数据链路将信息传播到岸上或漂浮的C2节点。
尽管本文以“quad-quad”作为可通过这种方式加以利用的一种技术的示例，但并不建议您购买某个特定的系统或设计而不是另一个。需要对可捕捉这种潜力的最佳设计模型进行研究。作为可以实现此功能的其他类型机体的一个示例，MQ-8消防侦察机还可以进一步配备浸入式声纳和鱼雷发射功能，类似于现役的ASW直升机在从船上远程驾驶时所执行的功能以同样的方式执行ISR任务。此外，图2-4中的潜艇跟踪图是概念性的，一旦构建了系统，
结论
无人系统技术为ASW任务区提供了潜在的应用。尽管当今存在一些系统，但是它们的大多数传感器都是针对情报搜集任务的，并且仅直接应用于反潜战，尽管应该继续探索创新方法来利用传感器功能。然而，未来发展无人驾驶系统的前景是光明的，该系统专门用于反潜战任务。反潜战作为一项任务，需要延长出击时间和传感器停留时间，并在起诉初期及早进行数据融合和数据发布，然后在情况需要时选择潜艇参与。群集系统的新技术以及可靠的高带宽光链路功能的潜在发展使无人系统的未来成为协助ASW任务的可行的近期解决方案。无论如何，仍然需要无人驾驶系统与ASW领域中的其他要素（包括船舶和有人驾驶飞机）集成。尽管无人系统非常适合侦查和追踪起诉阶段，但在短期内，有人机仍可能需要鱼雷以产生致命影响。
