技术领域本公开涉及无人水下航行器的领域。
背景技术：
无人水下航行器(UUV)在没有人类乘员的情况下在水下操作。UUV包括遥控水下航行器(ROV)和自主式水下航行器(AUV)。ROV通过人类操作员远程控制，而AUV独立于直接的人类输入进行操作。UUV可以包括传感器，其提供有关在UUV操作的区域中的潜在威胁的信息。UUV还可以包括使UUV检测并且跟踪可能的目标的推进系统。例如，UUV可部署在区域热点周围的水中以检测并且跟踪舰船、潜水艇、其他水下航行器等，并且将信息提供回至人员以进行分析。UUV包括具有有限容量的电池，其用于为通信设备、推进器、传感器等提供电力。因此，在不包含复杂的再充电方案的情况下，UUV可行进至的各种关注区域的距离会受到限制。进一步，UUV通常行进得缓慢，当UUV承担有行进远距离以到达关注区域的任务时，这会导致延迟。虽然飞行器可以飞过关注区域并且部署UUV，但是，这样做将飞行器置于敌方火力的潜在风险中。进一步，飞行器可警示潜在目标它们可能正在受到监控。此外，飞行器行进至关注区域的时间的减小决定了能够多快部署UUV。因此，依然存在在关注区域中快速并且安全地部署UUV的问题。
技术实现要素：
本文中描述的实施方式提供了关于利用包括引导组件的自导向式射弹来远距离部署UUV的装置和方法。通常，引导组件附接至重力炸弹以将重力炸弹转换为灵巧弹。在所描述的实施方式中，射弹包括附接至与重力炸弹具有基本相同构造的壳体的引导组件。壳体与包围UUV的中空的鼻锥体配合。在飞行期间，引导组件将射弹引导至期望的位置。然后，可以使鼻锥体脱离，从而允许部署UUV。一个实施方式是射弹包括引导组件以引导飞行中的射弹。射弹进一步包括壳体和中空的鼻锥体。壳体与引导组件配合并且鼻锥体与壳体耦合。鼻锥体包括容纳UUV的内表面。射弹进一步包括控制器，控制器识别用于部署飞行中的UUV的条件并且响应于确定条件满足使鼻锥体从壳体脱离。另一实施方式是从射弹的鼻锥体的内表面部署UUV的方法。耦合至射弹的引导组件引导飞行中的射弹。控制器识别用于部署飞行中的UUV的条件，并且响应于确定条件满足使鼻锥体从射弹脱离。另一实施方式是射弹包括引导飞行中的射弹的引导组件。射弹进一步包括壳体和控制器。壳体与引导组件配合，并且壳体包括容纳UUV的内表面。控制器识别用于部署飞行中的UUV的条件，并且响应于确定条件满足从壳体的内表面部署UUV。已论述的特征、功能以及优势可以在各种实施方式中独立地实现，或者也可以在其他实施方式中组合实现，其更多细节可参考以下描述和附图看出。附图说明现在仅通过举例的方式并且参考附图描述一些实施方式。在所有附图上，相同的参考标号表示相同元件或者相同类型的元件。图1是在示例性实施方式中的射弹的示图。图2是在示例性实施方式中图1的射弹的鼻锥体和UUV组件的示图。图3示出将用于更清晰地示出图1的射弹可如何操作的各个阶段1-5。图4是在示例性实施方式中利用增程型联合直接攻击弹药(JDAM-ER)引导组件的射弹的示图。图5是在示例性实施方式中利用动力JDAM引导组件的射弹的示图。图6示出在示例性实施方式中用于远距离部署的UUV。图7是在示例性实施方式中的控制器的框图。图8是在示例性实施方式中从射弹的鼻锥体的内表面部署UUV的方法的流程图。具体实施方式附图和以下描述示出具体示例性实施方式。因此将理解，尽管本文中没有明确描述或示出，但本领域技术人员将能够设计各种配置，体现本文中描述和包括在继这些描述之后的权利要求的预期范围内的原理。此外，本文中描述的任何实例旨在帮助理解本公开的原理，并且应解释为不作为限制。因此，本公开不限于以下描述的具体实施方式或者实例，而是受限于权利要求及其等同物。图1是在示例性实施方式中的射弹100的示图。射弹100包括可以被发射、投放、射出、部署等以将UUV输送至不同于射弹100的发射点的位置的任何设备。例如，射弹100可以从飞行器投放/发射并且开始无动力和/或有动力地飞行以将UUV输送至不同于投放/发射点的位置。射弹100可以从无人驾驶飞行器、从潜水艇、舰船、无人水下航行器、从地面等投放/发射。