無人水面載具(USV)的價值,不只在於船上沒有船員,而在於能否在複雜海況中抵達任務區、完成搜索或監視,並在通訊受限時持續執行任務。並不是把現有船體拿來裝上各式感測器、遙控模組就稱為無人艇,如果不是站在終端使用者的需求為出發點,充其量只能稱作較大型的玩具遙控船而已。

無人水面載具(USV)的價值,不只在於船上沒有船員,而在於能否在複雜海況中抵達任務區、完成搜索或監視,並在通訊受限時持續執行任務。並不是把現有船體拿來裝上各式感測器、遙控模組就稱為無人艇,如果不是站在終端使用者的需求為出發點,充其量只能稱作較大型的玩具遙控船而已。
美國新創公司STR8 Industries研發的Ghostwake,近期持續在台灣進行海上實測,這次獨家為「軍傳媒」展示其在外海的自主導航控制與高速機動等能力,同時並展示人員搜索與救援的擴充功能。實際展示中,Ghostwake無人艇速度可達55節,約每小時102公里,這並不是推估速度,而是在實際的海試中直接高速操船,同時展示可由人工操控切換至自主模式的不同使用方式及應用功能,不論是設定自動航向、伴隨護衛、區域巡邏等,同時又有安全距離的設定,保障海上航行的安全。
在海上搜索情境中,Ghostwake可作為有人搜救船艇的補充平台。相較於讓人員長時間在海面執行搜索,無人船可進入特定區域巡搜,降低人員暴露於惡劣海況與高風險環境的需求;若能搭載合適的光電或其他任務感測器,還可將搜索資訊回傳給岸上或附近船艇,協助判斷目標位置。
但「能搜索」與「具備成熟的搜救能力」仍是兩個不同階段。搜索效能還取決於感測器對海面目標的辨識能力、搜索航線規劃、海況限制、資料傳輸與現場指揮協調。Ghostwake目前持續透過實海域測試驗證平台與自主功能;公司也將海上搜救列為無人船可運用的民用任務之一。
這次實際的海試中,Ghostwake由人工操控切換至自主模式,除了船隻能依照預定航線行駛,更在於自主系統能否整合導航、操控與任務流程。對軍事運用而言,自主能力可望減少操作人力,讓一名操作員監控多艘平台,將人力集中於任務判斷與指揮,而非逐艘船進行遙控。STR8創辦人Phil Ho也指出,公司希望打破「一名操作員對一艘平台」的配置方式,未來將是類似MESH的網絡連結方式,個船之間互相連結傳遞資訊,每艘都是母船、每艘也都不是母船,能各自執行小任務,又能共同完成大目標。
然而,自主航行不能只靠通訊鏈路正常運作。海上環境可能出現訊號中斷或干擾,平台必須能在失去連線時,依照預設規則維持安全航行、執行有限任務,或採取返航、待命等處置。Ghostwake本身就有衛星、GPS、5G等不同的備援連線方式,這也是無人船從展示技術走向實際部署運用前,就必須先設想使用者可能會面臨的狀況並提供解決或預防的設計。
55節是Ghostwake是目前對外公布的最高速度,也是目前想進軍台灣的無人艇中速度最快者。高速帶來的軍事價值相當直接,能縮短抵達時間、提高攔截機率與快速部署能力,也讓無人艇平台更有機會追上高速目標。但要達到如此高速,船體在高速下的穩定性、轉向反應、感測器畫面品質、通訊可靠度與酬載效能,以及各部位因應高速帶來的衝擊與震動都必須一起接受驗證。
這也是Ghostwake的設計思路之一,不是單純從現有船體加裝遙控設備及其他相關功能就是無人艇,而是從最終使用者的無人平台的需求出發,STR8共同創辦人Bilal Awad指出,利用他20幾年美國海軍的航行經驗,提出無人艇的操作需求,也就是船艇必須具備哪些能力、在什麼海況下執行任務,以及操作人員需要什麼。至於設計與工程工作,包括任務空間、操控方式與酬載配置、船體形狀、角度及材料,則由STR8的船舶設計與工程團隊負責。
