1國(guó)外無(wú)人水面艇的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

近年來(lái)海軍傾向于使用較小的無(wú)人水面艇，一般為11米長(zhǎng)或者更短，相應(yīng)的續(xù)航能力、航程和有效載荷能力有限。雖然這些小型無(wú)人水面艇有一些是多功能的，但大多數(shù)是在有限的水域中作為概念開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)的技術(shù)演示使用，或者局限于狹窄的應(yīng)用范圍，如海岸巡邏、環(huán)境調(diào)查、情報(bào)監(jiān)視偵察(ISR)、反水雷措施(MCM)和兵力保護(hù)。然而，人們對(duì)部署尺寸更大、能力更強(qiáng)的無(wú)人水面艇越來(lái)越感興趣，這些無(wú)人水面艇可以承擔(dān)通常由船員執(zhí)行的高端任務(wù)。例如，美國(guó)海軍正在以中型和大型無(wú)人水面艇(MUSV和LUSV)的形式開(kāi)發(fā)這種能力，以實(shí)現(xiàn)更具分布式特征的艦隊(duì)架構(gòu)：由比例相對(duì)較少的大型水面戰(zhàn)斗艦(如巡洋艦和驅(qū)逐艦)和較多的小型艦船(如護(hù)衛(wèi)艦以及潛在的大量大型無(wú)人水面艇)組成。

MUSV設(shè)想長(zhǎng)度在13米到45米之間，滿載排水量高達(dá)450噸，而LUSV的長(zhǎng)度在60米到90米之間，排水量為900-1800噸。不管大小和排水量如何，這些無(wú)人水面艇必須是基于商業(yè)設(shè)計(jì)的可重新配置、低成本和高耐久性的平臺(tái)，具有足夠的模塊化和運(yùn)載各種有效載荷的能力。MUSV最初預(yù)計(jì)用于情報(bào)監(jiān)視偵察(ISR)和電子戰(zhàn)(EW)任務(wù)，而LUSV旨在提供反水面作戰(zhàn)(ASUW)支持。美國(guó)海軍指出，MUSV將作為傳感器和通信中繼，成為正在開(kāi)發(fā)的無(wú)人水面系統(tǒng)的一部分。該船將能夠攜帶相當(dāng)于40英尺(12米)標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的有效載荷，在需要返回港口之前，將能夠獨(dú)立運(yùn)行至少60天，并能夠進(jìn)行海上補(bǔ)給。根據(jù)《國(guó)際海上避碰規(guī)則公約》，MUSV還需要以大約16kt的巡航速度和大約4500海里的最小航程自主運(yùn)行，并通過(guò)政府提供的通信中繼系統(tǒng)運(yùn)行。

2.國(guó)外主要國(guó)家海軍無(wú)人艇自主技術(shù)分析

0.1美國(guó)L3哈里斯技術(shù)公司ASView軟件系統(tǒng)

美國(guó)海軍海洋系統(tǒng)司令部(NAVSEA)在2020年7月宣布，它已經(jīng)授予L3哈里斯(Harris)科技公司一份價(jià)值3500萬(wàn)美元的初始合同，提供一臺(tái)MUSV原型機(jī)——這是美國(guó)海軍為無(wú)人水面艇開(kāi)發(fā)項(xiàng)目簽訂的第一個(gè)主要合同，可能會(huì)采購(gòu)多達(dá)8臺(tái)MUSV，累計(jì)價(jià)值高達(dá)2.81億美元。該型MUSV是一種碼頭發(fā)射、自部署、模塊化開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)的水面艦艇，能夠自主安全導(dǎo)航和執(zhí)行軍事行動(dòng)。它有195英尺長(zhǎng)，排水量約為500噸，相當(dāng)于美國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)一艘近岸交通艇的大小。原型MUSV將用于試驗(yàn)，然后海軍將繼續(xù)努力完善該計(jì)劃，L3哈里斯公司最早將于2022年末完成首艘原型MUSV。

根據(jù)L3哈里斯技術(shù)公司發(fā)布的公告，MUSV將以路易斯安那造船廠(Swiftships)專門建造的60米級(jí)商用水面艇為中心，以吉布斯·考克斯(Gibb&Cox)和因卡特·克羅澤(Incat Crother)的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)。該公司還指出，MUSV原型機(jī)將為美國(guó)海軍艦隊(duì)提供ISR支持，并能夠在滿足《國(guó)際海上避碰規(guī)則公約》情況下的作戰(zhàn)環(huán)境中進(jìn)行自主機(jī)動(dòng)。