射弹100的一些实例包括联合空对地防区外导弹(JAASM)、联合防区外武器(JSOW)、远程反舰导弹(LRASM)、联合直接攻击弹药(JDAM)等。在该实施方式中，射弹100包括引导飞行中的射弹100的引导组件102-103。引导组件102-103包括与壳体104配合的中心部分102和尾部103。壳体104可被配置为具有与炸弹近似相同的形状。例如，如果引导组件102-103被设计为匹配BLU-109重力炸弹，那么壳体104将会与BLU-109具有近似相同的大小。这允许引导组件102-103固定至壳体104而无需引导组件102-103的实质性的重新设计。在该实施方式中，壳体104与中空的鼻锥体106耦合。在该实施方式中，鼻锥体106被配置为在内表面内容纳UUV。内表面和UUV在图1中都不可见，并将在稍后讨论。鼻锥体106被配置为当满足某些条件时通过控制器108从壳体104松开/脱离。为了从壳体104松开鼻锥体106，可以松开鼻锥体106与壳体104之间的机械耦合(例如V形带夹，未示出)，可以引爆鼻锥体106与壳体104之间的爆炸装药(例如线型聚能装药，未示出)等。稍后将讨论可促使鼻锥体106从壳体104松开的各种条件。图2是在示例性实施方式中在内表面206内容纳UUV202的鼻锥体106的示图。在该实施方式中，鼻锥体106包括与壳体104配合的耦合环204。在一些实施方式中，鼻锥体106可以包括降落伞208，用于从鼻锥体106部署UUV202。UUV202可以包括各种传感器(未示出)，用于当UUV202部署在水中时采集数据。例如，UUV202可以跟踪和监控接近UUV202的其他航行器(例如舰船、潜水艇等)。再次参考图1，当在射弹100的飞行期间满足某些条件时，控制器108能够使鼻锥体106从壳体104脱离。例如，如果射弹100从飞行器投放或者射出，那么控制器108可以响应于射弹100的飞行时间、响应于射弹100达到海拔高度、响应于射弹100到达地理位置等，使鼻锥体106从壳体104松开。在这点上，控制器108包括能够识别在射弹100的飞行期间部署UUV202的条件的任何部件、系统或设备，当条件满足时使鼻锥体106脱离。图7是在示例性实施方式中的控制器108的框图。通常，控制器108可以包括一个或多个处理器702。控制器108还可以包括存储器704(静态随机存取存储器、闪存、电可擦除只读存储器等)以便存储可由处理器702执行的编程指令706以实现本文中对控制器108描述的功能。再次参考图1，在鼻锥体106从壳体104脱离之后，可以经由降落伞208从鼻锥体106取出UUV202。例如，在一个实施方式中，降落伞208可以充气并从鼻锥体106的端部取出UUV202。在其他实施方式中，鼻锥体106可以分成两片以上，从而使UUV202从鼻锥体106中落下。虽然控制器108在图1中示出为引导组件102-103的一部分，但是，在一些实施方式中，控制器108可以是UUV202的一部分。为了更清晰地理解射弹100如何操作，提供了以下实例。对于该实例，假设期望部署UUV202以监视关注区域内的各种航行器。现有的UUV输送系统的一个问题在于，当飞过部署UUV的区域时输送的飞行器可能暴露于敌方火力。进一步，飞行可警示关注区域内的各种目标它们可能正在受到监控。这两种都是不期望的。当射弹100从飞行器投放或射出时，引导组件102-103引导射弹100远离飞行器一距离。在一些实施方式中，引导组件102-103可以是具有约28km至80km飞行范围的无动力引导组件。无动力引导组件的一个实例是联合直接攻击弹药(JDAM)引导组件，其具有约28km的飞行范围。无动力引导组件的另一实例是增程型联合直接攻击弹药(JDAM-ER)引导组件，其使用翼具有约80km的飞行范围。动力引导组件的实例是动力JDAM引导组件，其通过使用翼和喷气/冲压式喷气发动机两者具有约500km的飞行范围。图3是在示例性实施方式中从飞行器302部署射弹100的示图，并且图8是在示例性实施方式中从射弹100的鼻锥体106的内表面部署(deploy，展开)UUV202的方法的流程图。图3和图8两者都将用于更清晰地示出射弹100如何操作。