淺析海洋環境移動平臺觀測技術發展趨勢

摘要：伴隨著海洋環境觀測技術的不斷革新與發展，世界各國逐步意識到海洋環境觀測技術及數據的重要性，在此背景下，為了實現構建海洋強國的目標，世界各國紛紛開發了海洋環境移動平臺觀測技術。本文針對海洋環境移動平臺觀測技術的概念及重要性，國內外研發現狀進行闡述，并提出了未來的發展趨勢，以此為海洋環境移動平臺觀測技術的可持續發展提供一定的參考。

關鍵詞：海洋環境;移動平臺;觀測技術;發展趨勢

一、引言

海洋環境移動觀測平臺指的是一種無人航行器，應用可集成傳感器、信息傳輸以及航行控制系統，在海洋環境中開展環境感知、作業以及收集情報數據等。主要的平臺包含無人水下航行器、水下滑翔機、水面無人艇以及半潛航行器等[1]。同時也包含自持式深海剖面探測浮標、表面漂流浮標等，可以第一時間獲得有價值的信息資料。

新世紀以來，海洋觀測技術呈現立體、實時以及多樣性的趨勢，海洋觀測資料及數據在各個領域的應用也越來越頻繁，也海洋資源、海洋生態以及軍事等進行了緊密的結合，促使海洋觀測技術成為我國海洋強國目標實現的關鍵。本文通過對該技術發展現狀進行剖析，同時提出未來的發展趨勢，以此為海洋環境移動平臺觀測技術的未來發展提供一定的參考。

二、國內外海洋環境移動平臺觀測技術發展現狀

（一）無人水下航行器

無人水下航行器指的是能夠通過預編程或者自我調整完成自主驅動的水下航行器，但是部分功能需要少量監控。纜控航行器與自主水下航行器等都是無人水下航行器在實際應用中常用的平臺。國際中較為知名的無人水下航行器有REMUS-6000、Talisman 等，被廣泛的應用于水下打撈與搜救工作，在其中發揮出強大的輔助功能[2]。我國自主研發的 4500m無人遙控潛水器海龍2號能夠 深入3500m水深的區域開展作業，同時能夠適應海底高溫與復雜地形環境等。

（二）水下滑翔機

水下滑翔機實質上是一種低速航行器，具有低能耗的優勢，通過內部浮力變化來推動其做鋸齒狀滑翔運動，與水下無人航行器比較而言，其技術原理相對簡單。同時，水下滑翔機能夠遠距離航行，且噪聲低，便于在海洋觀測之中廣泛應用。早期的水下滑翔機體型相對較小，質量較輕，僅為50Kg。后經美國海軍研制改造的Exocetus，運用了自適應壓載技術，能夠在近岸海域之中獲得廣泛的應用。我國在此方面，已經研發了“海燕”、“Sea Wing”、 “C-Clider”等水下滑翔機，且都已經進入到了試驗階段，短期之內也會投入實際的應用之中[3]。

（三）波浪能滑翔器

波浪能滑翔器主要依靠海浪在深度上形成的勢能差。如果海水擁有輕微的波動，就能夠促使滑翔器將海水轉換為推動力。所以，此技術擁有節省能耗的優勢。同時，波浪能滑翔器能夠對水上與水下的環境同時開展監測，所應用的范圍也更加廣泛。美國Liquid Robotics公司的波浪能滑翔器是市場的寵兒[4]。我國已經關注到了此方面的優勢，與美國相較，雖然還有一定的差距，但是整體的研究也在深入開展。

（四）漂流浮標

目前，Argo浮標成為市場上廣泛應用的漂流浮標類型，也就是循環剖面漂流浮標。這一類型的浮標能夠搭載不同的傳感器實施工作，因此可以在此基礎上構建實時且分辨率高的全球海洋中上層監測系統。該浮標的應用，能夠迅速有效的收集全球海洋上層的海水溫度、鹽度剖面數據等，并對后期研究工作的實施形成良好的輔助作用。目前市場上所應用的Argo浮標型號主要有兩種，包括APEX、PROVOR 等[5]。同時C-Argo是由我國自主研發的技術，在國際Argo計劃之中獲得了一定程度的關注。

（五）無人遙控艇

無人遙控艇集成了船舶設計與智能控制技術，因此較上述四種而言，結構較為復雜，功能也有多樣性。可以有效的監測氣象水文情況、天空狀況等，監控結果的展示類型較為豐富，包括視頻與圖像等多種樣式。以目前的發展實際分析，美國海軍研發的“梟”已經在作戰與演習海域、臺風活動區域等獲得了廣泛的應用。我國沈陽新光公司所研發的氣象觀測無人艇也已經投入使用。

