1.1 设计目的及意义

水面无人艇（USV，UnmannedSurface Vehicle）是指通过自动寻迹，自主导航，或是遥控方式实现运行的无人操作水面舰艇。可以通过舰载投放，岸边投放使用，完成探测、侦查、排雷、运输等功能。在军事、民用等领域有着极大的发展空间和重要意义。

目前，中国无人艇的发展尚处于起步阶段。在这全球无人艇行业尚未发展成熟，市场需求却快速增长的时机，我国要通过自主研发，掌握核心技术，抢占无人艇“蓝海”就显得格外重要。

未来的USV发展有着船体、动力、导航、通讯等四大核心难题。在动力方面，目前世界上绝大多数的船舶都是采用机械螺旋桨方式的推进系统，高速旋转的原动机通过齿轮减速机构将输出的高速动力降速后驱动螺旋桨推进船舶运动。相比于这种方式，电力推进有着高空间利用率，高自动化，高操作性和维护成本低等优势。在电力推进的船舶上，高速旋转的原动机通过发电机将旋转的机械能量转换为电能，通过电力传输线将电能传递到推进电机，再将电能转换为机械能来推进船舶运动。

本次设计将针对USV的船载电力推进系统提出一个方案，拟通过推进电机、螺旋桨、电机驱动、核心控制器等模块的组合，搭建一个USV电力推进系统。

1.2 国外研究现状

鉴于USV在军用、科研、海洋资源开发等方面发挥的巨大作用，各国对USV的研究一直未曾停止。作为全球军事实力最强大的国家，美国的USV发展一直广受世界关注。早在二战时期美军就通过USV远程控制对敌方进行枪炮和导弹攻击；越南战争中，美国海军使用USV进行扫雷任务；20世纪后期，拥有自我防御功能的Roboski号USV在美国研发成功并逐渐形成了有战斗力的USV船队；在2007年，美国海军海上系统司令部濒海水雷战项目执行办公室制定了满足美国海军USV发展需求和实现美国国防部2020年转变军事结构发展目标的《海军USV总体规划》。意在满足战争、反潜作战、海事安全、特种作战、电子战争等需求，减少远程通信和操作人员负担；美国已研发的USV有喷水动力的Owl MKⅡ、PEO LMW、SPARTANSCOUT、Roboski、SSCSan Diego、UOV等。

在USV军事化上，除了美国以外，以色列也是不甘示弱。以色列PROTECTOR系列USV能在隐形情况下完成关键任务，最大航速能到40kn；另一款Silver Marlin系列中型USV拥有超视距自动航行功能，能完成扫雷。搜救、反恐等多项任务；2005年以色列Eibit公司推出的Stingary号基于无人机基础研发，隐蔽性强，能完成物标识别、电子战争等多项功能。

另外，除了军事领域，民用领域的USV也相继出现，在海洋保护，航道测量等方面发挥着重要作用。日本YAMAHA公司研发了UMV-H型和UMV-O型USV，在远洋航行、海洋监控和大气监控等方面取得一定成效；德国Veer公司相继研发了STIPSⅠ、STIPSⅡ和MMSVⅢ等多款USV主要应用于渔业方向；英国普利茅斯大学科研小组研发的双体船Springer采用直流电机驱动，主要用于内河、沿海、水库等浅水水域追踪污染物；另外，意大利、葡萄牙、法国等国也在USV上有着自己的研究。

1.3国内研究现状