挑戰創新 迎接無人艇時代到來

陳安文

為了發展未來艦船技術，維護國家海洋權益，廣東華中科技大學工業技術研究院（簡稱“工研院”）于2015年引進了全自主無人艇關鍵技術研究創新團隊（簡稱“無人艇團隊”）。無人艇團隊是工研院引進的第三支省創新團隊，是“珠江人才計劃”引進的創新科研團隊之一。該團隊圍繞全自主無人艇的復雜環境實時感知、路徑規劃與自主控制、多艇協同和集成驗證等四個方向開展工作，專業方向涵蓋了智能控制與優化、模式識別、導航等多個領域，深入研究無人艇在復雜多變和不確定環境下實時感知、模型不確定和欠驅動導致下的路徑規劃與自主控制，利用多自主體協同控制理論解決多艇協同作業中的控制問題，以實現高效率、寬范圍、多維度的數據監測。截至目前，團隊已成功研發HUSTER-12s、HUSTER-68、HUSTER-30等多個型號無人艇，在水質監測、水面垃圾清理、航道勘測、面向突發事件或危險情況下的應急處理與救援及水面違法行為的監控與監管等領域開展了應用研究。

無人艇核心技術研發是國家戰略和未來市場的需要

目前，無人艇的核心技術仍然掌握在以美國為首的西方國家手中。我國對于無人艇技術的研究工作開展得相對較晚，很多關鍵技術領域都是空白，與美國等西方發達國家相比存在很大的差距。加之國外對我國實行技術封鎖，我國無人艇技術發展任重而道遠。當前，國內進行無人艇技術研究的單位主要以科研院所和高校為主，并且應用領域比較狹窄，在許多領域的應用還處在嘗試和探索階段。在我國全面加快海洋強國建設的進程中，無人艇技術的發展對于維護我國海洋權益，促進海洋經濟的發展具有非常重要的意義。無人艇核心技術的研發是國家戰略的迫切需要，也是未來市場的需求。

為加速我國制造業轉型升級、提質增效，深入貫徹實施《中國制造2025》，廣東省委、省政府實施了“珠江人才計劃”。“珠江人才計劃”是廣東省委、省政府實施的最高級別的人才引進計劃。工研院無人艇團隊一直秉承“求真、務實”的理念，致力于無人艇核心技術的研發，以期填補國內全自主無人艇技術空白，擴大我國無人艇研究的國際影響，為我國無人艇產業發展提供知識產權、技術上儲備和體系化理論成果，在自主掌握核心技術上擁有更多話語權。

實現國內首次視覺自主無人機艇協同運動起降

自成立以來，在“珠江人才計劃”大力支持下，無人艇團隊依托工研院先后克服了“看不清”、“識別慢”、“走不直”、“顛簸大”、“易掉隊”等技術難題，實現了在復雜水域環境場景解析與目標實時識別、無人艇智能控制、自主導航與避障、無人艇機構綜合、無人艇編隊構型調控技術和無人艇群集協同作業等突破性進展。

其中，無人艇多艇協同技術研究被Nature.Physics（自然·物理）以研究亮點（Research Highlights）報道，無人艇團隊關于群集動力學構型相變的工作，在國內和國際學術界產生了重要的影響。2018 年2月，無人艇團隊對其研制的HUSTER- 68 全自動無人艇進行了測試，實現了多艘無人艇的協同編隊，初步展示了無人艇蜂群戰術的應用。

2019年1月14日，無人艇團隊在東莞松山湖進行機艇協同起降實驗。無人機自主從HUSTER-68無人艇上起飛，執行指定空域探測任務。HUSTER-68無人艇自主探測周圍水域環境，對無人機發出返航指令，無人機返航跟艇，并自主識別HUSTER-68無人艇的可降落位置，經歷“跟隨”、“下降”、“著艇”三個階段，平穩降落在HUSTER-68無人艇上。這標志著該團隊在國內首次實現了視覺自主無人機艇協同運動起降，為我國海洋跨域無人智能系統裝備的革新和“海上絲綢之路”戰略的實施作出了貢獻。

敢于挑戰攻克重重難關

無人艇核心技術的研發過程是漫長而艱難的。人工智能技術最大的難點在于其屬于高精尖技術，并且由于技術保密性，國內可以借鑒的研發經驗較少。在這樣的前提下，無人艇團隊敢于打破常規進行技術創新，“敢于打硬仗、敢啃硬骨頭”。經過不懈努力，團隊先后攻克了一個個技術難題，使不可能成為可能，為無人艇系列產品的研發奠定了堅實的技術基礎。

同時，性能優良的無人艇，除了要有先進的智能技術外，船體技術、推進技術也是制約其發展的關鍵因素，但是無人艇產業并沒有形成配套的上下游產業鏈，為此，無人艇團隊相繼研發出性能優良的、具有自主知識產權的無人艇平臺及推進器，為無人艇技術的研發提供了可靠保障。

為了驗證無人艇性能，還需要不斷對產品進行測試。該團隊實驗小組成員經常在松山湖邊、東江口岸對無人艇反復開展性能和效果測試。無論風吹日曬雨淋，他們都默默堅持、無怨無悔。正是憑著這樣的干勁，一個年輕的團隊在短短幾年時間里就迅速占領了國內外無人艇技術的制高點，取得了一個個驕人成績。

科學技術是第一生產力，科研創新成果形成生產力的一個關鍵環節就是要把成果轉化成為產品，實現產業化。無人艇團隊最大的優勢是有高校背后深厚的理論和技術支持，使高校優勢學科和關鍵技術順暢地通過研發團隊進一步延伸。長期以來，工研院積極推動高校科技成果轉化與技術轉移，并成功轉化五十余項科技成果。工研院無人艇團隊通過技術攻關掌握核心技術，不僅實現了自身的巨大飛躍，也必將有力推動我國無人艇技術進一步發展。未來，工研院將繼續深化無人艇核心技術創新，提高無人艇智能化和自主化程度，并推進技術可靠性研究，提高無人艇裝備的產業化水平，最終落地于應用，從而實現服務于社會，服務于海洋強國戰略。