从英国C-Star无人艇试验分布式看被动声学网络在水下安防中的运用

从英国C-Star无人艇试验分布式看被动声学网络在水下安防中的运用

摘要：2026年9月，英国Oshen公司在北约“REPMUS 26”演习中，使用6艘搭载被动声学传感器的C-Star微型自主帆船，开展分布式水下目标探测与安防警戒试验。该试验表明，国外水下安防感知体系正由“平台集中搭载、单阵独立探测”向“节点分散部署、网络协同感知”演进。其核心价值不在于以小型无人艇替代专业水下安防平台，而在于将低成本、长时驻留节点前推至关键水域，以多节点空间几何关系拓展监视时空覆盖范围，并通过数据融合形成初步目标信息。与此同时，该体系仍受水声环境敏感、节点稳定性不足、时间同步与位置误差耦合、通信链路受限及目标低噪化等因素制约。

关键词：分布式感知；被动声学；无人艇；水下安防；预警监视

一、问题提出

水下空间天然具有遮蔽性，水下目标探测长期面临搜索范围广、环境变化快、目标特征弱等难题。传统被动声学监视通常依托水面舰艇拖曳线列阵、固定式水声监视系统或航空巡逻兵力实施，不同手段在覆盖范围、持续时间和处置能力方面各有优势，也不同程度地受平台噪声、阵位保持、能源载荷及安防成本制约。近年来，随着无人系统、低功耗声学传感、卫星通信和边缘计算技术快速发展，以小型自主平台搭载水听器、构建分布式监听网络，逐渐成为水下安防感知的重要探索方向。

据公开报道，在葡萄牙举行的北约“REPMUS 26”演习中，英国Oshen公司使用6艘C-Star无人艇开展分布式被动声学试验。该型无人艇长约1.2米，以风帆为主要推进方式，可搭载声学传感器，在较大海域内分散部署并形成“声学警戒线”。报道还称，多个节点从不同空间位置同步或准同步接收目标声信号，通过交叉比对提高对水下目标方位和位置的判断能力，并将相关数据接入指挥控制体系。

这一试验引发关注，不仅因为无人艇平台本身具有低成本、低自噪声和长时驻留特点，更因为它提出了一种新的水下安防感知组织方式：将传感器从少数高价值平台分散到多个小型节点，再通过通信链路和算法聚合为统一的区域态势。若该组织方式持续发展，水下安防预警可能由“以专业平台为中心、临时前出探测”转向“以节点网络为前端、持续积累信息”，进而改变水下安防态势感知的时空分布。

然而，公开报道对试验海域、目标类型、传感器参数、节点间距、工作时长、定位精度、数据回传时延及海况适应性等关键指标披露有限，目前未见英国国防部、葡萄牙海军或相关项目方公布完整试验报告。因此，现有证据只能支持对其技术路线和体系趋势作出审慎研判，尚不能据此认定其已形成成熟的水下安防能力。

本文立足公开资料，结合水声探测基本原理和无人系统运用特点，分析分布式被动声学网络在水下安防中的运行机理、相对优势、现实约束及防御启示。研究目的不是评判某一型装备的战术性能，而是透过外军试验观察水下安防感知体系演进方向，为相关理论研究提供参考。

二、分布式被动声学网络的基本机理

一是分布式部署改变了水下安防感知的资源组织方式。

传统被动声学探测通常将水听器集中部署于单一平台，由平台航渡至任务海域并实施拖曳或舷外布放。平台既承担传感器运载任务，也承担能源供给、导航控制、数据处理和通信中继等功能。平台集中有利于统一指挥和现场处置，但传感器数量、部署位置及留空时间均受平台规模和任务周期限制。

分布式网络则把传感功能从单一高价值平台中分离出来，交由多个低成本、可独立工作的节点承担。节点可预先部署在港口外缘、锚地、航道、岛礁水道、关键设施外围或任务区域外围，形成具有一定空间跨度的监听阵列。节点越多、空间分布越广，网络能够持续覆盖的方向和海域范围越大；部分节点故障或失联，也不必然导致整个网络失效。

这种资源组织方式并非简单增加传感器数量，而是以网络冗余换取持续存在和体系韧性。各节点通过低带宽链路回传检测信息、目标特征和自身状态，后方系统综合多源数据形成目标航迹和异常态势。其本质是把传统“平台中心式安防感知”改造为“网络边缘感知、后方融合研判”的分布式架构。

