基于任務(wù)分類的UUV導(dǎo)航系統(tǒng)適配性分析

劉志浩，吳金平，黃峰峰，杜 毅

(1.海軍潛艇學(xué)院， 山東 青島 266199； 2.海軍研究院， 北京 100155)

隨著我國海洋戰(zhàn)略推進(jìn)，UUV(unmanned underwater vehicle)作為一種新型海上裝備在多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)被廣泛提及。當(dāng)前對(duì)于UUV定義與內(nèi)涵的理解，主要在“無人”的理解上存在兩種爭議：一種觀點(diǎn)認(rèn)為“無人”指的是“無人駕駛”，只要不載有駕駛?cè)藛T的潛航器即可認(rèn)作UUV；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為“無人”指的是“不依賴有人平臺(tái)，不需要人的持久干預(yù)”，潛航器可自主控制，僅在復(fù)雜情況下可由人進(jìn)行少量的干預(yù)與控制。在軍事任務(wù)中，人們通常期望UUV能夠代替有人平臺(tái)，在危險(xiǎn)海域或無法抵達(dá)的海域執(zhí)行任務(wù)，降低有人平臺(tái)的作戰(zhàn)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)利用自身的隱蔽性優(yōu)勢(shì)提高作戰(zhàn)效能。從這個(gè)角度分析后者定義方式更符合期望，因此文章采用后者定義方式，并由此展開導(dǎo)航系統(tǒng)適配性的探討研究[1]。

適配性概念源于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，指不同硬件組合在一起后對(duì)系統(tǒng)性能影響的好壞。對(duì)于軍用UUV的應(yīng)用有多種導(dǎo)航系統(tǒng)可供選擇，但對(duì)應(yīng)不同的具體任務(wù)時(shí)，不同的導(dǎo)航系統(tǒng)選擇將對(duì)作戰(zhàn)任務(wù)產(chǎn)生不同的影響。近年來，由于UUV的關(guān)注度提高，許多專家學(xué)者對(duì)軍用UUV多種導(dǎo)航系統(tǒng)的組合及優(yōu)化進(jìn)行了研究分析并展開了相應(yīng)的試驗(yàn)，但在這些研究往往脫離軍事應(yīng)用的實(shí)際環(huán)境及背景[2-4]。在軍事應(yīng)用中，往往根據(jù)任務(wù)內(nèi)容確定采用具有某種特點(diǎn)的導(dǎo)航系統(tǒng)。現(xiàn)階段大多文獻(xiàn)往往集中于民用領(lǐng)域或理想條件下的軍事應(yīng)用中導(dǎo)航系統(tǒng)的使用，忽略UUV作戰(zhàn)的隱蔽性、保障的可行性等因素。因此，針對(duì)軍用UUV進(jìn)行基于任務(wù)分類的導(dǎo)航系統(tǒng)適配性研究是有必要的。

1 典型水下導(dǎo)航系統(tǒng)

在現(xiàn)階段技術(shù)水平下，適用于水下的導(dǎo)航系統(tǒng)主要有以下五種類型，下面針對(duì)各導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)其原理進(jìn)行基本介紹[5-6]。

1) 慣性導(dǎo)航

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)本質(zhì)上屬于推算導(dǎo)航，基于慣性定律，通過陀螺儀和加速度計(jì)分別測(cè)量載體坐標(biāo)系相對(duì)慣性空間的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度和載體坐標(biāo)系軸向的加速度，通過積分方式確定載體實(shí)時(shí)姿態(tài)和實(shí)時(shí)空間位置。給定初始位置和姿態(tài)后，只要已知測(cè)量時(shí)間內(nèi)的陀螺儀和加速度計(jì)輸出，理論上即可確定載體運(yùn)動(dòng)參數(shù)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通常分為平臺(tái)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其中捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)空間較小、成本低，適用于UUV等中、小型平臺(tái)，基本原理框圖如圖1。

圖1 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基本框圖

2) 多普勒計(jì)程儀系統(tǒng)

多普勒計(jì)程儀基于聲波信號(hào)的多普勒頻移原理，通過測(cè)量回波的頻移量確定載體在載體坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)速度，進(jìn)而求得載體位置。理論上確定載體初始位置后，通過其他系統(tǒng)提供載體姿態(tài)信息結(jié)合多普勒計(jì)程儀速度輸出，通過積分和相應(yīng)的坐標(biāo)變換即可確定載體水下位置。