参考图3，在阶段1中，飞行器302将射弹100定位于距UUV202的期望插入位置一些距离处，这取决于射弹100上利用的引导组件102-103的类型。例如，如果引导组件102-103是JDAM引导组件，那么飞行器302可以在距舰船304约28km内发射射弹100。如果引导组件102-103是JDAM-ER引导组件，那么飞行器302可以在距舰船304约80km内发射射弹100。如果引导组件102-103是动力JDAM引导组件，那么飞行器302可以在距舰船304约500km内发射射弹100。期望的插入位置距舰船304有一些距离以降低检测到UUV202插入到水中的可能性。然而，插入位置还可以基于UUV202的推进能力(如果存在的话)、UUV202上的传感器的范围等选择。在阶段2中，当引导组件102-103是JDAM引导组件时，使射弹100以类似于配备JDAM的重力炸弹的方式部署并且降落。引导组件102-103可以移动位于尾部103(参见图1和图8的步骤802)的一个或多个鳍片110以将射弹100导向期望的插入位置。控制器108识别用于部署飞行中的UUV202的条件(参见图8的步骤804)，并且确定条件是否满足(参见图8的步骤806)。例如，控制器108可被编程为在距飞行器302的一段预定距离处、在距水面306一段预定高度处、在某一特定地理位置处等使鼻锥体106脱离。控制器108可以接收和处理来自多个卫星(图3中未示出)的全球定位系统(GPS)信号以识别UUV202的当前位置，并且引爆聚能装药以在期望的插入位置附近使鼻锥体106从壳体104脱离。虽然已相对于类似JDAM的引导组件102-103描述图3中的阶段2，但是，本领域内的普通技术人员将理解，其他实施方式(例如JDAM-ER和动力JDAM)可以向射弹100提供滑行能力和/或动力飞行能力，作为设计选择。在阶段3中，鼻锥体106从壳体104脱离(参见图8的步骤808)。在阶段4发生之前，鼻锥体106可以降落一段预定时间和/或距离。在阶段4中，UUV202通过降落伞208从鼻锥体106拉出。降落伞208减缓UUV202朝向水面的下降速度。在阶段5中，UUV202从降落伞208脱离并且进入水中。降落伞208可以响应于UUV202进入水中而松开、响应于UUV202到达水面以上一段预定海拔高度松开，等等。响应于UUV202进入水中，UUV202可以提供有关附近的舰船304的传感器数据。如果UUV202包括推进系统，那么可以操纵UUV202的进入位置以允许UUV202随着舰船304行进而跟踪舰船304。在UUV202是AUV的情况下，UUV202可以自主这样做。在UUV202是ROV的情况下，那么UUV202可以与远程操作员通信以接收移动指令，并且随后使用推进系统执行移动指令。在一些实施方式中，对于更为直接插入的办法，可以不利用降落伞208而在低海拔高度部署UUV202，以在水中部署UUV202。图4是在示例性实施方式中利用JDAM-ER引导组件402-404的射弹400的示图。在该实施方式中，射弹400利用具有约80km的有效输送范围的JDAM-ER引导组件402-404。JDAM-ER引导组件402-404包括中心部分402、尾部403以及翼404。翼404响应于射弹400从飞行器发射而展开。在该实施方式中，飞行器可以在距UUV202的期望的插入点更远的远距离(上述距离的约4倍)发射射弹400。当部署UUV202用于远程传感操作时，这进一步减小了飞行器的风险，并且还降低了飞行器警示关注区域内的潜在目标的可能性。射弹400可类似于图3中描述的不同阶段和图8中的部署UUV202的方法操作，其区别在于在阶段2期间射弹400使用翼404可以滑行距飞行器302更远的距离。在另一实施方式中，动力JDAM引导组件用于UUV202的远距离部署。图5是在示例性实施方式中利用动力JDAM引导组件502的射弹500的示图。在该实施方式中，动力JDAM引导组件502用于UUV202的远距离部署并且利用喷气/冲压喷气发动机(未示出)。动力JDAM引导组件502包括用于将空气供应至喷气/冲压喷气发动机的进气口504以及引导来自喷气/冲压喷气发动机的推力用于动力飞行的排气口506。