二是多节点几何关系是被动定位形成的基础。

被动声学探测主要依靠接收目标辐射噪声，不直接发射大功率声波，因而具有较好的隐蔽性。单个水听器通常只能获得声信号强度、频率和到达方向等信息，难以仅凭一次观测准确确定目标距离。多个空间分离的节点同时接收同一目标信号时，声信号到达不同节点存在微小时间差。利用这些时间差可建立距离差方程，并结合节点坐标反解目标位置。

网络定位精度主要取决于三项条件：一是节点位置准确，节点自身导航误差会直接进入定位方程；二是时间基准统一，节点间时钟不同步会造成到达时间差误差；三是阵列几何合理，节点间距过短、节点共线或目标处于网络几何弱可观测方向时，时延误差容易被放大，出现定位模糊和航迹跳变。

因此，分布式网络不是把若干孤立水听器简单拼接在一起，而是把空间几何、时间同步、节点控制和数据关联组成一个完整系统。六艘无人艇构成的试验网络，可能正是用于验证最小规模、节点构型和信息融合算法是否具备工程可行性。六艘节点能够支持一定空间跨度的探测，但并不等同于已经证明“六艘足够”。

三是被动声学网络主要适用于区域警戒和异常筛查。

水下声传播受水深、温度、盐度、海床地形、海面状态和噪声背景共同影响。跃变层会使声波发生折射和反射，形成声影区；强风、降雨和破碎波会抬高海面环境噪声；航运、渔业和其他海上活动也会产生复杂干扰。目标若降低航速、优化机械状态、调整深度或利用水文结构规避，其声信号强度和可检测距离可能明显下降。

因此，分布式被动声学网络更适合承担持续监听、异常筛查、初始定位和目标关联任务，不宜被理解为能够穿透所有海洋环境、对所有低噪目标保持稳定的“透明屏障”。其安防价值在于尽早发现疑似目标，为目标识别、持续跟踪和后续处置提供线索，而不是独立完成“探测—识别—跟踪—处置”全链条任务。

三、C-Star无人艇试验的主要特点

一是小型帆船平台有利于降低节点维持成本。

公开资料显示，C-Star是一种长约1.2米的微型自主帆船，主要依靠风力航行，并利用太阳能补充能源。其船体小、噪声低、维持需求少，具备较长时间的海上自主活动潜力。此前公开报道曾提到，该型平台完成约3555英里跨大西洋自主航行，展示了长航时和自主容错能力。

长时航行能力为持续监听提供了工程基础，但不能直接等同于高质量水声探测能力。声学探测不仅要求平台能够到达任务区域，还要求传感器保持相对稳定的深度、姿态和位置，能够在风浪流作用下持续工作。平台在海上停留时间长，只能说明其具备节点部署潜力；能否持续提供有效观测，还取决于传感器载荷、能源余量、航行稳定性和任务管理算法。

二是多节点协同有利于形成“声学警戒线”。

据公开报道，在此次“REPMUS 26”演习中，6艘无人艇在海域内分散部署，试图通过多点监听同一目标，交叉比对声学信息并估算目标位置。与单舰拖曳阵相比，节点分散部署可在更大海域内形成监听基线，减少因单一平台机动、拖缆状态和平台自噪声造成的约束。

这种部署方式尤其适用于对重要方向实施长时间区域警戒。当目标接近关键通道或重要水域时，前沿节点可率先获得异常声学信息，并通过数据融合形成初始方位和航迹提示。随后，安防舰艇、巡逻机、大型无人艇或其他探测平台可针对重点区域实施近距离复核，由此形成“广域筛查在前、精确识别在后”的任务衔接。

三是项目架构体现出分层部署趋势。

公开项目资料显示，英国有关自主水下感知项目拟由ZeroUSV、Oshen和MarineAI合作推进，利用C-Star构成水面节点网络，以被动声学传感器协同接收水下信号。大型无人艇Oceanus 12则可用于节点投送、任务控制、通信中继和载荷适配。公开资料称，该艇长约11.55米、满载设计航程约2500海里、巡航速度约6节，并具备可调整载荷舱。