3) 水聲定位系統(tǒng)

水聲定位導(dǎo)航系統(tǒng)按照基線長度分為超短基線水聲定位、短基線水聲定位和長基線水聲定位三種，其基本原理是利用信號(hào)的傳播時(shí)間或時(shí)延差進(jìn)行定位。位置已知的發(fā)射基陣采用應(yīng)答或主動(dòng)的方式發(fā)射聲波，接收基陣根據(jù)聲信號(hào)的傳播時(shí)間或時(shí)延差進(jìn)行定位。由幾何關(guān)系知，球心不共線的三個(gè)球面或單葉雙曲面可以確定兩個(gè)交點(diǎn)，結(jié)合載體所處深度可以確定其準(zhǔn)確位置。如圖2所示的水聲定位原理簡圖可知，當(dāng)發(fā)射陣位置已知時(shí)，根據(jù)距離信息可以確定出載體所處位置。若三個(gè)發(fā)射陣深度均為H，則計(jì)算出的解存在大于H和小于H的兩個(gè)量，考慮發(fā)射陣位于海底時(shí)，則應(yīng)選取小于H的解作為解析解；若發(fā)射陣位于海面時(shí)，則應(yīng)選取大于H的解作為解析解，由此載體的經(jīng)緯度信息及深度信息均可確定。

圖2 水聲定位原理簡圖

4) 衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)

水下載體采用衛(wèi)星導(dǎo)航定位時(shí)，需上浮至水面或?qū)⑿l(wèi)星天線浮出水面。理論上其導(dǎo)航原理與基于聲信號(hào)傳播時(shí)間測(cè)量的水聲定位相似，均采用幾何定位的方法。但由于無線電信號(hào)以光速傳播，極小的鐘差也將造成很大的定位誤差，因此需再添加一組衛(wèi)星確定鐘差量，通常采用四顆及以上的衛(wèi)星進(jìn)行定位。

5) 地形/地磁/重力匹配系統(tǒng)

地形/地磁/重力匹配三種導(dǎo)航方式的基本原理均是采用匹配算法，將測(cè)得的數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的不同海域的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，通過相關(guān)或其他方式確定出測(cè)點(diǎn)所在位置。地形匹配基本原理與等高線地形匹配原理相同，采用測(cè)深聲納測(cè)量載體到海底的距離，再根據(jù)載體所處深度確定測(cè)點(diǎn)的海水深度，將深度數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的海洋水文環(huán)境數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配，進(jìn)而確定載體位置。地磁匹配導(dǎo)航是利用磁傳感器對(duì)磁場進(jìn)行測(cè)量，將磁場數(shù)據(jù)與地磁數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配。重力匹配與地磁匹配基本類似，其測(cè)量的物理量為重力場。

2 基于任務(wù)分類的UUV導(dǎo)航系統(tǒng)需求

2004年美國海軍在《UUV主計(jì)劃》中規(guī)劃了UUV的九種能力，分別為情報(bào)/監(jiān)視/偵察、反水雷措施、反潛戰(zhàn)、檢查識(shí)別、海洋學(xué)、通信導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、載荷投送、信息戰(zhàn)和時(shí)敏打擊，希望通過這九種能力支撐UUV作戰(zhàn)的使命任務(wù)。從結(jié)構(gòu)層次上看這9種能力屬于使命任務(wù)的基礎(chǔ)，但國內(nèi)部分文獻(xiàn)將“capability”譯為“使命任務(wù)”，從定義與內(nèi)涵上分析，這種理解方式是有一定爭議的[7-8]。軍事裝備通常按照使命任務(wù)進(jìn)行分類，例如艦艇可以分為戰(zhàn)斗艦艇和勤務(wù)艦艇，而戰(zhàn)斗艦艇又分為航母、潛艇、驅(qū)逐艦、護(hù)衛(wèi)艦等，勤務(wù)艦艇分為補(bǔ)給艦、防救船、醫(yī)療救護(hù)船等。UUV作為一種新型軍事裝備，參考艦艇分類方法及美軍提及的能力需求，按照使命任務(wù)可分為戰(zhàn)斗航行器、信息支援航行器、水雷戰(zhàn)航行器和勤務(wù)航行器四類。從任務(wù)屬性上看，執(zhí)行ISR任務(wù)的UUV雖也屬信息型UUV，但是從作戰(zhàn)運(yùn)用角度分析，ISR任務(wù)多用于信息情報(bào)保障方面，與勤務(wù)方面相關(guān)，而執(zhí)行信息對(duì)抗、通信/導(dǎo)航節(jié)點(diǎn)任務(wù)的UUV大多直接參與用于支援戰(zhàn)斗任務(wù)，因此宜將其區(qū)分開來。進(jìn)而，一種基于任務(wù)的軍用UUV分類方法可由圖3進(jìn)行表示。