MUSV原型機(jī)的核心是該公司的ASView自主軟件，該軟件經(jīng)過(guò)12年以上的持續(xù)開(kāi)發(fā)和改進(jìn)，現(xiàn)在該系統(tǒng)成為該公司從有人駕駛到無(wú)人駕駛水面艇轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。

ASView軟件架構(gòu)使用基于同一模型的兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，以降低碰撞風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)組成包括：審慎自主規(guī)劃系統(tǒng)，可提供滿足多種行為的路線和機(jī)動(dòng)規(guī)劃，包括地面避碰和多目標(biāo)避碰;最新響應(yīng)自主系統(tǒng)，它通過(guò)一組反應(yīng)行為來(lái)驗(yàn)證路徑，只有存在明顯的問(wèn)題風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，才會(huì)采取行動(dòng)或發(fā)出警報(bào)，否則將使用審慎自主系統(tǒng)所生成的路徑。

ASView軟件利用人工智能(AI)和機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)技術(shù)支持審慎自主規(guī)劃系統(tǒng)，它能夠提供一流的自主性能，同時(shí)還可確保L3哈里斯工程師能夠通過(guò)學(xué)習(xí)現(xiàn)有數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練算法。另一項(xiàng)重要的使能技術(shù)是用于載荷控制的可靠高帶寬超視距(OTH)通信。

路徑規(guī)劃始于從相機(jī)、雷達(dá)、自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS)、光探測(cè)和測(cè)距(LIDAR)、聲納、深度探測(cè)儀、導(dǎo)航圖覆蓋圖等傳感器收集感知數(shù)據(jù)。ASView軟件能夠把所有的入站數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，同時(shí)把所有設(shè)備的精度納入考量，最終形成船只周圍環(huán)境的完整和準(zhǔn)確視圖。

審慎自主規(guī)劃系統(tǒng)不同于純粹的反應(yīng)式自主系統(tǒng)，反應(yīng)式自主系統(tǒng)無(wú)法規(guī)劃未來(lái)，也無(wú)法在沒(méi)有警告的情況下對(duì)態(tài)勢(shì)做出反應(yīng)。反應(yīng)式自主系統(tǒng)對(duì)操作員或觀察者來(lái)說(shuō)可能更具挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗粚?duì)即時(shí)事件做出反應(yīng)，并陷入循環(huán)。即使反應(yīng)式自主系統(tǒng)得出了正確的結(jié)論，也可能讓操作員感到不安，他們很難對(duì)這種自主性產(chǎn)生信任。

ASView軟件使用審慎自主規(guī)劃系統(tǒng)運(yùn)行，同時(shí)把多種目標(biāo)和多種行為納入考量，所以它具有更好的可預(yù)測(cè)能力，這有助于建立信任和快速應(yīng)用。除去態(tài)勢(shì)和感知自主性，L3哈里斯技術(shù)公司還提供船體、機(jī)械和電氣的自主能力，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和船上系統(tǒng)維護(hù)，并可支持超過(guò)30天的海上擴(kuò)展操作。該軟件可負(fù)責(zé)日常操作，如啟動(dòng)閥門、沖洗水箱以及其他功能系統(tǒng)的激活和停用，此外還可為狀態(tài)檢修或預(yù)防性維護(hù)提供系統(tǒng)健康和性能監(jiān)控。

0.2英國(guó)羅羅公司“人工輪機(jī)長(zhǎng)”系統(tǒng)

羅爾斯·羅伊斯公司正在開(kāi)發(fā)一種自動(dòng)機(jī)械控制系統(tǒng)，使有人駕駛和無(wú)人駕駛船只能夠承擔(dān)長(zhǎng)續(xù)航任務(wù)，減少與人的互動(dòng)。該系統(tǒng)名為“人工輪機(jī)長(zhǎng)”(ACE)，旨在通過(guò)擔(dān)綱負(fù)責(zé)無(wú)人駕駛船只機(jī)械狀態(tài)監(jiān)控和操作的工程部門，成為自主任務(wù)的關(guān)鍵使能器。