上述信息表明，分布式网络可能并非由同型小型无人艇单独完成，而是采用“轻型帆船节点+大型投送控制平台”的分层结构。小型节点负责长时间、低功耗、广分布感知；大型平台负责区域控制、通信中继、数据处理和任务保障。两类平台功能互补，不能把大型无人艇的性能参数直接套用于小型C-Star。

四、分布式网络相较传统方式的优势与边界

一是分布式网络与专业水下安防平台不是替代关系，而是补位关系。

单舰拖曳线列阵通常具有较长孔径，可在较低频段获得较高指向性和空间增益；专业水下安防平台还可搭载主动声呐、变深声呐、水下探测设备和处置装备，形成较完整的探测处置能力。其不足在于，大型平台价值高、保障要求多，难以在广阔海域长期保持细密覆盖。若全部专业力量持续用于固定区域监听，会挤占机动巡逻和快速反应资源。

分布式无人节点则能够以较低边际成本延长存在时间、增加监听方向。当网络用于外围警戒和异常筛查时，专业平台可将有限资源集中于高可信目标识别、精确跟踪和处置。由此看，分布式网络解决的是“何时开始听、由谁持续听”的问题，专业水下安防力量解决的是“如何确认、如何处置”的问题。

二是网络规模并非越大越好，部署密度必须与任务相匹配。

节点过少，空间基线不足，定位误差会增大；节点过多，则会提高时间同步、能源补给、频谱管理、数据关联和通信保障负担。各节点持续回传原始声学数据，会占用较大带宽；仅回传处理结果，又可能丢失用于复核和二次关联的底层信息。

因此，节点数量应根据海域面积、通道宽度、预期目标航速、声传播环境、目标声源特性和通信条件综合确定。真正影响效能的不是节点绝对数量，而是网络能否形成合理几何构型，并在通信、能源和可靠性约束下持续工作。“REPMUS 26”六艇试验可能是在有限规模下验证基础能力，不能据此推导通用部署标准。

三是海况、导航和通信共同决定网络可信度。

小型帆船受风、浪、流影响明显。节点横摇、纵摇和偏航会改变传感器空间状态，流速变化也会造成节点漂移。节点位置误差不仅影响单个观测值，还会进入多节点定位方程，导致目标位置解算失真。若导航漂移未得到及时校正，多节点“同时观测”可能退化为多个带误差的异步观测。

通信链路同样面临超视距传输、海面遮挡、天线高度、卫星可用性和电磁干扰等约束。公开研究将网络延迟、丢包和数据包乱序列为无人水面艇网络环境下的现实控制问题，并提出通信受限条件下的预测轨迹跟踪方法。这意味着，节点获得观测只是网络闭环的起点；数据能否及时、完整、可信地进入共同态势图，才决定网络是否真正具备安防价值。

五、对我加强水下安防体系建设的启示

一是重视分布式感知体系演进，但避免技术标签化判断。

外军试验表明，无人系统与水声传感结合，正在推动水下安防感知由“集中式平台探测”向“分布式节点组网”发展。应把研究重点从“某一型无人艇性能如何”拓展到“节点如何组织、信息如何流动、态势如何形成”。只有把握平台、载荷、通信、算法和指挥之间的耦合关系，才能准确判断新技术对水下安防体系的真实影响。

同时，应坚持阶段性判断。试验成功能够证明某种技术路线具备工程探索价值，却不能替代全周期、全海况和高强度对抗条件下的能力验证。对国外项目既要密切跟踪，也要区分概念演示、原型试验、装备试用和形成安防能力等不同阶段，避免以媒体宣传代替能力评估。

二是强化重点海域环境认知，把水文条件纳入体系设计。

水声探测高度依赖海洋环境。应持续积累重点海域水深、温度、盐度、海流、海底地形、噪声背景和航运活动数据，建立海域特征与节点部署方式之间的映射关系。节点间距、基线长度、工作频段、布放深度和通信频率，均应根据具体任务环境调整。

环境认知不仅服务于己方部署，也有助于判断外部节点活动规律。若外部网络在某一海域持续出现，应结合水文、交通、地形和目标活动特征，分析其部署意图及可能的任务周期，而不能仅从单艘无人艇外形或航行轨迹作出判断。

三是构建“广域筛查—精确复核”分层融合机制。

水面分布式节点、航空巡逻平台、安防舰艇、固定式传感设施和其他感知资源各有优势。水面节点适合长时间、大范围异常筛查；航空和有人平台适合快速机动与精确识别；固定系统适合对重要方向实施长期积累。应明确不同资源在探测链中的任务层级，形成前端发现、中端关联、后端确认的任务衔接。