圖3 一種基于任務(wù)的軍用UUV分類方法

水下軍事裝備導(dǎo)航系統(tǒng)的作用是將裝備于預(yù)定時(shí)間按預(yù)定路徑引導(dǎo)至目的地。分析UUV導(dǎo)航系統(tǒng)的需求，應(yīng)考慮其在確保完成導(dǎo)航功能的前提下對(duì)作戰(zhàn)任務(wù)的影響，具體表現(xiàn)在導(dǎo)航系統(tǒng)的自主性、隱蔽性兩方面。

1) 戰(zhàn)斗UUV導(dǎo)航系統(tǒng)需求

對(duì)于戰(zhàn)斗UUV，其主要任務(wù)是對(duì)目標(biāo)進(jìn)行火力打擊或者參與特戰(zhàn)任務(wù)，從期望“以兵器深入代替兵力深入”的觀點(diǎn)看，其作戰(zhàn)區(qū)域一般是需要深入的遠(yuǎn)海海域[9-10]。遠(yuǎn)海條件下己方信息保障及作戰(zhàn)保障相較于近海條件下難度將大幅增加，保障信息的質(zhì)量也將有所降低或根本無法使用。因此從兵力及信息保障的實(shí)施難度分析，戰(zhàn)斗UUV導(dǎo)航系統(tǒng)獲得外界信息支持難度較大，需要具備充分的自主性。為達(dá)成戰(zhàn)斗的有效性和突擊性，UUV還應(yīng)具備良好的隱蔽性能。隨著各國對(duì)水下防御的重視，UUV接近目標(biāo)一定距離后，導(dǎo)航系統(tǒng)一旦以主動(dòng)方式獲取所需導(dǎo)航參數(shù)，將極易暴露自身位置及意圖，因此戰(zhàn)斗UUV的導(dǎo)航系統(tǒng)在進(jìn)入目標(biāo)防御半徑后也應(yīng)具備充分的隱蔽性。

2) 信息支援UUV導(dǎo)航系統(tǒng)需求

信息支援UUV主要用于戰(zhàn)時(shí)為己方航行器或兵力提供信息支援，包括為其他UUV提供中繼通信或?qū)Ш捷o助服務(wù)、為己方UUV或兵力探測(cè)目標(biāo)、與目標(biāo)進(jìn)行信息對(duì)抗。由于海水對(duì)電磁信號(hào)的屏蔽作用，在執(zhí)行通信導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能時(shí)，信息支援UUV一般采用水聲信號(hào)或可見光信號(hào)的方式傳遞信息，此時(shí)UUV與服務(wù)對(duì)象需保持相對(duì)較近的距離，此時(shí)信息支援UUV導(dǎo)航系統(tǒng)的自主性與隱蔽性將取決于服務(wù)對(duì)象自身對(duì)隱蔽性的要求。當(dāng)服務(wù)對(duì)象執(zhí)行隱蔽性任務(wù)時(shí)，信息支援UUV為避免暴露服務(wù)對(duì)象行蹤，導(dǎo)航系統(tǒng)也必須具備一定的隱蔽性，同時(shí)對(duì)自主性的需求程度也相對(duì)提高。當(dāng)執(zhí)行目標(biāo)探測(cè)任務(wù)時(shí)，自主性與隱蔽性的需求將根據(jù)探測(cè)目的有所不同。在進(jìn)行打擊前的探測(cè)時(shí)，為保障打擊的突擊性，對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)隱蔽性與自主性需求將會(huì)提高；在反敵方兵力時(shí)，隱蔽性與自主性需求將會(huì)降低。執(zhí)行信息對(duì)抗功能時(shí)，其目的是對(duì)敵方兵力進(jìn)行欺騙或?qū)撤铰暭{等進(jìn)行干擾，此時(shí)對(duì)UUV導(dǎo)航系統(tǒng)的隱蔽性要求將大大降低，甚至在部分情況下期望其能夠充分暴露以干擾敵方兵力部署。

