英國無人水面載具(USV)發展

(上與下) 英國索納達因測試導航系統(Sonardyne Tests Navigation Systems)公開了該集團發展的SEA-KIT X型

無人水面載具,這是英國國防部防衛科學與技術實驗室(DSTL)一項USV技術競賽之下的其中一個團隊。

  

 ──by captain Picard


 

 

英國國防部首席科學顧問研究項目(Chief Scientific Adviser’s Research Programme)中,有一個公開競標項目是「自主航行孵化器」(Autonomy Incubator),目標是尋找以及發展關於防衛用無人系統的新技術,將來可用於DSTL無人項目(Autonomy Programme)或其他類似的研究發展項目。「自主航行孵化器」項目的經費由英國國家防衛安全加速器(National Defence and Security Accelerator,DASA)管道提供。在2019年,「自主航行孵化器」項目展開一項動態世界競賽(Dynamic World competition),目標是確認現階段英國防衛相關的無人技術項目的關鍵要素。在這項競賽中,英國國防部防衛科學與技術實驗室(Defence Science and Technology Laboratory,DSTL)透過DASA,總共會發佈21個自主航行器研發合約給各家廠商,總經費約210萬英鎊。

在2020年5月底,索納達因國際(Sonardyne International Ltd)旗下的索納達因測試導航系統(Sonardyne Tests Navigation Systems)公開了該集團發展的SEA-KIT X型無人水面載具(USV),這是該公司參與「自主航行孵化器」競賽項目的技術原型,此時正展開海上測試。SEA-KIT X長度12m,續航力約10000海里,能攜帶2.5 tonnes的任務籌載,可搭載各種現成的USV用感測器,能支援各項近岸水域的作業;此外,還能用來施放、回收水下無人自航載具(Autonomous underwater vehicles,AUVs)以及遙控載具(Remotely Operated Vehicles ,ROVs)等,能支援各項海軍任務包括情報蒐集、水文數據測量、海上通信中繼等等。索納達因將該公司領先市場的SPRINT-Nav整合導航設備整合在SEA-KIT X上,並與另一項DASA發展的實時動能(Real-time Kinematic,RTK)全球定位(Global Positioning System,GPS)系統一起測試;RTK GPS是用於充滿挑戰性的嚴苛環境下的GPS定位導引系統。

一般的USV經常需要不間斷地仰賴導航定位的全球導航系統(Global Navigation Satellite System, GNSS)與國全球定位系統(GPS)來提供正確的位置資訊,然而實際軍事需求上,GNSS與GPS常因各種原因失去衛星信號,包括在沿海地形(港灣、峽灣、峭壁等)遭受遮蔽,或遭受人為刻意干擾阻斷等等;因此,軍事用途的USV的導航系統在收不到GPS、GNS信號時,必須自動仰賴其他探測手段來維持態勢感知(situational awareness)並保持正常安全的航行;如沒有這種能力,就必須仰賴人工遠端遙控,不僅增加了成本,在一些超水平線(over-the-horizon)的作業場合中也增加了風險。索納達因的INT-Nav整合導航系統已經用於許多無人水下載具(UUV),能在GPSS、GNSS遭到阻斷的環境下,繼續維持不間斷的航行作業能力,適合擔任具有挑戰性的任務如水雷反制(MCM)等等。

無人水面/水面下載具(USSV)

在2022年9月2日,英國國防部發佈皇家海軍與陸戰突擊隊(Commando)的無人水面/水面下載具(Uncrewed Surface and Subsurface Vessel,USSV)項目的招標通知(Tender Notice),要求有興趣的廠商在10月4日之前回覆。USSV是個快速發展項目,因此英國國防部希望廠商基於現成以驗證的設計來發展USSV;有興趣參與的廠商完成註冊後,首先完成預資格審查問卷(Pre-Qualification Questionnaire Questionnaire,PQQ)並提交國防部審查;通過PQQ審查的合格參標廠商會收到項目下一階段的邀標(Invitation to Tender),提出該公司的提案(10月17日之前提交)。隨後,英國國防部評估參標廠商提交的提案,與其中至少一家公司簽署合約(預算約445萬英鎊),依照最低可行產品(Min Viable Product ,MVP)程序進行設計/發展/原型製造工作,最後進行原型性能展示。USSV的發展與展示工作從2022年12月展開,最後需在2025年3月31日之前交付一個具備完整作業能力的USSV原型。

USSV載具以半潛方式操作,具備低跡訊、難以察覺、續航力長的特點。皇家海軍要求USSV載具執行偵察/監視/電子作戰以及打擊任務等,而皇家陸戰隊則要求能攜帶物資協助運補前進基地或離島,或者任何高風險、不適合派遣傳統有人操作船艇的運補情境。USSV採用開放式系統架構,能依照不同任務需求安裝不同的任務模組(如各型感測、通信傳輸裝置或運輸模組)。USSV連結到開放架構網路(Open Architecture Network ,NSN),與其他有人船艦、無人載具連結。USSV載具以及附屬的收放/支援設備必須能收容在40英尺標準集裝箱裡,成為可快速運輸的模組。