信息融合应贯穿目标检测、分类、关联和航迹起始全过程。上游节点可优先回传检测统计量、特征参数和异常等级，减少不必要的数据传输；后方系统根据时空关联、多源印证和任务规则生成候选航迹。对高价值目标，再调用精确探测资源实施复核。只有将广域覆盖与重点识别结合起来，才能避免“节点很多、有效信息不足”。

四是把通信、导航和控制韧性作为体系建设重点。

分布式网络的核心风险往往不在单个传感器，而在网络整体可靠性。节点时钟不同步、导航漂移、通信迟滞、链路中断和节点失联，都可能使原本具有几何优势的网络失去定位能力。因此，应建立节点健康状态评估机制，持续监测位置误差、能源余量、链路质量、时钟状态和任务完成情况。

对与其他来源数据频繁冲突的节点，应先隔离复核，再决定是否纳入共同态势图。对节点受损或任务海域变化，应支持网络动态重构，通过相邻节点补位、控制平台重新布阵等方式恢复覆盖。韧性建设的目标不是保证每个节点始终正常，而是确保局部异常不导致整体态势失真。

五是以实战化试验推动标准、规范和人才建设。

无人系统从原型走向运用，必须经过平台可靠性、传感器适配、算法融合、自主规则、通信安全、发射回收、事故处置和人员训练等环节的连续验证。北约“REPMUS”系列演习的价值，不仅在于展示无人系统，还在于检验跨平台接口、数据格式、时间基准、坐标基准和安全权限。公开报道显示，此类演习通常逐步提高任务难度，并曾出现设备过热、无人系统碰撞和民船误入等情况。这些事件表明，试验环境越接近真实，平台、通信、法规和安全问题越容易耦合暴露。

应统筹开展相关理论研究、仿真推演、海上试验和对抗验证，逐步明确节点部署规范、通信协议、数据质量标准、任务授权边界和异常处置流程。同时培养既懂水声环境、又懂无人系统、信息融合和水下安防的复合型人才，推动技术成果向水下安防体系能力转化。

六、结语

英国C-Star无人艇分布式被动声学试验，反映出水下安防领域一项值得关注的变化：节点正由集中走向分散，数据正由单平台处理走向网络化融合，任务组织正由高价值平台全程承担走向多平台分层协同。其优势在于以较低成本延长存在时间、增加监听方向，并为后续精确探测提供预警和初始信息；其短板则集中于节点稳定性、时空基准、通信链路、数据融合和对低噪目标探测能力。

从水下安防体系角度看，未来水下安防竞争不会只取决于单个传感器的灵敏度，而更多取决于能否在正确时间、正确海域持续获得可信数据，并将其快速转化为统一态势和处置行动。加强水下安防体系建设，应坚持问题导向和体系思维，把环境认知、分层融合、网络韧性、标准验证和人才培养统筹起来，推动新装备、新技术与水下安防体系深度融合。

【参考文献】

[1] 海军新闻网. 英国Oshen公司成功测试全球首个分布式“声学哨戒线”[EB/OL]. 2026-09-25.

[2] 自主帆船C-Star跨大西洋航行相关报道[EB/OL]. 2026-09-16.

[3] 英国自主水下感知星座网络项目资料[EB/OL].

[4] 大型无人艇Oceanus 12性能参数报道[EB/OL].

[5] 通信受限条件下无人水面艇轨迹控制研究[J]. Ocean Engineering, 2024.

[6] 北约REPMUS演习任务难度及无人系统试验情况报道[EB/OL]. 2025-09-29.

[7] 陈芳. 拖曳线列阵声呐运用特点分析[N]. 中国国防报，2017-05-22.

[8] 跨域无人集群协同反潜搜索方法研究[D]. 西安：空军工程大学，2023.

[9] 新质战斗力“新”在何处[J]. 中国军事科学，2024(2).

[10] 新型作战力量建设要牵住系统思维这个“牛鼻子”[N]. 解放军报，2025.

【本文内容信息来自国（境）外相关信息源，为开源文献，由军融国动智库研究人员编译/写，后进行了文字加工处理，文中具体技术信息和数据仅供参考，不代表本公众号观点，请自行甄别使用。】