“人工輪機(jī)長(zhǎng)”是一種艇載安全決策控制系統(tǒng)，旨在智能操作少人駕駛和無(wú)人駕駛海軍平臺(tái)機(jī)械設(shè)備。它能夠自動(dòng)操作艇載機(jī)械設(shè)備，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、推進(jìn)系統(tǒng)、電網(wǎng)和燃料系統(tǒng)，使用完全確定的、基于條件的決策過(guò)程，考評(píng)當(dāng)前和預(yù)測(cè)的船舶健康狀態(tài)，進(jìn)行優(yōu)化操作，實(shí)現(xiàn)最低噪音、最大效率或最高速度航行或根據(jù)船舶任務(wù)要求預(yù)先維修損壞的設(shè)備。

“人工輪機(jī)長(zhǎng)”系統(tǒng)的操作完全在艇上進(jìn)行，這就避免了對(duì)數(shù)據(jù)連接的依賴，并可減少遠(yuǎn)程控制操作員的工作量，這樣就減輕了無(wú)人駕駛船舶的設(shè)計(jì)任務(wù)并降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性。羅爾斯·羅伊斯公司于2021年2月25日宣布，它已經(jīng)從英國(guó)國(guó)防部的國(guó)防和安全加速器(DSA)獲得了資金支持，用于其在智能船第二階段計(jì)劃下繼續(xù)研發(fā)人工輪機(jī)長(zhǎng)系統(tǒng)，該計(jì)劃用于降低風(fēng)險(xiǎn)并評(píng)估新技術(shù)和新方法，而這些新技術(shù)和新方法可以增強(qiáng)軍事決策、任務(wù)規(guī)劃和自動(dòng)化的能力。最終目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種人機(jī)網(wǎng)絡(luò)，可以在2030年的軍用平臺(tái)上協(xié)同工作。為期16個(gè)月的第二階段競(jìng)賽試圖能夠找到一系列人機(jī)團(tuán)隊(duì)或決策代理(ADeMs)的評(píng)估和演示項(xiàng)目，并與名為“智能船舶人工智能網(wǎng)絡(luò)”(ISAIN)評(píng)估環(huán)境相集成。一個(gè)代理可以是一個(gè)人工智能應(yīng)用程序，一個(gè)人，或者兩者的結(jié)合。這筆資金將使該公司能夠提高人工輪機(jī)長(zhǎng)系統(tǒng)的技術(shù)成熟度，以進(jìn)一步應(yīng)用于更廣泛的海軍和商業(yè)海事市場(chǎng)。該公司沒(méi)有透露該合同的總價(jià)值，但國(guó)防部指出，在第二階段選擇的項(xiàng)目將獲得25萬(wàn)英鎊(34.8萬(wàn)美元)的資助。人工輪機(jī)長(zhǎng)系統(tǒng)不僅僅是設(shè)計(jì)用來(lái)控制任何類型的商用和軍用船只的動(dòng)力和推進(jìn)系統(tǒng)，還包括管理冷卻、燃料、潤(rùn)滑和電力系統(tǒng)等船用系統(tǒng)。

該系統(tǒng)可以聽(tīng)取決策，也可以自己做決策或者給出建議，這些是操作機(jī)械設(shè)備所需的行動(dòng)指南，以實(shí)現(xiàn)由船長(zhǎng)或自主任務(wù)管理員設(shè)定的近期或長(zhǎng)期任務(wù)目標(biāo)，人工輪機(jī)長(zhǎng)系統(tǒng)旨在完善船舶的綜合平臺(tái)管理系統(tǒng)(IPMS)，IPMS是一個(gè)分布式系統(tǒng)，通常用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制船體、機(jī)械設(shè)備、電氣設(shè)備和損管系統(tǒng)——并利用這些系統(tǒng)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)來(lái)按需優(yōu)化輸出。

例如，IPMS將順序邏輯傳遞到推進(jìn)系統(tǒng)并順序控制它，ACE根據(jù)來(lái)自任務(wù)管理器和導(dǎo)航系統(tǒng)的信息，按工廠級(jí)別決定任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。