3) 水雷戰(zhàn)UUV導(dǎo)航系統(tǒng)需求

水雷戰(zhàn)UUV的任務(wù)主要包括攻勢(shì)布雷和反水雷兩部分[11]。在攻勢(shì)布雷任務(wù)中，以UUV替代其他兵力布雷表明對(duì)任務(wù)海域的制海權(quán)較低，保障兵力難以發(fā)揮作用，對(duì)UUV導(dǎo)航系統(tǒng)的自主性和隱蔽性需求度必然提高。反水雷UUV主要用于在己方基地或港口附近海域、敵方近岸海域、艦艇周圍實(shí)施反水雷，這表明己方已在任務(wù)海域獲得一定的控制權(quán)。但由于敵方水雷的威脅，保障兵力，尤其是水面艦艇的保障兵力，較難發(fā)揮有效作用，但對(duì)UUV導(dǎo)航系統(tǒng)的隱蔽性需求度大幅降低。

4) 勤務(wù)UUV導(dǎo)航系統(tǒng)需求

勤務(wù)UUV根據(jù)擔(dān)負(fù)任務(wù)的性質(zhì)不同，載荷配置有較大差別。情報(bào)偵察UUV主要用于抵近敵岸和艦船附近實(shí)施隱蔽偵查，海洋學(xué)UUV主要在特定敏感海域隱蔽實(shí)施海洋學(xué)調(diào)查和水道測(cè)量，載荷投送UUV一般用于對(duì)隱蔽部署的海底設(shè)施進(jìn)行能源補(bǔ)給或?qū)ζ渌捌脚_(tái)進(jìn)行設(shè)備、物資等的補(bǔ)給。這三種任務(wù)對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的隱蔽性要求較高，同時(shí)為避免支援保障力量對(duì)任務(wù)的隱蔽性造成破壞，通常由UUV單獨(dú)遂行任務(wù)或作業(yè)，對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的自主性需求度也相對(duì)較高。

3 UUV典型導(dǎo)航系統(tǒng)適配性分析

1) 慣性導(dǎo)航適配性分析

慣性導(dǎo)航作為一種自主性導(dǎo)航系統(tǒng)，在航空、航天、航海等多種軍用領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著重要作用。慣性導(dǎo)航完全依賴力學(xué)定律，無需外界信號(hào)介入，能夠?qū)崟r(shí)、全面的提供導(dǎo)航參數(shù)，供載體進(jìn)行導(dǎo)航解算。但對(duì)于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，一個(gè)關(guān)鍵問題是由于傳感器及模型誤差的存在，導(dǎo)航定位的精度將隨工作時(shí)間增加不斷發(fā)散。短時(shí)間內(nèi)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)較高精度導(dǎo)航，但隨時(shí)間增加其導(dǎo)航精度將急劇下降，需要其他系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行校正或重置。然而慣性導(dǎo)航系統(tǒng)由于其出色的自主性、隱蔽性、抗干擾性和全要素性，仍是軍用平臺(tái)一種極為重要的導(dǎo)航方式[12]。因此在現(xiàn)階段技術(shù)水平下，以慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為主，以其他導(dǎo)航系統(tǒng)為輔的組合方式，仍然具有極為重要的應(yīng)用價(jià)值，且適用于包括UUV在內(nèi)的各種應(yīng)用環(huán)境與場合，但對(duì)于輔助系統(tǒng)的選擇應(yīng)結(jié)合具體任務(wù)展開。

