英国BAE Systems公司与加拿大海洋技术公司Cellula Robotics公司合作，完成了英国Herne（“赫恩”）超大型自主水下航行器（extra-large autonomous undersea vehicle，XLAUV）的首次海试和能力演示。
这次试验和演示从2024年11月11日开始在英格兰南部沿海的一处试验场进行，持续了2周，现场观摩者包括除英国外的北约和五眼联盟10个国家的海军代表。
BAE Systems公司称，此次演示目的是展示该公司在情报、监视和侦察（intelligence, surveillance, and reconnaissance，ISR）场景下先进的自主能力。试验中，Herne执行了由Nautomate驱动的预编程ISR任务，该系统是公司研发的平台无关型（platform-agnostic）自主系统。
图1. Herne演示验证样机采用了Cellula Robotics公司提供的基线平台，增加了军用全自主能力和可重构能力。
（图片来源：Janes/Kate Tringham：2658742）
Herne是BAE Systems公司资助的一项工程开发工作，旨在满足市场对“可消耗的”XLAUV的能力新需求，这种航行器能执行包括ISR、反潜战（anti-submarine warfare，ASW）、电子战（electronic warfare，EW）和关键国家基础设施（critical national infrastructure，CNI）保护等在内的多种任务。该公司通过与加拿大海洋技术公司Cellula Robotics的合作，充分利用了商用货架平台技术。
Herne的现有外形借鉴了Cellula Robotics公司的12 m长Solus-XR模块化自由浸水式（非全水密）AUV的设计；采用了BAE Systems公司自有的Nautomate自主控制软件；通过特定任务插件（mission-specific plug-ins）来实现灵活的“感知、决策和执行”（sense, decide and effect）载荷集成；并能实现系统级信息安全保障，如IT安全和军事通信，使之能用于军事应用。
BAE Systems海上服务业务开发经理Tim O’Neill表示：“Cellular公司为我们提供了基线平台。我们接下来要做的就是将Nautomate“盒装大脑”（brain in a box）应用到水下领域。Nautomate是驱动平台的核心控制架构，能基于感知和路径规划来管理平台的行动。”
图2. 海试前的Herne XLAUV
（图片来源：BAE Systems）
2023年9月，BAE Systems公司联合Cellula Robotics公司快速开发了加拿大公司的军用版Solus-XR平台，该平台可用于测试BAE Systems公司XLAUV概念的“大脑”——Nautomate。
正是在军警防务展（defence and security equipment international，DSEI） 2023上，BAE Systems公司设定了2024年底前技术验证样机下水的目标。该公司 Herne项目经理Nick Martin表示：“Herne项目的工程化工作始于2023年9月，由我们和Cellula公司共同开展。该航行器的首次下潜是在2024年7月底（位于不列颠哥伦比亚省），即“从概念设计到试验下水”（“whiteboard to water”）仅经历了11个月。这展现出了开发Herne的速度、能力和系统生态。”
Martin表示："2023年9月我们在DSEI展会上首次宣布启动这项演示验证计划时，Solus-XR平台还仅存在于图纸之上。令我倍感自豪的是，BAE Systems与Cellula联合团队仅用十个月时间，就高效完成了工程化工作、采购、建厂及验收试验，并最终成功实现平台首航。在整个项目周期中，双方团队始终保持着超常规的协作效率，这种无缝衔接的工作节奏要求我们必须时刻保持敏捷响应，而最终成果充分证明了跨团队协作的巨大价值。"
原型平台的开发在Cellula Robotics公司位于加拿大温哥华（Vancouover）的工厂中进行，XLAUV在2024年8月末抵达英国，继续安装试验演示期间要展示的不同载荷和系统。
该平台的排水量约为8 t，总长12 m，横截面1.7 m ×1.7 m，这使它可装在标准40英尺集装箱中运输，并便于在全球隐蔽部署。设计采用了通海（非水密）铝制框架，据BAE Systems公司称，这样可提供设计的灵活性、适应性以及经济可承受性。