無人船不必以乘員舒適性為設計前提,平台可以依照使用環境、航速、海況、維修需求與任務載荷進行規劃,這也是為什麼整個船體要重新設計,因為要提前考慮到在不同海象可能遇到的影響,STR8認為只要基礎平臺夠好,後面就可以無限發揮,這也是他們在台灣扎根三年完全沒對外公開,只是為了設計建造一艘好船。
有鑒於台海四周海象變化大,即便承平時期也都有搜救的需求,如果以USV作為長時間海上監視平台遍佈於台灣四周,則一旦有落水意外,可以立即啟動最近的Ghostwake前往搜索,Ghostwake其上搭配的電腦軟體搭配影像鏡頭能辨識海面上的人形物體,加上運用熱顯像及其他感測器輔助,能最快時間趕到並定位待救人員,目前在設計中的模組包含從船頭進入艙室空間,由於其高速特性可大幅縮短發現、定位、抵達待救人員的時間。
試想一個未來的場景,Ghostwake 24小時部署於台灣四周的海面上,全部覆蓋四周海域的即時監偵,當一有需要搜索與救援的任務時,可以馬上指派鄰近的Ghostwake急速駛向目標海域,並使用船上的感測器尋找落水人員,同時發出定位引導後續的船隻或救難直升機會合,將可以大幅節省搜尋以及後送的時間,在惡劣的海上儀器的搜尋比人眼有效,也不會因為無法出動直升機而必須等待數小時才有船隻到達,將能大幅提升落海人員的生還機率。
而與一般軍艦相同,桅杆越高越能擺脫地球曲度的限制,但高桅杆又不利船體的平衡及快速移動,因此Ghostwake設計了可以升降的桅杆系統,不論在靜止還是移動中都可以平順升降。看似不起眼的功能,卻是針對使用者的需求做出的改進,要升降桅杆系統,兩隻油壓桿要能同步不能有差異,這些小細節都是不斷地由在地工程師即時調整而來。
比較特別的是,STR8雖然是美商,但將台灣作為Ghostwake的研發與製造基地,研發工作室在新竹,船廠在高雄,結合在地造船、電子、機器人與精密製造能力。STR8如今公開其成果,展示其不畏海象、不會失聯、能高速移動姐有極佳的耐波能力,同時以實際行動展示其台灣設計、台灣製造,完整非紅供應鏈,直接打臉口口聲聲「未來預計」「有規劃」的眾多競爭廠商,剩下的,就看軍方的選擇。
隨著越來越多廠商公布角逐台灣的無人艇市場,二次大戰初期日本海軍所以能稱霸西太平洋,主要就是在後勤上壓過美軍。而未來台灣可能面臨封鎖,海軍的需求都要靠台灣自身滿足,因此選擇完全扎根台灣。整艘船從概念設計到下水測試,不到120天便完成首艘原型,並持續把海上測試取得的回饋納入後續改進。Bilal Awad很自豪的說,從無到有只需120天,那小部分的改進或功能提升將是用數天,數週的時間就可以完成,完全能符合烏克蘭戰場上的快速迭代模式。
這種開發方式能讓最終使用者的回饋能更快回到設計與製造端。無人船提供指揮官更多的選擇而沒有人員損失的壓力,其是否好用,最終要由使用者在任務情境中檢驗:操作介面是否直覺、任務模組是否容易更換、故障後能否迅速維修,以及平台能否配合部隊既有的指管與後勤流程。Ghostwake的設計以任務酬載與模組化為重點,目標是讓平台能依不同任務調整配置,海軍可以快速調整其使用目的與需求,不管是快速攔截、長時間海上監偵、人道救援、快速運補、自殺攻擊、導引武器等,使用單位數小時就可自行轉換,承平時期海巡使用的模組可以透過快速平戰轉換滿足戰時需求。
Ghostwake沒有明說的,是其資訊鏈已經做到有需要時能快速融合進入美軍的指揮鏈中,各處無人艇收集的資料即時彙整到指揮中心,指揮鏈也能及時下達命令到各無人艇上,模組化的設計使其能快速融合到海軍或海巡現有的指揮系統中,甚至也可結合岸基感測器、或設立在海上風力發電機上的感測器、或是任何其他的平台組成網路,外觀看不到的東西與功能,往往才是最核心的能力,這點也是目前其他國內廠商無法達到的。