1、USV应用现状

作为船舶领域全新的无人操作舰艇，USV具有的诸多优良特性被越来越多的国家发掘和应用。由于无人艇具有吃水浅、机动性强等优点，其往往被用于海洋测绘，提供海洋地理信息、数据和基础图形。同时可以进行海洋环境质量监测、界定污染环境程度、预报监测赤潮、海冰等自然灾害，为渔业和水产养殖提供水质信息，为执法提供依据，为相关部门及时采取有效救灾措施提供及时全面的信息，对海上经济目标进行巡航保护和海洋监控违法行为等。95159

2、USV国内外研究现状

水面无人艇作为目前一大热门无人操纵舰艇，发展历史最早可以追溯到上世纪四五十年代，进入21世纪后，随着计算机技术的迅猛发展，水面无人艇真正焕发光彩。

2007年，美国就USV在未来军事领域中的应用提出了详细的发展计划，计划涵盖USV的发展设想，作战使命以及技术与工程问题等[6]。以此为背景，拉开了各国USV技术大比拼的序幕。

美国：2017年，美军领导人着眼于开发用于扫雷的新一代无人水面艇及其任务载荷，该种新型USV的相关组件采用模块化开防系统架构（MOSA），便于进行升级和增加能力[7]。并通过将无人水面舰艇、无人水下航行器、有人水面舰艇和装备激光的直升机相结合的方式提高美军的反水雷战能力。这种未来无人水面扫雷艇能够一次性完成3个阶段的扫雷任务，并有可能作为近海战斗舰扫雷战任务包的一部分，在未来的海洋战争中发挥不可或缺的作用。

图1-1美国研制的新型扫雷无人舰艇

以色列：在USV的研究领域，以色列一直与美国齐头并进，其生产设计的水面无人舰艇功能较多，主要用于反恐、情报收集、海洋巡视和监测以及必要时的火力支援和协同作战[8]。2014年设计出用于保护专属经济区、海上边界、港口安全、离岸天然气钻井平台和管道，以及进行浅水巡逻和电子战的“KATANA”号USV；2016年以色列埃尔比特系统公司设计出用于执行反潜作战（ASW）任务和扫雷任务的“海鸥”号USV。

图1-2以色列“KATANA”号 图1-3以色列“海鸥”号作战无人舰艇

除了美国和以色列外，英国、法国、日本、意大利等国也开发过具有一定技术含量的USV。

与国外相比，中国对水面无人艇的研究起步较晚，目前仍处于摸索阶段。虽然近些年在USV关键技术上有一定突破，但不管是艇体建造还是艇型综合优化设计，与美、以色列等国相比，仍存在较大差距，研制出的一系列水面无人艇也大都适用于民用领域。近些年我国研制的具有代表性的USV主要有：2013年，我国自主研发出具备地形勘察、搜救等功能的水面无人艇；2014年，上海大学自主研发出用于海洋

巡视和海上交通监测的“精海1号”USV[9]。

图1-4中国首艘无人测量艇 图1-5中国“精海1号”

3、USV水动力研究现状

相比于国外成熟的USV研究及应用技术，国内对无人艇的艇型优化设计和分析仍处于成长阶段，两者之间有着较大差距。因此，如何提高国内对水面无人艇性能的研究技术值得相关人员去探索。

艇型优化需要考虑到船舶的各项技术性能和经济性指标。目前，国内外对水面无人艇水动力性能的综合优化，主要从快速性、操纵性、耐波性以及抗倾覆性等方面来考虑[10]。本文以最新的CFD技术对某类无人艇进行数值模拟计算，再对实验得到的大量数据整理分析，建立该类无人艇的阻力性能数据库，确立目标函数，建立快速性优化数学模型。再结合耐波性能、操纵性能以及抗倾覆性能数学模型建立该类无人艇综合优化数学模型，利用遗传优化算法进行不同机制的优化，最终得到最优值。