一船多任务：模块化无人水面艇如何改变自主海上作业
自主海洋作业的快速发展给科研机构、政府部门和商业运营商都带来了挑战。随着任务日益多样化，从环境监测和水文测量到国防演习和水下定位，为每项应用都配备专用船舶在财务和运营方面都带来了困难。
因此，许多机构优先考虑模块化无人水面艇（USV），这类艇可以通过快速重新配置有效载荷来支持多种任务模式。无需为每种传感器或应用都购买新的平台，单一艇体即可适应不断变化的操作需求，同时最大限度地降低后勤、培训和维护成本。
南密西西比大学（USM）是众多将这一理念付诸实践的机构之一。USM通过其海洋研究中心，在不断扩展的科学、国防和工业项目中应用了SeaTrac Systems公司的SP-48无人水面艇，展示了模块化平台如何在不同任务中发挥倍增器的作用。
一个为适应性而设计的平台
与传统的、任务特定的船体不同，SP-48 采用模块化架构设计。有效载荷可通过多个安装位置进行集成，包括月池、干式有效载荷舱、桅杆或龙骨，使操作人员能够快速配置船体以适应不同的传感器，而无需从根本上改变平台本身。
这种灵活性消除了为每个任务维护单独舰艇的需要，同时允许随着作战需求的演变而集成新技术。
该平台还集成了超视距通信、多种供电方式以及远程指挥控制功能，使操作员能够从岸上监控任务。在许多情况下，一名操作员可以同时监控多艘水下航行器，从而进一步提高作业效率。
SeaTrac公司业务发展总监Hobie Boeschenstein表示：“像我们这样的无人水面艇（USV）为研究人员和项目经理提供了更多收集海洋数据或监视开阔水域的机会，同时显著降低了运营成本、人员风险和环境影响。部署几乎可以适应任何海洋环境、有效载荷或传感器的USV有助于确保在多种任务模式下取得成功，从而进一步提升平台价值。在近岸和离岸环境中，其应用前景无限广阔。”
扩大环境数据收集
USM在美洲湾持续开展的缺氧测绘项目，最能体现这种灵活性的莫过于此。
在前期部署的基础上，研究人员扩大了作业规模，同时部署了两艘 SP-48 无人水面艇，每艘都配备了声学多普勒流速剖面仪（Teledyne Workhorse Monitor ADCP）和 AML Oceanographic Endura 6 探空仪，用于收集水质测量数据。
操作多艘自主船舶使研究人员能够在增加空间覆盖范围和数据密度的同时，减少传统沿海调查所需的人员。
“尽管海况不利、沿海航道拥挤，SeaTrac公司的SP-48型船舶和船尾绞车仍成功减少了沿海低氧环境测绘所需的现场人员数量，”南密西西比大学水文仪器专家詹姆斯·汤普森表示，“更令人印象深刻的是该船的互联性。我们期待将SeaTrac公司的技术应用于未来的研究中。”
无人水面艇（USV）并没有取代研究人员，而是扩大了他们的作业范围，从而能够进行更持久的采样，同时减少水上作业人员的风险。
两艘SeaTrac无人水面艇（USV）在美洲湾近海海域持续作业，为USM提供支持，只需极少的远程操控，即可长时间保持位置，并在需要时进行重新采样。图片来源：SeaTrac Systems
USM公司通过笔记本电脑远程操控近岸水域中的两艘无人水面艇（USV）。图片来源：SeaTrac Systems/USM
支持国防训练
同一平台也被改造用于一项截然不同的任务：支持美国空军飞行员训练。
USM与帕森斯公司和美国空军国民警卫队合作，将SP-48改装成携带TReX（威胁代表环境）模拟器，在飞行训练演习中模拟敌方防空系统。
无人水面艇（USV）不再用于收集环境数据，而是成为一种远程部署的威胁资产。最终，演习的目标是空中系统，并通过商业和非商业通信媒介与指挥控制中心进行通信，以提升威胁评估和决策能力。
由于无人水面艇可以远程部署并根据需要重新定位，因此它为固定基础设施或载人支援船提供了一种灵活的替代方案。
“这项创新解决方案降低了载人任务相关的后勤和人员成本，同时提供了高保真模拟环境，最终提升了美国空军的作战准备水平，” 帕森斯公司国防与情报总裁迈克·库辛。
SeaTrac Systems与Parsons Corporation合作，为美国空军提供威胁环境演示支持。图片来源：SeaTrac Systems
推进声学操作
在国内安全领域，SeaTrac 的 SP-48 也支持声学研究以及情报、监视和侦察 (ISR) 相关活动。
USM 的研究人员与 Hyperion Technology Group 和 Blue IQ 合作，将 Blue IQ 水听器集成到车辆上，用于声学监测任务。
在静止作业期间，无人水面艇记录了周围海上交通和飞机的声学特征，收集了有价值的数据集，而无需船上配备人员。
该平台还用于追踪配备声波发射器的自主水下航行器（AUV）。利用实时水听器数据，操作人员可以在整个测试过程中探测、定位并接近水下目标。
2026年，南密西西比大学（USM）与密西西比大学（Ole Miss）、SeaTrac、Hyperion Technology Group和BLUEiQ在墨西哥湾沿岸联合举办了一场声学演示活动。图片来源：SeaTrac Systems
绘制地表以上和以下地图
最近的另一项应用涉及使用协作磁力测绘 QuSpin磁力计。
为了执行这项任务，传感器被安装在 SP-48 的龙骨船体下方，使其能够在整个作业过程中保持浸没状态，并收集高保真度的磁测量数据。
该集成方案表明，物理安装方式与传感器兼容性同等重要。不同的任务通常需要不同的传感器方向或环境条件，而将有效载荷安装在桅杆上、月池内、有效载荷舱内或船体下方，则扩展了平台的作战范围。
为接下来的事情做好准备
USM 通过额外的有效载荷集成，不断扩展 SP-48 的功能。
即将开展的任务包括采用 Sonardyne 的 Gyro USBL 5000 系统来支持精确的水下定位，以及采用 Kongsberg EM2040P 多波束回声测深仪进行高分辨率的港口和海底勘测。
“此次演示对于快速确定满足我们作战人员和联邦机构关键任务需求的解决方案至关重要，”南密西西比大学负责研究和创新的副校长布莱恩·奎瓦斯博士说。
随着远程指挥海上作战技术的不断成熟，多功能性变得与续航能力或航程同等重要。
各组织越来越需要能够在环境监测、国防、海上能源、水文测量和海底作业之间灵活转换的平台，而无需进行大规模重新配置或配备专用支持船只。
单个模块化无人水面艇即可支持以往需要多个专用平台才能完成的任务。对于面临不断增长的任务需求和有限预算的操作人员而言，这种灵活性或许是自主航行器最有价值的能力之一。