Type 91飛彈駁船2025年5月21日於法茵堡(Farnborough)舉行的2025海軍聯合事件(Combined Naval Event ,CNE 2025)會議中,主管皇家海軍未來能力的項目資深負責人(Senior Responsible Owner,SOR)麥可.伍德准將(Commodore Michael Wood)透露了部分關於未來空中壓制系統(The Future Air Dominance System,FADS)以及其中關鍵的Type 83防空驅逐艦的內容,其中提到種配套Type 83防空驅逐艦而設計的Type 91「飛彈駁船」(missile barge),這是一種可無人操作或者配至少量人員(optionally crewed)的「武庫艦」(arsenal ships),上面裝置大量垂直發射器。Type 91飛彈駁船與Type 83防空驅逐艦一同行動,並由Type 83指揮控制,等於增加了Type 83驅逐艦可用的垂直發射飛彈數量。

配套Type 83的Type 91「飛彈駁船」,上面裝有大量垂直發射器,
,由Type 83指揮控制,等於為Type 83提供額外的飛彈發射管。

關於Type 83與Type 91的平台流程的綱要商業案例(Outline (Host platform pipeline for Type 83 and Type 91) Business Case)預計在2026年第三季提交給財政部,其中會包括出口可能性分析。而關於殺傷力流程(Lethality pipeline)的商業案例,包括雷達與作戰系統方案等,則預計2027年提交,而最終商業案例(Final Business Case,FBC)則在2028年左右提交。此時,皇家海軍已經針對FADS進行市場接觸,並向業界供應鏈提出將來的商業誘因,刺激業界廠商進行投資與準備。

COBOT無人化反潛系(Type 92無人船、Type 93無人潛艇) 

在2025年6月中旬,英國國防部發佈一項業界通知將進行CABOT項目,描述將建構可部署、持續在區域進行反潛搜索的能力,包括Type 92無人船(Sloop)以及Type 93無人水下潛艇。CABOT是英國國防創新單元(Defence Innovation Unit,DIU)的反潛矛頭(“ASW Spearhead)項目之下,由潛艦交付協會(Submarine Delivery Agency ,SDA)提出的CHARYBDIS項目。

CABOT的目標是增加皇家海軍的能力,在北大西洋上探測、追蹤以及嚇阻敵方潛艦,尤其是在關鍵的GIUK(格陵蘭-冰島-英國)防線上。CABOT計畫的倡議描述,打算加速皇家海軍發展無人化反潛作戰的速率,包括整合只需精簡人員、遠端操作以及自主操作的空中、水面與水下載具,感測器與節點等。

依照英國政府在合約尋找者(Contracts Finder)發佈的預採辦通知(Pre-Procurement Notice),英國國防部啟動關於CABOT的早期市場接觸,讓皇家海軍與業界伙伴就加速皇家海軍「航向自主作業」(pivot to autonomy)的方向來進行對話。

依照這份通知,CABOT計畫包括兩個階段:

第一階段(Phase 1)稱為大西洋網路(ATLANTIC NET),以發展「反潛作戰為服務」(ASW as a service)為理念,透過承包商擁有/承包商操作/海軍監管(Contractor Owned, Contractor Operated, Naval Oversight,COCONO)的作業模式,由單一業界廠商交付著重於精簡人員(Lean crewed)、遠隔操作(remotely operated)以及自主無人化(autonomous uncrewed)系統。此系統會蒐集聲學資料,由人工智能、機器學習(AI/ML)演算法來處理,然後傳輸到一個安全的遠隔作戰中心(Remote Operations Centre,ROC),讓皇家海軍人員分析處理後的資料。此設計的目標是顯著地增加在海域區域的兵力能量以及固著程度(mass and persistence at sea),使皇家海軍主要作戰平台能解放出來執行更高優先的任務。

第二階段(Phase 2):稱為大西洋堡壘(BASTION ATLANTIC):轉移到政府擁有、政府操作(Government-Owned, Government Operated,GOGO)作業模式,主要硬體是由皇家海軍操作與擁有的Type 92無人水面載具(Sloop)以及Type 93 夏洛特(Chariots)水下自航載具(UUV)。此階段還考慮結合其他感測器,在大西洋上產生高強度與固著的存在,此外也探索「水下作戰空間區域拒止」(Underwater Battlespace Area Denial,UBAD)能力。

這份通知記載,此項目的目標是建立關於目前市場上能提供的能力以及發展潛力的認知,用於之後CHARYBDIS項目的決策;這些包括評估關於「破壞性未來能力的機會」(opportunities for disruptive future capability),判斷未來系統的模組化程度要求(the required level of modularity for future systems),以及澄清介面的選擇(choice of interfaces)等。

雖然這份通知還沒有定義任何具體的發展路徑,但顯然皇家海軍將朝著可擴充/裁減(scalable)、無人自主化反潛作戰(autonomous ASW)方案等,部署無人水面與水下載具並結合先進感測器網路和AI驅動的分析處理能力,強化海上巡邏能力,將有人船艦平台解放出來執行其他任務,並且能滿足保運海上航線的戰略需求。