2) 多普勒計(jì)程儀適配性分析

多普勒計(jì)程儀在進(jìn)行速度測(cè)量時(shí)，能夠提供給UUV一種誤差不隨時(shí)間累積的高精度導(dǎo)航信息，在某些情況下是一種有效的輔助導(dǎo)航手段。但從工作原理看，為提高測(cè)量精度，一般采用較高頻率的聲波進(jìn)行測(cè)速。高頻聲波雖然相對(duì)于低頻聲波傳播距離更近，但由于多普勒測(cè)量的信號(hào)是經(jīng)由海底反射的回波，這意味多普勒系統(tǒng)開啟時(shí)，一旦敵方部署了水下監(jiān)聽設(shè)備，由于頻率的提高，即使是小型基陣也極有可能監(jiān)聽UUV發(fā)射的聲信號(hào)，對(duì)隱蔽性造成破壞[13-14]。此外，為使聲波能夠經(jīng)由海底反射仍被接收，多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)水深有一定的限制，部分網(wǎng)絡(luò)論壇中提及在深海由躍變層來反射聲波，但由于海底洋流情況復(fù)雜，由躍變層反射聲波的方式將對(duì)多普勒系統(tǒng)測(cè)速誤差造成較大的未知干擾，濾波結(jié)果中導(dǎo)航誤差將有所增加。因此多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)適于在已確定沒有敵監(jiān)聽設(shè)備，且水深較淺的淺海區(qū)域使用。

3) 水聲定位導(dǎo)航系統(tǒng)適配性分析

由于海水對(duì)光、電磁信號(hào)的屏蔽，聲信號(hào)是目前唯一能夠用于水下遠(yuǎn)程信息傳遞的方式。通過水聲定位原理可知，基于幾何解算的導(dǎo)航方法需要有相應(yīng)的應(yīng)答基陣，通常對(duì)于超短基線系統(tǒng)和短基線系統(tǒng)，應(yīng)答基陣安裝與船底，利用三個(gè)或者以上的基點(diǎn)在船底構(gòu)成基線陣，而長基線系統(tǒng)通常需要在海底布設(shè)三個(gè)以上的基點(diǎn)，以一定的幾何圖形組成海底定位基線陣列。從自主性角度分析，水聲定位導(dǎo)航系統(tǒng)需要水面艦艇或海底基陣的輔助協(xié)同，一旦這些兵力及設(shè)備戰(zhàn)時(shí)受到威脅或破壞，無法完成保障任務(wù)，則導(dǎo)航系統(tǒng)將徹底失效。從隱蔽性角度分析，當(dāng)前各國對(duì)水聲信號(hào)的監(jiān)聽尤為重視，以聲信號(hào)方式傳遞信息從隱蔽性、可靠性角度上仍有許多亟待解決的問題，無論是UUV的問詢還是應(yīng)答器的反饋，都極易將自身位置暴露，影響自身和整個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)的安全。因此水聲定位導(dǎo)航系統(tǒng)僅適于在己方擁有較高的制海權(quán)的條件下使用，在保障方面具有難度的海域使用意義不大。

4) 衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)適配性分析

衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)能夠提供全天候、實(shí)時(shí)的高精度導(dǎo)航服務(wù)。UUV無法像水面艦艇一樣全時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，在大部分時(shí)間內(nèi)處于一定深度航行，這使得衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)僅能作為一種輔助導(dǎo)航定位方式，但由于其出色的定位精度，在衛(wèi)星可見時(shí)也可單獨(dú)使用。衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)UUV主要有兩種應(yīng)用方式，一種是直接對(duì)UUV的部分參數(shù)進(jìn)行重置，這種方式相對(duì)較快，一般在數(shù)分鐘內(nèi)即可完成；另一種方式是通過濾波方式，不斷地對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行匹配，對(duì)誤差進(jìn)行估計(jì)并校準(zhǔn)，這種方式相對(duì)較慢，一般持續(xù)數(shù)十分鐘。隱蔽性是UUV采用衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)面臨的最大問題，無論是航行器直接上浮，還是通過天線或浮標(biāo)進(jìn)行信號(hào)接收，都將在一定程度上破壞隱蔽性。參數(shù)重置的方式考慮到UUV的尺寸，理論上僅能重置位置和速度參數(shù)，無法識(shí)別姿態(tài)誤差，在后續(xù)航行過程中未校準(zhǔn)的姿態(tài)誤差將不斷對(duì)導(dǎo)航精度造成影響。部分文獻(xiàn)提及采用多天線方式進(jìn)行快速精確的姿態(tài)確定，完成全參數(shù)重置。但精確定位通常采用差分方式，而差分方式的覆蓋范圍通常是以基站為中心，半徑數(shù)十至數(shù)百公里，以當(dāng)前北斗衛(wèi)星建設(shè)條件看，僅適于近海條件下使用[15-16]。匹配濾波的方式由于海浪作用，使得天線難以穩(wěn)定跟蹤衛(wèi)星信號(hào)，跟蹤環(huán)路不可避免的經(jīng)常丟失信號(hào)，濾波時(shí)間較陸上將有所增加。對(duì)于表現(xiàn)為泊松過程的搜索事件而言，匹配濾波時(shí)間的增加無疑將增大暴露風(fēng)險(xiǎn)。因此采用衛(wèi)星導(dǎo)航的方式，其優(yōu)勢(shì)在于對(duì)保障兵力要求低，僅需在相應(yīng)海域可接收衛(wèi)星信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能。UUV隱蔽性所面臨的威脅主要來自空中，而敵方空中兵力的活動(dòng)規(guī)律相對(duì)水下監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)相對(duì)容易掌握，通過對(duì)使用方法和使用時(shí)機(jī)的優(yōu)化，能夠相對(duì)降低因上浮或天線浮標(biāo)對(duì)隱蔽性的破壞作用，但進(jìn)入敵防御半徑內(nèi)后，隨使用次數(shù)的增加對(duì)隱蔽性影響將越來越大。較為適于在敵防御半徑外執(zhí)行導(dǎo)航任務(wù)，在防御半徑內(nèi)也仍有一定的應(yīng)用價(jià)值。