“人工輪機(jī)長(zhǎng)”系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作最初聚焦于一系列本身具有可用算法的最小的可行產(chǎn)品上，這類產(chǎn)品可以快速推出并可集成到現(xiàn)有的IPMS中，以展示該技術(shù)并提供一個(gè)反饋回路來(lái)引領(lǐng)未來(lái)的開(kāi)發(fā)趨勢(shì)。這與功能齊全的套件相反，后者需要相應(yīng)較長(zhǎng)的時(shí)間才能推向市場(chǎng)。因此，智能船二期項(xiàng)目需要羅爾斯·羅伊斯開(kāi)發(fā)必要的協(xié)議和功能接口，使ACE能夠與無(wú)人水面艇上的其他自主控制器進(jìn)行通信。這給羅羅公司帶來(lái)了發(fā)展的機(jī)會(huì)，但更重要的是它的屬性和使用案例。該公司從使用案例開(kāi)始開(kāi)發(fā)功能需求，預(yù)計(jì)人們不需要使用“人工輪機(jī)長(zhǎng)”系統(tǒng)來(lái)控制10米長(zhǎng)的無(wú)人水面艇，因?yàn)檫@些船上的船用動(dòng)力裝置本質(zhì)上是一個(gè)小型舷外發(fā)動(dòng)機(jī)(提供有限的航程和續(xù)航能力)。然而，隨著無(wú)人平臺(tái)變得越來(lái)越大，預(yù)計(jì)將執(zhí)行超視距操作90或100天的長(zhǎng)期任務(wù)，這種情況下保持推進(jìn)系統(tǒng)功能就成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

隨著自主船的尺寸和復(fù)雜性增加，自然需要更復(fù)雜的動(dòng)力和推進(jìn)系統(tǒng)，人們將需要一個(gè)像ACE這樣能力更強(qiáng)的控制器。海軍某些部隊(duì)可能更喜歡使用“人工輪機(jī)長(zhǎng)”系統(tǒng)作為咨詢系統(tǒng)，為無(wú)人水面艇運(yùn)營(yíng)商提供多種解決方案，以加快決策和行動(dòng)，而不是完全自主的系統(tǒng)。

0.3BAE系統(tǒng)公司P24無(wú)人水面艇

BAE系統(tǒng)公司成立于2019年4月，其一直支持英國(guó)皇家海軍(RN)的NavyX技術(shù)加速器。該公司作為自主系統(tǒng)和人工創(chuàng)新的孵化器和加速器，基于7.8Pacific24(P24)的剛性充氣艇(RIB)已經(jīng)作為標(biāo)準(zhǔn)海船部署在英國(guó)海軍的護(hù)衛(wèi)艦、驅(qū)逐艦和近海巡邏艦(OPV)上。自主海船已被確定為NavyX計(jì)劃中的幾個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域之一。這種從“母艦”上發(fā)射和回收的飛行器可能支持一系列任務(wù)，包括反海盜行動(dòng)、持續(xù)的ISR、海上安全和部隊(duì)保護(hù)。

該公司在2019年底簽署了一份為期12個(gè)月，價(jià)值320萬(wàn)英鎊的合同，以交付P24艦隊(duì)轉(zhuǎn)換配置無(wú)人水面艇，并集成到23型護(hù)衛(wèi)艦的戰(zhàn)斗管理系統(tǒng)(CMS)中，同時(shí)執(zhí)行艦隊(duì)小型試驗(yàn)任務(wù)以展示其操作。P24無(wú)人水面艇可以以38節(jié)的最大速度行駛，并可以在“巡邏速度”或“追逐模式”下工作45小時(shí)或航行100海里，同時(shí)可以遠(yuǎn)程控制或自主操作。

BAE系統(tǒng)公司在倫敦DSEI 2019展覽會(huì)上的水上演示中推出了一款原型P24無(wú)人水面艇。該艇配備了遠(yuǎn)程聲學(xué)設(shè)備(LRAD)和光電系統(tǒng)，從23型護(hù)衛(wèi)艦HMS Argyll的操作室進(jìn)行控制。

該演示還得到了國(guó)防部國(guó)防科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(Dstl)的海上自主平臺(tái)開(kāi)發(fā)(MAPLE)信息框架的支持，以促進(jìn)多個(gè)無(wú)人系統(tǒng)集成到單一指揮信息環(huán)境中。MAPLE是一個(gè)可移動(dòng)的指揮控制中心，是安裝在英國(guó)皇家海軍所有作戰(zhàn)平臺(tái)上的作戰(zhàn)管理系統(tǒng)套件的擴(kuò)展。

