海洋環境移動平臺觀測技術發展趨勢分析

王鑫

摘? 要：對海洋環境移動平臺觀測技術的發展趨勢進行研究是保障此類觀測技術在我國國內的應用能發揮出預期效用的關鍵。文章將首先針對這一技術現階段的發展狀況進行分析，進而在此基礎之上研究海洋環境移動平臺的主要構成，最后一部分則對這一技術未來的發展趨勢做了展望。

關鍵詞：海洋環境移動平臺觀測技術;發展;趨勢

中圖分類號：P715 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）05-0141-03

隨著海洋觀測領域的不斷發展，越來越多的國家意識到了海洋觀測資料及數據的重要性，在這樣的背景之下，為了實現構建海洋強國的目標，相關單位必須將對各類觀測技術的研究和應用重視起來。對于本文所討論的問題來說，海洋環境移動平臺觀測技術是對導航控制、通信傳輸等技術的綜合，通過這一技術的應用，動力要素、聲學要素、氣象、地質、海洋生物等現場觀測工作都將能得到很好的輔助，結合現狀來看，這一技術已經成為了深遠海區域開發過程中的核心技術，而由于移動平臺觀測技術在我國國內的發展和應用仍與部分發達國家存在一定差距，為了縮小這樣的差距，保障我國在海洋觀測領域中的強國地位，針對這一技術未來的發展趨勢進行研究是非常有必要的。本文將在后續內容中對這一技術未來主要的發展方向進行深入探究，并提出對應的發展建議。

1 移動平臺觀測技術發展現狀

1.1 無人水下航行器

從定義上來說，無人水下航行器主要是指：自主驅動的無人水下航行器，可以通過預編程或自我調整來完全自主的執行任務，部分則需要少量監視控制，與其他平臺無系留或僅以通信纜系留。在實際應用過程中，纜控航行器、自主水下航行器等都屬于此類。在國際上，較為著名的無人水下航行器平臺主要包含REMUS-6000、Talisman等，這些平臺已經被廣泛的應用于水下打撈、搜救等工作之中，并發揮出了極大的輔助作用。在我國國內，我國自主研發的4500m無人遙控潛水器海龍2號已經能在3500m水深、海底高溫以及復雜地形等特殊環境下展開作業。

1.2 水下滑翔機

水下滑翔機在實際應用過程中將會以低能耗的形式做鋸齒狀滑翔運動，本質上是一種低速航行器，相較于水下無人航行器來說，此類觀測技術原理更為簡單，主要依靠內部浮力的變化來推進，同時具備航行距離遠、噪聲低等優勢，因此在海洋觀測中得到了廣泛的應用。水下滑翔機早期體型相對較小，重量約為50kg左右，而為了將此類觀測技術應用到近岸海域之中，在美國海軍資助下研制的Exocetus及其特有的自適應壓載技術得到了更為廣泛的應用。在我國國內，“海燕”、“Sea Wing”、“C-Clider”等水下滑翔機都已經進入了試驗階段，短期內將能投入實際應用。

1.3 波浪能滑翔器

顧名思義，波浪能滑翔器的驅動能力主要來源于海浪在深度上所形成的勢能差，只要海水有輕微的波動，這一滑翔器就能將其轉換為向前的推進力，因此，從能耗方面，波浪能滑翔器具備極強的優勢。另一方面，波浪能滑翔器可以同時對水下及水上環境進行觀測，因此，實際的應用范圍也要更廣一些，現階段市場上的波浪能滑翔器主要生產于美國Liquid Robotics公司。對于此類儀器在我國國內的研發和應用來說，雖然國家已經注意到了波浪能滑翔器在海洋觀測中的獨特地位，但整體的研究進程仍處于起步階段，與國際上仍存在一定差距。

1.4 漂流浮標

現階段市場上應用最為廣泛的漂流浮標類型為Argo浮標，即循環剖面漂流浮標。此類浮標能搭載不同的傳感器展開工作，進而在此基礎上構建一個實時、高分辨率的全球海洋中上層監測系統。通過Argo浮標的應用，全球海洋上層的海水溫度、鹽度剖面等數據將能得到迅速、有效的收集，輔助后續研究工作的高效開展。現階段市場上所應用的Argo浮標型號主要為APEX、PROVOR等，由我國自主研發的C-Argo也已經在國際Argo計劃中得到了一定程度的應用。

1.5 無人遙控艇

與上述內容相比較，無人遙控艇的結構更為復雜，功能也更加多樣，這一系統中集成了船舶設計、智能控制處理等技術，能有效監測氣象水文要素、天空狀況等，同時能以視頻、圖像等形式對監測結果進行顯示。結合現狀來看，由美國海軍所研發的“梟”已經投入了實際應用之中，能夠對作戰、演習海域、臺風活動海域等進行有效觀測。在我國國內，由沈陽新光公司所推出的氣象觀測無人艇已經進入了實用階段。

1.6 半潛式航行器

半潛式航行器主要是指航行主體在水下、通氣桅管浮在水面，使用柴電混合的形式推進。與上文中提到的無人水下航行器相比較，這一類航行器具備動力大、速度快、搭載能力更強等優勢，但同時也存在系統更為復雜、體積較大等缺陷。在國際上，美國對于半潛式航行器的研發和應用都處于領先地位，而我國研制的半潛式航行器已經通過了湖試驗證。