额定深度3000 m的Solus-XR可提供5000 L的有效载荷空间，平均分配给前、后载荷模块。在任务（mission）重构时可进行载荷舱替换。由于设计的灵活性，也允许将载荷区重新配置为一个5000 L的载荷舱，用于容纳较大的任务载荷。
BAE Systems公司海洋业务部商业开发经理Tim O’Neill称，这项设计的一个重要要素是：能够在尽可能短的时间框架内根据新的任务剖面重新配置Herne。他说：“我们希望Herne能够执行灵活的、多功能的任务。所以只要海军需要，就可替换任务载荷，这是关键。”
为实现这一功能，载荷舱模块被设计为可独立于航行器升降，载荷舱（payload bays）作为一个独立单元吊出-拆卸时，只需拆卸4个螺栓和断开2个数据连接器即可，更换时间不到90分钟。
图3. 海试中的英国首艘XLAUV——Herne
（图片来源：BAE Systems）
Herne演示验证样机目前采用锂离子电池推进，续航力大约2~3天。为完成长航时任务，BAE Systems公司正寻求利用Cellula Robotics公司在使氢燃料电池技术成熟化方面的研究成果。该技术将提供3 kn航速下约5000 km的水下航程（或续航45天）。Martin解释说，我们选择Celllula公司的理由之一是：他们在市面上有这样一型氢燃料电池，正符合我们的军事客户的迫切需求。
在最近的试验演示中执行的ISR任务场景要求Herne：从水下隐蔽潜入港口，自主导航，通过升起的传感器桅杆收集视频并识别敌方目标，然后在安全的情况下分发ISR数据。
在初始ISR试验演示中，Herne配置了用于基本航行目的和任务自主性的任务包，任务包中包括光电/红外相机和电子监视及通信系统，它们由Nautomate进行管理。公司称，这是Nautomate继2023年和2024年在水面船进行了成功的试验和技术验证后，首次验证了水下自主能力。
对于ISR任务，在Nautomate专有核心系统上叠加了BAE Systems公司开发的3个软件任务“插件”（plug-ins），从而使该公司能够演示3种自主行为。第1个是基于目标（goal）的任务自主性——使航行器能够自主规划和执行通过模拟水下障碍（如拖网）的最佳路径。第2个插件是机器视觉——验证了Herne使用4K高清相机和一个包含大量舰船图像的数据库来识别和分类海上舰船的能力。第3个插件使Herne能够悄悄跟踪一艘军用刚性充气艇（rigid-hulled inflatable boat，RHIB）“目标”，展现了其执行隐蔽监视行动的潜力。
图4. 海试中的英国Herne XLAUV
（图片来源：BAE Systems）
O’Neill说：“这些演示试验旨在展示公司在哪些领域进行了投资及其重点方向。它们还起到了一种检查作用，以确保我们的发展方向与客户需求保持高度一致。”
未来几个月计划开展进一步的开发和演示验证活动。 O’Neil说：“我们现在正与Cellula公司坐下来探讨未来的一些思路，这将包括对平台的迭代，重点研究在动力、推进、速度、效率和信号特征方面的优化改进。“也就是说，Cellula公司所拥有的技术——加强的框架设计、模块化和灵活性——仍将是核心。我们要做的是在此基础上进行技术叠加和扩展。”
进一步开发Nautomate的工作将继续并行开展，如：构建额外的基于任务的插件，并发展系统中的“智能”。BAE Systems公司还将评估总体“可用性”的各个方面，如发射与回收、现役装备维护以及全生命周期保障等。
至于有效载荷，ASW包的定义工作已经开始。O’neill说：“我们希望平台上有可卷绕收放的细线被动拖曳阵。我们想尝试的另一项ASW工作是在多基地ASW环境中部署Herne，尽管这是一项更大的挑战，因为需要对数据进行时间戳标记并将其传回数据中心。”
至于电子战，Herne可以提供隐蔽的、前出部署的信号侦察能力。另一选项是增加一个能够进行欺骗和干扰的主动载荷。
据O’Neill称，XLAUV对海床战的贡献也在考虑之中。Cellula公司已在Herne上部署ROV方面做了一些工作。我们希望重新审视这些工作，以了解它如何支持关键国家基础设施的深海调查和保护。”
BAE Systems公司的目标是在2026年中期为市场准备好Herne XLAUV的初始产品。
在18个月的时间里，希望能够实现作战型XLAUV的配置。这将包括氢燃料电池的选择。公司正在积极工作，以便当海军对他们的需求和作战概念更有信心时，能及时做出响应。通过改造商用货架航行器平台，可大大减少进入市场的时间和成本。