將P24 RIB轉(zhuǎn)化為無(wú)人水面艇的使能技術(shù)和工藝可以追溯到BAE系統(tǒng)公司內(nèi)部資助的基于現(xiàn)有9.5米P950 RIB的研發(fā)，該RIB被改造為2016年英國(guó)皇家海軍“無(wú)人戰(zhàn)士”演習(xí)的演示機(jī)。P950 RIB的改裝是與L3哈里斯公司的ASV一起進(jìn)行的，L3哈里斯公司的ASV集成了ASView系統(tǒng)，根據(jù)傳感器組件提供的數(shù)據(jù)完成遠(yuǎn)程控制或自主控制，傳感器組件包括一部導(dǎo)航雷達(dá)、一個(gè)全景PTZ攝像機(jī)和一個(gè)360度全景紅外攝像機(jī)。

BAE系統(tǒng)公司承諾在三年內(nèi)投入450萬(wàn)英鎊，以進(jìn)一步探索自主技術(shù)和作戰(zhàn)概念(CONOPS)，并促進(jìn)從技術(shù)演示到可部署能力的過(guò)渡。這項(xiàng)工作還應(yīng)用了公司在開(kāi)發(fā)、集成、測(cè)試、操作和支持自主系統(tǒng)方面的豐富經(jīng)驗(yàn)。自主性的一個(gè)重要規(guī)則是一旦涉及到關(guān)鍵決策，包括在使用致命武器進(jìn)行打擊前，必須得到操作員的批準(zhǔn)和確認(rèn)。

P24無(wú)人水面艇的平臺(tái)設(shè)計(jì)和能力使得它可以作為水面戰(zhàn)斗單元的綜合兵力之一展示自主性，也可作為獨(dú)立單元或與其他有艦員系統(tǒng)一起攔截快速來(lái)襲的攻擊船。BAE系統(tǒng)公司還在研究不同天氣條件下該無(wú)人艇發(fā)射和回收的方法。該公司與英國(guó)皇家海軍平臺(tái)管理局合作，開(kāi)發(fā)了一個(gè)多級(jí)安全架構(gòu)，確保指揮控制和通信的完整性和網(wǎng)絡(luò)安全。無(wú)人艇和軍艦之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是加密的，即使被俘獲，各種安全措施也可以防止數(shù)據(jù)被竊取。網(wǎng)絡(luò)安全和可靠的指揮控制對(duì)于自動(dòng)駕駛船舶的有效使用絕對(duì)至關(guān)重要，P24的主要用途之一是作為一個(gè)超視距傳感器，所以它需要能夠與母艦安全地共享數(shù)據(jù)并接收返回的任務(wù)指令。這是該公司正在努力研發(fā)的領(lǐng)域之一。

在投入使用后，BAE系統(tǒng)公司打算將一個(gè)尚未公開(kāi)的武器系統(tǒng)集成到該平臺(tái)中，該系統(tǒng)將可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。這可能是裝備有12.7毫米重機(jī)槍的MSI-DS海鷹多武器站(MWS)，該武器站早前與該公司的P950 RIB無(wú)人水面艇相集成，并成功測(cè)試了一系列作戰(zhàn)相關(guān)威脅。P24可以自動(dòng)定位開(kāi)火，輔助操作員決定是否開(kāi)火，試驗(yàn)將展示各種應(yīng)用場(chǎng)景的組合，所有這些都在戰(zhàn)艦作戰(zhàn)系統(tǒng)和操作員的指揮下進(jìn)行。

0.4新加坡海軍無(wú)人水面艇CDCA系統(tǒng)

新加坡國(guó)家科學(xué)和技術(shù)局(DSTA)和DSO國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的工程師正在開(kāi)發(fā)一種本土碰撞檢測(cè)和避碰系統(tǒng)(CDCA)，以確保反水雷無(wú)人艇和海上安全無(wú)人水面艇(MARSEC USV)的安全航行。這些無(wú)人水面艇在新加坡共和國(guó)海軍管理下，在擁擠的新加坡海峽和鄰近的港口水域工作。這些水域服務(wù)于大約三分之一的世界海運(yùn)集裝箱貿(mào)易，以及四分之一的全球石油貿(mào)易。