2 海洋環境觀測移動平臺主要構成及技術

2.1 平臺載體

針對平臺載體的設計主要包含集成、協同、優化三個層次，而在模擬技術的支持之下，平臺設計方案中存在的問題將能在設計階段得到有效改善，從而避免移動平臺在試驗或實際應用過程中出現問題。

2.2 能源與動力技術

此類技術直接決定著移動平臺航程、航速、壽命等主要指標，同時也會對移動平臺的安全性、可靠性、維修復雜性等產生影響。

2.3 導航控制技術

這一技術主要用于保障移動平臺依照預先設定好的路徑航行，若實際運行過程中因為外界因素影響而出現了偏離航線的情況，那么這一技術則應能控制平臺回到預定航線上，在這一技術的輔助之下，移動平臺整體的可靠性將能得到有效提升，從而更好的完成預定任務。

2.4 通信定位技術

這一技術的應用將能實現水下移動平臺與遙控設備或岸基設備之間的信息傳遞，通常情況下，移動平臺與控制設備之間的通信主要借助無線或微型通信來完成，部分平臺則采用了水聲與上述技術組合的方式來完成通信過程。

2.5 低功耗技術

低功耗技術是對時序控制、綜合管理、總線技術等的綜合應用，在這一技術的作用之下，電功能模塊的時序供電及協同、電源及信息的可靠傳輸與分配等問題都將能得到有效的解決。也就是說，通過低功耗技術的應用，移動平臺整體的可靠性、安全性等都將更好的滿足現有指標標準。

2.6 布放與回放技術

布放與回放技術主要是指對移動平臺的布放和回放，這一技術是保障移動平臺能重復應用的關鍵，同時，對于參與海洋觀測的工作人員來說，在這一技術的支持之下，平臺運作所需要的人力將能得到有效縮減，現場工作人員自身所需要承擔的工作負荷也能在原有基礎上有所降低。

2.7 網絡技術

網絡技術的應用主要是為了實現移動平臺之間的協同工作，進而將單個的移動平臺視作網絡節點，組建自組織網絡，以信息共享、業務分配的形式完成水下作業任務。在后續發展過程中，移動平臺與網絡技術的結合也將成為主要的發展趨勢。

3 發展趨勢及發展建議

3.1 主要發展趨勢

（1）通用化、模塊化、標準化、體系化。現階段市場上應用的移動平臺雖然已經能在海洋觀測領域發揮出一定作用，但同時，由于標準體系上的不一致，這些平臺之間很難展開協作。標準體系的建立能有效解決這樣的問題，同時能提升移動平臺整體的可靠性。（2）設備性能更高。隨著海洋觀測目的的不斷變化，移動平臺自然要通過設備性能的提升來滿足這樣的需求。在未來的發展過程中，相關研制單位必須能靈活的將高性能微處理器、智能化技術等應用起來。（3）能源供應能力不斷提升。航速及航行距離是衡量移動平臺性能的主要指標，而為了支撐移動平臺的遠距離航行或高速航行，現有的能源供應方法就必須做出一定改進，研制單位則應依據這樣的需求研究新型能源及供電技術等在這一過程中的應用，不斷提升移動平臺能源供應能力。（4）對新型材料的應用。隨著觀測深度的不斷增加，水下環境也會更加復雜，而若移動平臺無法應對水下環境中存在的各類影響因素，那么移動平臺的安全性以及使用壽命等都將會因此而受到影響。為了針對這樣的狀況進行改善，研制單位就必須針對各類新型材料的應用進行研究，提升平臺載體的耐壓、防腐性能，不斷增加觀測深度。

3.2 對海洋觀測移動平臺在我國國內的發展建議

（1）將深海觀測視作海洋觀測的重點。深海面積占海洋總面積的90%，因此，在后續發展過程中，相關研制單位也必須將移動平臺航速、航行距離、耐壓能力等的提升視作研究重點，以此來保障我國始終能在海洋領域占據領導地位。（2）重視能源等基礎技術水平的提升。海洋觀測移動平臺的研發和應用都需要大量的資金支撐，而能源等基礎技術則是提升這一平臺使用壽命、利用效率等的關鍵，因此，相關研制單位應將此類基礎技術的發展重視起來，通過新型能源的應用來解決現階段電池在實際應用過程中存在的問題。（3）不斷提升移動平臺協同工作能力。多個移動平臺之間的協同工作將能更高效的完成部分復雜任務，海洋觀測或偵查的同步性、時效性、偵測范圍等都將能得到有效提升，因此，相關研發單位必須將這一工作視作移動平臺研發的重點內容，以此來不斷擴大移動平臺在海洋觀測領域的應用范圍。

4 結束語

綜上所述，在對海洋觀測移動平臺發展現狀進行介紹的基礎之上，本文主要針對移動平臺未來的發展方向做了深入研究，并提出了具體的發展建議。結合這些內容，我國相關研制單位必須能將移動平臺性能及協作能力等的提升等重視起來，不斷提升自主研發移動平臺的能力，實現海洋強國的發展目標。

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