海底领域的战略重要性从未如此显著。从潜艇和水下航行器的普及,到海底能源和通信基础设施的保护,海上安全如今已延伸至海面以下。因此,世界各地的国防机构正在大力投资水下能源、导航、传感、自主和通信系统,以保持领域感知并应对新兴威胁。今年MTR100榜单上的企业是这些领域的领导者,他们的创新正在塑造一个持久、分布式和可扩展的海底防御能力的新时代。
电力与能源系统:实现持久性
随着国防任务延伸至更深的水域并需要更长的续航时间,可靠的电力基础设施变得至关重要。像SubCtech这样的公司处于领先地位,其可充电锂离子电池组额定工作深度可达 6,000 米。其模块化 SmartPowerBlock 技术可为 AUV 和 ROV 提供长时间作业的动力,而 OceanPack 监控系统则支持不间断的环境数据收集,这些功能对于海底监视和海域感知至关重要。
Teledyne Marine 的海底增压器 (SSC) 是另一项突破——它是一款基于燃料电池的紧凑型“微型发电厂”,专为在偏远环境中长期部署而设计。SSC 可以为驻留的 AUV/ROV 充电、为控制节点供电,并支持完全自主运行,无需频繁回收或维护。
Teledyne Marine的海底增压器。图片来源:Teledyne Marine
水下增压器。图片来源:Teledyne Marine
同样重要的是海底连接主干网。NOVACAVI的混合光纤电缆是其 Aquacable 产品线的一部分,为 Image Soft 的水下监视系统 (UNWAS) 等先进监控系统供电并传输实时数据。MacArtney水下技术集团拥有数十年为国防和近海客户提供支持的经验,致力于设计和集成端到端水下能源传输系统。除了电缆和连接器外,MacArtney 还提供定制设计的脐带缆、绞车、滑环和海底接线盒,构成 AUV、ROV 和固定海底装置的配电主干网。
导航与定位:无需 GPS 即可操作
国防规划人员越来越倾向于在GPS信号缺失的环境中开展行动,因为在这些环境中,地面定位可能不可靠甚至不存在。因此,精确水下导航是海底防御的关键推动力,而海底防御对高度紧凑的定位和惯性系统的需求日益增长,这些系统必须能够装入小型轻型水下航行器,且不牺牲精度或性能。
Tritech International长期以来以其 Gemini 成像声纳而闻名,但其 MicronNav USBL 系统在微型导航领域脱颖而出。MicronNav 专为小型车辆和潜水员应用而设计,可在狭窄、杂乱的空间内提供实时跟踪、定位和数据传输,这对于水雷对抗 (MCM) 和隐蔽的沿海行动等行动至关重要。
MicronNav USBL系统。图片来源:Tritech International Limited
SBG Systems正在利用其基于 MEMS 的 Ekinox 和 Ellipse INS/AHRS 装置重新定义惯性导航。这些紧凑、低 SWaP(尺寸、重量和功耗)的系统即使在没有 GNSS 输入的情况下也能提供高精度的导航和方向数据,从而为在深水或对抗环境中运行的车辆提供长航时自主航行和精确控制。
Ekinox惯性导航系统。图片来源:SBG Systems
基于Ellipse MEMS的惯性系统。 图片来源:SBG Systems
Nortek 的紧凑型多普勒速度计 (DVL) 和 Nucleus 1000 导航系统使小型 AUV 和潜水员引导系统能够以惊人的精度自主运行。这些解决方案与 SBG Systems 基于 MEMS 的惯性传感器配合使用,可缩小精密导航的尺寸并降低成本。
Nucleus 1000导航系统。图片来源:Nortek
Nortek 的多普勒速度计程仪 (DVL)。图片来源:Nortek
传感与监视:扩大海底感知
海底防御正从间歇性海底勘测转向持续监视,推动着声纳和水下成像系统的创新。加拿大公司Kraken Robotics已成为合成孔径声纳(SAS)领域的全球领导者。其KATFISH系统与拖曳式合成孔径声纳(TSAS)集成,已被多个国家的海军用于水面对抗(MCM)和变化探测,提供无与伦比的分辨率和区域覆盖率。
KATFISH系统。 图片来源:Kraken Robotics
NORBIT Subsea凭借其紧凑型多波束声纳系统和 GuardPoint 系列入侵者检测解决方案,进一步提升了其能力,使安全团队能够实时监控港口、海军基地和水下基础设施。同样, EdgeTech也拥有丰富的经验,为盟军反水雷项目提供侧扫声纳系统(例如 4205 和 2205 有效载荷)。
