海上無人系統(tǒng)集群是指由多個無人水面艇、無人潛航器、無人機等異構或同構平臺，通過信息交互與協(xié)同控制，共同完成復雜海上任務的智能系統(tǒng)集合。隨著海洋強國戰(zhàn)略的深入和人工智能、通信、導航等技術的突破，海上無人集群技術正從概念驗證邁向實際應用，成為各國競相發(fā)展的前沿領域。
一、發(fā)展現狀
目前，全球主要海洋國家均在積極布局。美國海軍通過“幽靈艦隊霸主”等項目，重點發(fā)展大型無人水面艇與現有艦隊的協(xié)同作戰(zhàn)能力，其集群已能執(zhí)行部分偵察、監(jiān)視與誘餌任務。歐洲多國聯合項目側重于環(huán)境監(jiān)測、反水雷等非對稱任務。我國在該領域起步較快，已在多個公開演示中成功展示了無人艇集群的隊形保持、動態(tài)重構與協(xié)同圍捕等能力，部分技術已達到國際先進水平。當前發(fā)展呈現從單一平臺到異構協(xié)同、從預設指令到自主智能、從試驗演示向實戰(zhàn)化應用過渡的趨勢。
二、關鍵技術研究進展
- 集群智能協(xié)同控制技術：這是集群的“大腦”與“神經”。研究重點已從早期的集中式、預設編隊控制，轉向分布式自主協(xié)同與有人-無人混合編隊控制。基于強化學習、群體智能算法的動態(tài)任務分配、自主避障與協(xié)同路徑規(guī)劃技術取得顯著進展，使得集群在復雜海況下具備更強的自適應與魯棒性。
- 高可靠組網通信技術：復雜海洋環(huán)境下的通信是核心挑戰(zhàn)。當前研究聚焦于水聲通信、衛(wèi)星通信、射頻通信等多種手段的融合與智能抗干擾技術。發(fā)展動態(tài)自組織網絡（如MANET、FANET），并探索跨介質（水-空-天）一體化通信，以保障集群在強干擾、高延遲環(huán)境下的穩(wěn)定信息交互。
- 智能感知與信息融合技術：借助多平臺搭載的雷達、光電、聲吶等異構傳感器，構建分布式協(xié)同感知網絡。通過多源信息融合與智能目標識別技術，實現廣域、持續(xù)、精確的海洋態(tài)勢感知，為集群決策提供支撐。
- 自主導航與定位技術：針對GPS拒止或欺騙環(huán)境，發(fā)展基于慣性導航、地形匹配、星光導航等多源信息融合的協(xié)同定位技術。集群成員通過共享相對位置信息，可實現高精度的群體協(xié)同定位與導航。
- 能源與動力技術：長航時、高機動是集群持續(xù)作業(yè)的基礎。新型高能量密度動力電池、波浪能/太陽能復合能源系統(tǒng)、高效推進器等技術正在快速發(fā)展，為無人平臺小型化、長航時化提供可能。
三、未來展望與技術挑戰(zhàn)
海上無人系統(tǒng)集群將向更智能、更協(xié)同、更堅韌的方向演進。技術融合（如數字孿生、邊緣計算）將催生“集群即服務”的新模式。仍面臨諸多挑戰(zhàn)：跨域異構平臺的深度協(xié)同標準缺失、復雜動態(tài)環(huán)境下集群行為的可解釋性與安全性、對抗條件下的智能博弈與生存能力、以及相關的法律與倫理問題。突破這些瓶頸，需要跨學科、跨領域的持續(xù)創(chuàng)新與合作。
海上無人系統(tǒng)集群技術的發(fā)展，正在深刻改變未來海洋開發(fā)、管理與防衛(wèi)的模式。緊抓智能協(xié)同這一核心，攻克通信、導航、能源等關鍵技術，對于把握海洋科技制高點、維護海洋權益具有至關重要的戰(zhàn)略意義。
