智能无人潜水器技术发展研究( 二 ) 一、前言陆地和近海资源日益

表 2 美国代表性 AUG 情况

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注：1 kn=1.852 km/h 。
3. 超大型 AUV 成为前沿热点
美国、俄罗斯开展数十吨级“回音号”“曼塔”“波塞冬”等超大型 AUV 研究 [5] 。“回声号”潜水器长约 15 m ，质量约为 50 t ，最大潜深达 3353 m；采用油电混合动力，水下最大速度达 14.5 km/h ，总航程约为 1.2×104 km ，具有声纳避障、惯性导航能力，相关测试工作进展顺利。在此基础上，波音公司启动“逆戟鲸”超大型 AUV 的研制，能够根据不同的任务需求快速配置多种类型载荷。
（三）我国 AUV 领域的研究进展
1. 发展现状
我国 AUV 领域起步稍晚，但发展迅速 [6] 。近年来，国家重点研发计划支持了全海深无人潜水器、水下机器人自主避障与规划控制等方面的研究，促进了无人潜水器作业能力与智能化水平的提升。代表性的工作有：CR-01、CR-02 两型 AUV 能够在 6000 m 深海进行地形地貌、浅地层剖面探测；系列化的 AUV 性能指标不断提升，支持大洋矿产资源勘查和大洋科学考察（见表 3）；“海燕”AUG 具有完全自主知识产权，最大潜深达 10 619 m；“海斗”自主 / 遥控式复合型潜水器最大潜深达 10 767 m ，标志着我国成为世界第三个具备万米级无人潜水器研制能力的国家；“探索 1000”AUV 在我国第 35 次南极考察中首次开展应用，实现了极区海洋观测的应用突破。
表 3 我国 AUV/AUG 装备情况

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2. 面临的问题
一是领域发展规划缺乏。目前我国相关机构开展的 AUV 研究，主要是根据行业需求分析以及对国外相关技术发展的了解，未系统全面开展 AUV 装备与技术发展规划研究。
二是关键专用设备发展滞后。我国在 AUV 配套的感知器件、能动控制器件等核心器件方面缺乏专门研究，使得无人潜水器专用设备的发展滞后于无人潜水器总体集成技术的发展，相关配套市场依然被国外产品垄断。
三是产业化进程缓慢。我国在 AUV 谱系化、国产化研制方面取得“点”的突破，但装备业务化、产业化的进程依然缓慢，工程应用装备仍以购买或租赁国外产品为主。
三、AUV 技术发展趋势研判
（一）领域技术趋势
一是远程化。目前各国正在研究的燃料电池、小型核能装置等，体积小、能量密度高，可极大提高 AUV 续航力；适应水下应用的非传统导航方式正获得重点发展，通过高效率、高精度水下导航来支撑 AUV 远海作业 [17] 。
二是深海化。随着材料、密封技术的进步，发展和优化 6000 m 水深甚至全海深的 AUV 方案成为海洋强国的目标 [18] 。
三是高度智能化。未来 AUV 通过联合应用多种探测与识别技术来增强感知环境、识别目标能力，自主系统也具有更高的学习能力；在运动控制、规划决策方面， AUV 采用更加智能化的信息处理方式 [19] 。
四是作业协同化。随着 AUV 应用范围的拓宽，除了单一装备执行任务模式外，需要多个自治与遥控无人潜水器协同来承担更加复杂的任务，通过大规模、多平台的组网作业来增强探测与作业能力。
（二）2035 年 AUV 工程应用展望
到 2035 年，人类开展深海探测、深海作业的能力大幅提升。不同潜深、不同功能、不同尺寸、高度智能化的 AUV 将实现模块化、谱系化发展，凸显自主环境感知、自主航行规划、自主作业、群体协同、精确定位导航、水下长期驻留等技术特征，在深海（含深渊）、极地的水下侦察、科学考察、资源勘探与开发作业等领域的应用基本成熟化，成为深远海作业的主力装备。超大型有人装备与前沿智能无人技术有机融合，各类通用型深海装备具备有人与无人、小型与大型、点线与面域的高效协同作业能力。