翼404在该视图中折叠但是在飞行期间展开。射弹500可以从飞行器发射、从地面发射、从潜水艇发射和/或从无人驾驶飞行器发射。因此，射弹500不必专门从飞行器发射。由于远得多的范围(例如约500km)，射弹500提供了甚至更远的远距离部署UUV202的能力。这进一步减小了对射弹500的发射平台的威胁，并且进一步降低了当部署UUV202时发射平台将警示潜在目标的可能性。射弹500可类似于图3中描述的不同阶段和图8的用于展开UUV202的方法进行操作，区别在于在阶段2期间，射弹500使用翼404和喷气/冲压喷气发动机可以进入动力飞行阶段并且行进远离飞行器302更远的距离。图6示出在示例性实施方式中用于远距离部署的UUV600。在该实施方式中，UUV600包括尾部602、中心部分604以及前端部606。尾部602包括支撑环608，支撑环608包围多个可移动的鳍片612以允许UUV600在移动期间改变方位。推进系统610允许UUV600在水中机动。在该实施方式中，UUV600进一步包括多个传感器614，传感器614允许UUV600收集有关环境的数据。例如，传感器614可以包括使UUV600听见靠近UUV600的其他航行器上的声音(例如机械声音、发动机声音、关舱、会话等)的声学传感器。传感器614可以根据设计选择包括任意数量的数据收集能力。在该实施方式中，UUV600进一步包括耦接至通信系统618的天线组件616。在该视图中，天线组件616是展开的。然而，在一些情况下，天线组件616将收起，诸如当UUV600封闭在其对应的鼻锥体106内时。通信系统618使UUV600经由天线组件616通信至远程方，诸如远程操作员、远程情报分析员等。UUV600进一步包括在该视图中不可见的一个或多个电池以及其他控制系统电子设备。在操作期间，UUV600可以尾随目标(例如水面舰船或者潜水艇)并且利用传感器614收集有关目标的数据。在水下操作期间，UUV600可以收起天线组件616。在不同的时间，UUV600可以靠近水面并且伸展天线组件616，然后天线组件616使UUV600利用通信系统618经由无线电通信至远程方。这种通信可以包括传输UUV600收集的传感器数据、从远程方接收移动指令等。附图示出的或本文描述的各种元件中的任一个可实现为硬件、软件、固件、或某种这些的组合。例如，元件可以实现为专用硬件。专用硬件元件可被称为“处理器”、“控制器”或者某些类似术语。当通过处理器提供时，功能可以通过单个专用处理器、通过单个共享处理器或者通过多个单独的处理器(其中的一些可以共享)提供。此外，术语“处理器”或者“控制器”的明确使用不应该解释为唯一指代能够执行软件的硬件，而是暗含包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)或者其他电路、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、非易失性存储器、逻辑或者一些其他物理硬件部件或者模块。另外，元件可以实现为可由处理器或者计算机执行的指令以执行元件的功能。指令的一些实例是软件、程序代码以及固件。当由处理器执行指令时，指令可操作以引导处理器执行元件的功能。指令可以存储在处理器可读的存储设备上。存储设备的一些实例是数字或者固态存储器、磁性存储介质诸如磁盘和磁带、硬盘驱动器或者光学可读的数字数据存储介质。在以下项A1-C20中描述了根据本公开的发明的主题的说明性的、非排他的实例。A1.一种装置，包括射弹100，包括：被配置为引导飞行中的射弹的引导组件102、103；被配置为与引导组件102、103配合的壳体104；被配置为与壳体耦合的中空的鼻锥体106，其中，鼻锥体106包括被配置为容纳无人水下航行器(UUV)202的内表面206；以及控制器108，被配置为识别用于展开飞行中的UUV202的条件，并且响应于确定条件满足使鼻锥体106从壳体104脱离。A2.