每天有1000多艘商船往返于這條水道。當(dāng)無(wú)人水面艇在海上航行時(shí)，最大的安全問(wèn)題之一是碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。新加坡海峽的高交通密度對(duì)新加坡海軍來(lái)說(shuō)是一個(gè)特別具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。為了克服這一點(diǎn)，需要一個(gè)艇載CDCA系統(tǒng)。自2008年以來(lái)，DSTA、DSO和新加坡國(guó)防部(MINDEF)未來(lái)系統(tǒng)和技術(shù)局一直在合作開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證專門為新加坡海軍在該海峽的行動(dòng)定制的CDCA。

CDCA的設(shè)計(jì)采用了現(xiàn)有的用于載人海上導(dǎo)航的避碰探測(cè)設(shè)備，包括陸地信息導(dǎo)航圖、海上自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)和自動(dòng)雷達(dá)繪圖輔助設(shè)備，用于探測(cè)周圍環(huán)境中的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)障礙物。CDCA還采用了差分全球定位系統(tǒng)(DGPS)和航向傳感器來(lái)確定無(wú)人水面艇相對(duì)于障礙物的位置，使海上交通工具能夠預(yù)測(cè)與周圍船只可能發(fā)生的碰撞，并自動(dòng)生成符合《國(guó)際海上避碰規(guī)則》的規(guī)避動(dòng)作，而無(wú)需人工干預(yù)。CDCA算法在2013年由DSO演示，隨后應(yīng)用于新加坡海軍的反水雷無(wú)人水面艇和MARSEC無(wú)人水面艇。該算法通過(guò)優(yōu)先接口與無(wú)人水面艇的自動(dòng)駕駛儀進(jìn)行通信——從自動(dòng)駕駛儀接收航向和速度指令，生成并反饋防撞機(jī)動(dòng)指令。當(dāng)無(wú)人水面艇的預(yù)定路徑上檢測(cè)到障礙物時(shí)，這種設(shè)置使得CDCA的指令能夠操縱并改變無(wú)人水面艇的航向和速度，同時(shí)操縱無(wú)人水面艇在沒(méi)有障礙物的情況下，以預(yù)定的航向和航速前進(jìn)。

基于速度障礙概念的反應(yīng)式避障方法是由美國(guó)宇航局(NASA)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)的研究人員首先提出的。與審慎路徑規(guī)劃方法相比，反應(yīng)式避障方法提供了更快的重新規(guī)劃速度，審慎路徑規(guī)劃方法的重點(diǎn)是生成全局最優(yōu)路徑，并綜合考慮用戶定義的路線或終點(diǎn)，隨著環(huán)境復(fù)雜度的增加，需要進(jìn)行繁復(fù)的計(jì)算。美國(guó)海軍研究辦公室(ONR)的機(jī)器人智能體指令和傳感控制架構(gòu)(CARACaS)也采用了反應(yīng)式避障方法的修改版本，該架構(gòu)于2014年8月首次演示。CARACaS是一個(gè)可移動(dòng)安裝的套件，幾乎可以安裝在任何艦船上，使它們能夠自動(dòng)或與其他無(wú)人駕駛平臺(tái)同步運(yùn)行，并有能力規(guī)劃自己的路線，甚至進(jìn)行集群機(jī)動(dòng)。更快的重新規(guī)劃速度這一優(yōu)勢(shì)使得反應(yīng)式避障方法更適用于高速航行的無(wú)人水面艇，并使它能夠?qū)Ω咚俸叫袡C(jī)動(dòng)的障礙物做出非常靈敏的反應(yīng)。與審慎路徑規(guī)劃方法相比，反應(yīng)式方法還使無(wú)人水面艇能夠更嚴(yán)格地按照用戶定義的航路點(diǎn)航行，然而該算法傾向于生成局部極小解，并且更適合相對(duì)稀疏的環(huán)境。CDCA算法的迭代可以分為CD階段和CA階段。在任何時(shí)候，如果無(wú)人水面艇和障礙物之間最近的接近點(diǎn)小于預(yù)定的安全距離，可能發(fā)生的碰撞就會(huì)被標(biāo)記出來(lái)。