5) 地形/地磁/重力匹配

由地形/地磁/重力匹配導(dǎo)航系統(tǒng)原理可知，地形匹配導(dǎo)航系統(tǒng)依賴于測(cè)深聲納測(cè)量載體至海底的距離，結(jié)合壓力傳感器測(cè)得水深,進(jìn)而確定海水深度與地形數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配[17]。這種導(dǎo)航系統(tǒng)與多普勒計(jì)程儀類似，一方面能夠破壞隱蔽性，被敵方水下監(jiān)聽基陣發(fā)現(xiàn)，另一方面對(duì)工作水深有一定的要求，在深海海域無法實(shí)現(xiàn)工作，此外由于地形匹配測(cè)量的是深度標(biāo)量，在海底平坦區(qū)域識(shí)別難度較大，使用限制多[18]。地磁和重力匹配的量測(cè)量可通過內(nèi)置傳感器隱蔽獲取，從隱蔽性角度大大優(yōu)于基于水聲和無線電的導(dǎo)航定位方式[19]。但地磁場參數(shù)隨時(shí)間不斷變化且分布不均勻，需要更新頻率較快的數(shù)據(jù)庫支持或者較為準(zhǔn)確的地磁場變化模型進(jìn)行保障。重力匹配通常基于重力異常或重力梯度之差進(jìn)行，受傳感器精度影響較大。并且這兩種方式需要相應(yīng)的海洋水文環(huán)境數(shù)據(jù)庫支持，數(shù)據(jù)庫的建設(shè)在我近海海域相對(duì)簡單，但在中遠(yuǎn)海地區(qū)建設(shè)難度相對(duì)較大。

綜上所述，當(dāng)前典型導(dǎo)航系統(tǒng)的適配性如表1所示。

表1 典型導(dǎo)航系統(tǒng)的適配性

4 結(jié)論

執(zhí)行不同任務(wù)的軍用UUV對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)需求是不同的，現(xiàn)階段文獻(xiàn)資料大多以“理想”情景或和平條件下海試為基礎(chǔ)進(jìn)行研究，這些研究內(nèi)容從理論上對(duì)UUV導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展起到了一定的推進(jìn)作用。但由于戰(zhàn)時(shí)作戰(zhàn)環(huán)境、戰(zhàn)場態(tài)勢(shì)的不斷變化和作戰(zhàn)雙方作戰(zhàn)兵力、保障兵力的動(dòng)態(tài)博弈，部分文獻(xiàn)資料中提及的“理想”條件下導(dǎo)航系統(tǒng)的能力將大大降低甚至對(duì)作戰(zhàn)產(chǎn)生不利影響。針對(duì)作戰(zhàn)任務(wù)的分類對(duì)UUV導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行適配性研究，一方面從理論研究上能夠優(yōu)化導(dǎo)航系統(tǒng)的選擇及使用方式，促進(jìn)軍用UUV導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展；另一方面從工程實(shí)踐上，能夠指導(dǎo)UUV模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展建設(shè)，為基于任務(wù)的導(dǎo)航模塊的工程實(shí)現(xiàn)具有一定的借鑒價(jià)值。