根据项A1的装置，包括：UUV202；以及被配置为与UUV202耦合的降落伞108；其中，UUV202被配置为从鼻锥体106的端部展开降落伞108以从鼻锥体106取出UUV202。A3.根据项A1-A2中任一项的装置，其中：UUV202被配置为响应于UUV202降落水中而使降落伞108脱离。A4.根据项A2-A3中任一项的装置，其中：UUV202被配置为记录关于接近UUV202的另一航行器304的传感器数据。A5.根据项4的装置，其中：另一航行器304包括如下中的至少一个：水面舰船和水下航行器。A6.根据项A1-A5中任一项的装置，其中，UUV600包括：被配置为推进UUV600的推进系统610；以及通信系统618，被配置为如下中的至少一个：将有关另一航行器304的传感器数据传输至远程操作员，从远程操作员接收移动指令、并且利用推进系统610执行移动指令。A7.根据项A1-A6中任一项的装置，其中：引导组件包括如下中的一个：联合直接攻击弹药(JDAM)引导组件102、103、增程型联合直接攻击弹药(JDAM-ER)引导组件402、403、404，以及动力联合直接攻击弹药(JDAM)引导组件502。A8.根据项A1-A7中任一项的装置，其中：用于展开UUV202的条件包括如下中的至少一个：射弹100行进的距离、射弹100的海拔高度以及射弹100的地理位置。A9.根据项A1-A8中任一项的装置，其中：UUV202包括自主式水下航行器(AUV)和遥控水下航行器(ROV)中的一个。B10.从射弹100的鼻锥体106的内表面206展开无人水下航行器(UUV)202的方法，方法包括：通过耦合至射弹100的引导组件102、103引导飞行中的射弹；通过控制器108识别用于展开飞行中的UUV202的条件；以及响应于确定条件满足，通过控制器108使鼻锥体106从射弹100脱离。B11.根据项B10的方法，进一步包括：从鼻锥体106的端部展开降落伞108以从鼻锥体106取出UUV202。B12.根据项B10-B11中任一项的方法，进一步包括：响应于UUV202降落水中，使降落伞108脱离。B13.根据项B10-B12中任一项的方法，进一步包括：记录关于接近UUV202的另一航行器304的传感器数据。B14.根据项B13的方法，进一步包括：执行如下中的至少一个：将有关另一航行器304的传感器数据传输至远程操作员；从远程操作员接收移动指令；以及利用UUV202的推进系统610执行移动指令。B15.根据项B10-B14中任一项的方法，其中：用于展开UUV202的条件包括如下中的至少一个：射弹100行进的距离、射弹100的海拔高度以及射弹100的地理位置。C16.一种装置，包括射弹100，包括：被配置为引导飞行中的射弹100的引导组件102、103；被配置为与引导组件102、103配合的壳体104，其中，壳体104包括被配置为容纳无人水下航行器(UUV)202的内表面；以及控制器108，被配置为识别用于展开飞行中的UUV202的条件，并且响应于确定条件满足，从壳体104的内表面展开UUV202。C17.根据项C16的装置，包括：UUV202；以及被配置为与UUV202耦合的降落伞108；其中，UUV202被配置为响应于UUV202从壳体104的内表面展开，展开降落伞208。C18.根据项C17的装置，其中，UUV202包括：被配置为推进UUV202的推进系统610；以及通信系统618，被配置为将有关另一航行器304的传感器数据传输至远程操作员、从远程操作员接收移动指令并且利用推进系统610执行移动指令。C19.根据项C16-C18中任一项的装置，其中：引导组件包括如下中的一个：联合直接攻击弹药(JDAM)引导组件102、103，增程型联合直接攻击弹药(JDAM-ER)引导组件402、403、404，以及动力联合直接攻击弹药(JDAM)引导组件502。C20.根据项C16-C19中任一项的装置，其中：用于展开UUV202的条件包括如下中的至少一个：射弹100行进的距离、射弹100的海拔高度以及射弹100的地理位置。尽管本文中描述了具体实施方式，但是，本发明的范围不限于这些具体实施方式。相反地，本发明的范围由以下权利要求及其等同物限定。