相比之下，CDCA算法在一定空間內(nèi)生成本艇軌跡樣本，用于在CA階段進(jìn)行評(píng)估，以逐步消除無(wú)人水面艇預(yù)計(jì)會(huì)與周圍障礙物發(fā)生碰撞的軌跡。該算法還將同時(shí)計(jì)算其余軌跡的目標(biāo)功能成本。該目標(biāo)功能能夠取消違反國(guó)際海上避碰規(guī)則的軌跡、偏離當(dāng)前路線和速度的軌跡、或者非常接近障礙物的軌跡，從而決定下一步的無(wú)人水面艇行動(dòng)軌跡。然后選擇成本最低的軌跡，并將CA航向和速度指令發(fā)送給自動(dòng)駕駛儀。

新加坡海軍打算使用4艘新的30噸級(jí)MARSEC無(wú)人水面艇來(lái)保障新加坡海峽的海上安全行動(dòng)。一旦投入使用，MARSEC無(wú)人水面艇將執(zhí)行24小時(shí)巡邏和監(jiān)視行動(dòng)，并攔截可疑船只。新的無(wú)人水面艇將與新加坡海軍的有人水面作戰(zhàn)艦艇一起行動(dòng)，如瀕海任務(wù)船(LMV)，并輔助海岸警衛(wèi)隊(duì)(PCG)巡邏新加坡水域。根據(jù)MINDEF發(fā)布的規(guī)格，MARSEC無(wú)人水面艇長(zhǎng)16.9米，寬5.2米，最大額定速度和續(xù)航時(shí)間分別超過(guò)25海里/小時(shí)和36小時(shí)。完全開(kāi)發(fā)后，它將配備一系列非致命和致命的有效載荷，包括一個(gè)LRAD和一個(gè)配備了12.7毫米機(jī)槍的穩(wěn)定遙控武器站，以及一個(gè)激光眩目器。該無(wú)人水面艇將由兩人進(jìn)行操作，一名負(fù)責(zé)任務(wù)規(guī)劃和導(dǎo)航，另一名負(fù)責(zé)有效載荷操作，其使用真實(shí)的海上交通數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)百萬(wàn)公里長(zhǎng)達(dá)9個(gè)多月的實(shí)驗(yàn)室模擬，并已通過(guò)安全驗(yàn)證。

DSTA還在融合審慎路徑規(guī)劃方法和反應(yīng)式避障方法來(lái)增強(qiáng)CDCA算法，在這種融合中，將首先使用審慎路徑規(guī)劃技術(shù)，以連續(xù)生成避開(kāi)靜態(tài)障礙物和陸地到達(dá)期望終點(diǎn)的路徑。當(dāng)沿著這條預(yù)定的路徑行駛時(shí)，無(wú)人水面艇還將采用反應(yīng)式避障邏輯來(lái)避開(kāi)動(dòng)態(tài)障礙物。這確保了無(wú)人水面艇能夠以一種更加高效的方式機(jī)動(dòng)，審慎路徑規(guī)劃能確保產(chǎn)生的避碰方案更優(yōu)。這兩種方法的融合也使該無(wú)人水面艇能夠提前規(guī)劃其規(guī)避策略，減少掉頭等非必要行為。

盡管在增強(qiáng)無(wú)人水面艇自主性方面已經(jīng)取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，但對(duì)于部署完全自主的無(wú)人艇還有其他一些實(shí)際的考量：如法律和倫理影響以及作戰(zhàn)概念，這些似乎仍有待解決。此外，對(duì)該技術(shù)可靠性的信任還沒(méi)有達(dá)到刺激商業(yè)領(lǐng)域和海軍領(lǐng)域更大應(yīng)用的水平。建立對(duì)自主無(wú)人艦艇的信任是廣泛推廣自主式無(wú)人艦艇之前最為關(guān)鍵的一環(huán)，如果我們能夠建設(shè)完善數(shù)據(jù)，并以數(shù)據(jù)清楚展示該系統(tǒng)的可靠性和安全性，這樣才能使人們接受自主性，并增強(qiáng)對(duì)無(wú)人艇自主性的信心。目前，如何證明無(wú)人水面艇自主的安全性是一項(xiàng)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。