对于近距离作业, Klein Marine Systems 的高分辨率侧扫声纳可提供详细的海底成像,支持水面对抗、打捞和安全任务。这些工具与BIRNS 的加固型水下照明系统配合使用,可在严苛环境下提供卓越的清晰度,为在复杂的水下环境中探测威胁和异常情况提供全面的工具包。
自主无人系统:扩大运营规模
无人平台不断通过扩大覆盖范围和降低运营成本来改变海上防御。VideoRay的便携式遥控潜水器 (ROV) 已成为美国海军爆炸物处理 (EOD) 小组的标准装备,能够以最小的后勤成本实现快速远征部署。
Oceaneering International凭借其 Freedom AUV 引起轰动,该款 AUV 最近被美国国防创新部门 (DIU) 选定为 2024 年美国海军大型排水量无人水下航行器 (LDUUV) 的原型。该 AUV 已成功完成海军演示,包括脱离对接、避障、精确有效载荷投放和长时间勘测,标志着自主海底能力迈出了重要一步。
与此同时, Boxfish Robotics正通过其无线驻留水下无人机 ARV-i 推动自主化发展。ARV-i 可在水下潜伏数月,并支持持续监视和资产监控任务。ecoSUB Robotics则正通过其轻便、经济实惠且可大规模部署的 AUV 系列,推动海底自主化普及。这些 AUV 便携易用,使其成为环境监测、资产检查和战术集群作战等广泛应用的理想选择。
ARV-i无人机。图片来源:Boxfish Robotics
在水面上, SeaTrac Systems 的SP-48 太阳能无人水面艇 (USV) 可以充当持久通信中继或移动传感器集线器,从而扩展水下网络的覆盖范围和能力。SubSeaSail 则提出了一个极具创新性的概念,其半潜式平台兼具隐身性、能量收集推进和超低成本运营等优势。HORUS 是一个能够进行静默情报、监视和侦察 (ISR) 的半潜式观测平台,而 HERMES 则是一款坚固耐用、可自动扶正的三体船,用于后勤保障和高速跟踪。
SP-48太阳能无人水面艇。 图片来源:SeaTrac Systems
HORUS 号。图片来源:SubSeaSail
海底通信网络:连接水下战场
随着无人水下系统的普及,可靠的水下通信与导航和传感同样重要,而 MTR100 公司正在开拓解决方案,使海军能够创建高度集成和分布式的海底网络。
Sonardyne长期以来一直是海底通信和定位领域的领导者。其 BlueComm 光纤调制解调器可在潜水器之间以及潜水器与水面之间提供高速无线数据传输,而其 Ranger 2 USBL 和 Compatt 6+ LBL 系统可以兼作通信网络,使 AUV、ROV 和潜水员能够共享导航数据和任务更新。
EvoLogics凭借其专利的、受海豚启发的 S2C(扫频扩展载波)技术,进一步推动了声学通信的发展,该技术可在具有挑战性的环境中同时实现通信和定位。这种双重功能使分布式 AUV 集群、联网 MCM 系统和潜水员引导工具能够构建在通用通信主干上。
整合与协作:创新背后的生态系统
海上国防创新的快速发展不仅得益于尖端技术的趋势,也得益于加速商业海洋技术向国防应用转型的协作生态系统。这些枢纽、控股公司和战略联盟正在帮助弥合商业创新与作战能力之间的差距。
位于新斯科舍省的COVE (海洋创业中心)等科技集群为初创企业、研究人员和国防承包商提供了一个协作空间,用于测试和改进他们的产品。General Oceans成立于2021年,是一家全球海洋技术集团,将领先的海底品牌整合在一起,以利用集中的研发、工程和市场支持。旗下四家公司——Nortek、Tritech International、Klein Marine Systems和RS Aqua——入选了今年的MTR100榜单,彰显了其在国防、海上能源和海洋科学领域日益增长的影响力。
与此同时,英国Sonardyne集团于2022年推出的Forcys也采取了类似的协同方式。Forcys由Wavefront Systems、Chelsea Technologies、EIVA、Voyis和Sonardyne组成,其技术合作伙伴汇集了声纳、导航、自主和任务系统方面的专业知识,以加速反水雷、反潜战和海底监视领域的创新。
海上防御的新时代
从加固电缆到长航时自主平台,今年MTR100榜单上的公司不仅代表着卓越的工程技术,更代表着塑造海上防御的未来。电力系统、导航技术、声纳成像和无人驾驶技术等领域的进步正在汇聚,打造一个比以往任何时候都更加互联互通、持久耐用、恢复力更强的海底领域。随着海底威胁的不断演变,这些创新者正在提供态势感知和作战优势,这对于保障深海安全至关重要。