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美国海军研究实验室发布未来25年的关键技术

美国海军研究实验室发布未来25年的关键技术 智慧海洋公众交流平台
2024-04-25
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来源：智汇杰瑞
编译：朱丹


2024年4月，美国海军研究实验室（NRL）发布了《未来25年（2024~2048）的25项关键技术》，其中包含了一系列美国正在开发的科学和工程概念，以确保美国海军在未来海上的主导地位。这些技术涉及电磁战、水下战、通信、信息技术和网络战、战场环境、赋能科技、经济性和可持续性、空间研究和空间技术、自主系统、定向能和人员保护等任务领域。具体25项关键技术如表1所示。

表1 NRL未来25年（2024~2048）的25项关键技术


电磁战
通信雷达阵列
水下战
多AUV协同声纳作业
通信、信息技术和网络战
硅光子学——下一代集成电路
用于定位、导航和时统的量子传感器
神经网络处理——快速、低功耗的边缘计算系统
战场环境
利用声音进行准确的海洋预报
全球大气预测
海军战场管理的元优化（Meta-optimization）
辐射带快速修复系统
赋能科技
物理先验的机器学习
具有任务执行能力、安全可持续的下一代电池
用于下一代射频和功率微电子的超宽带隙半导体
量子计算
微波功率波束
经济性和
可持续性
使用低功耗神经计算的船舶维护
生物制造——保障国防部供应链
来自海水的作战燃料
空间研究和
空间技术
卫星的机器人服务
高超音速系统
利用X射线脉冲星进行空间导航
自主系统
无限续航的无人机系统
无人机协同作战
定向能
作为下一代定向能武器的激光脉冲器
人员保护
可部署的DNA测序
发现周围的爆炸物、化学品和病原体


通信雷达阵列


     



 海军雷达正在从模拟相控阵技术发展为数字化架构技术，可使雷达能够同时接收多个波束信号。现代分布式作战系统需要雷达提供强大的通信链路，因此NRL正在对现有和未来的雷达发射机阵列波形进行基础研究，为未来的应用奠定基础。

图1 通信雷达阵列


多AUV声纳协同作业


     


 近期，NRL在基于自主无人潜航器（AUV）结构的声纳技术上取得了突破。未来将在水下系统自主性、人工智能技术、紧凑型能源和水声通信方面加强研究。这将使多个AUV能够长时间进行水下协同作业，显著增强美国海军在濒海反潜战、反水雷战和反UUV作战中的声纳性能。


海军战场管理的元优化


     


 元优化是一项新的研究，旨在解决分布式海上作战（DMO）和竞争环境中多个作战管理辅助系统（BMA）之间的交互问题。元优化是一个信息共享网络，可以减轻各BMA的工作量，同时将相关的信息及时分发给正确的BMA，从而提高作战指挥决策能力。

图2 海军战场管理的元优化


物理先验的机器学习


     


 从海洋建模到详细的高超音速计算，很多海军应用都会产生难以处理的模拟问题，除非简化问题的复杂性或减小其规模。物理先验的机器学习可以克服这一瓶颈。借助该技术，可以从更少的数据中创建精确的模型。


无人机协同作战


     


 无人机协同作战能以低成本资产压制敌方资产，并可在无人控制的环境中执行任务。NRL已在无人作战环境中开展了无人机飞行实验和协同作战演示。未来将继续研究新的自主飞行算法、传感器、有效载荷，以及用于边缘计算的硬件。

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