（六）半潛式航行器

半潛式航行器一般指的是航行主體在水下，而通氣桅管是在水面上的，利用柴電混合推動工作。相較于無人水下航行器，該類型的航行器動力足，速度快且搭載能力強，優勢明顯。但是也存在些許不足之處，操作系統較為復雜且體積較大。現實應用中，美國在此方面的研發成果豐富，我國研制的半潛式航行器通過了湖試階段，現進一步研發與試驗之中。

三、海洋環境移動平臺觀測技術發展趨勢

現階段，世界海洋強國都紛紛開展移動觀測平臺技術與產品的研發，主要向著高性能、高可靠度方面發展，水下環境移動觀測平臺技術獲得了迅速的發展，且廣泛應用于海洋觀測計劃與軍事應用 之中。水下移動觀測平臺的高性能需要集合先進的導航操控系統、能源與推進系統以及通信與環境感知技術等，所以海洋環境移動平臺觀測技術的研發與單項技術、設備研發等都有著密切的聯系。未來的發展趨勢如下。

首先，向著通用化、模塊化、標準化以及體系化的方向發展，以此來節約 成本，提升產品的可靠性。其次，提升傳感器與設備的精度，通過高性能微處理器來促進產品智能化程度的提升，同時強化控制系統的建設，提高自主性能。再者，提升能源供應動力，拓展工作時間，提升航速或者航行距離。通過新材料來提高平臺載體的抗壓防腐水平，向更深層的觀測程度發展[6]。最后，強化各項保障條件的完善，提升技術研發效率，提高成果轉化率。

十九大提出“堅持陸海統籌，加快建設海洋強國”，這一國家戰略是海洋發展的重要指導思想，應當從基礎關鍵技術出發，整合現有的技術優勢，提升產品的競爭力，向著國際先進水平發展，研發更具實力的產品，打破國外技術壟斷，實現海洋環境移動平臺監測技術的新發展。因此，在發展過程中，應當重視以下幾方面的原則，同時本文提出些許的建議。

第一，深海遠程是未來發展的重要方向。海洋環境移動平臺觀測技術的根本是遠航程，海洋之中有90%的面積都是深海，因此需要將更遠更深區域作為技術發展的關鍵方向，以此發揮技術的最大價值，

第二，提升海洋 維權執法平臺裝備性能，一方面要重視維權艦船的建設，另一方面也需要開展無人自主平臺技術的同步發展，包括環境感知、取證系統以及干擾對抗系統等。

第三，提高能源應用水平。燃料電池的研發應當向著壽命長、工作性能高以及能量效率高的方向發展。通過海洋能來解決小型移動平臺長期自主工作的能源補給及現場充電補充等。

第四，提升隱蔽自主導航功能，增強針對水下復雜工作環境的平臺研發，提升設備的自主智能控制系統，更新知識庫，強化長時間隱身能力移動平臺建設等，并著力開展相關配套研發工作，如陀螺、加速儀、地形跟蹤與地磁導航等新型傳感器的性能提升。

第五，實現多平臺的協同工作，提升海洋環境觀測、偵查的同步實施，擴大偵測的范圍，提升數據傳輸的及時性。

四、結語

綜上所述，海洋環境移動平臺觀測技術的發展對于我國海洋環境監測及軍事領域具有重要的意義。本文針對海洋環境移動平臺觀測技術的國內外應用現狀進行了分析，在此基礎上提出了未來發展趨勢及建議。以期能夠促進海洋環境移動平臺性能的提升，強化各平臺的協作能力，實現海洋強國的發展目標。

參考文獻

[1]王鑫. 海洋環境移動平臺觀測技術發展趨勢分析[J]. 科技創新與應用，2019（05）：141-142+145.

[2]李大海，吳立新，陳朝暉. “透明海洋”的戰略方向與建設路徑[J]. 山東大學學報（哲學社會科學版），2019（02）：130-136.

[3]漆隨平，厲運周. 海洋環境監測技術及儀器裝備的發展現狀與趨勢[J]. 山東科學，2019，32（05）：21-30.

[4]張云海，汪東平. 海洋環境移動平臺觀測技術發展趨勢分析[J]. 海洋技術學報，2015，34（03）：26-32.

[5]任翀，李楠，張立杰. 基于海洋物聯網的快速機動組網觀測技術研究[J]. 數字海洋與水下攻防，2020，3（06）：477-485.

[6]馬蕊，趙修濤，柳存根. 海洋水下立體觀測技術裝備發展研究[J]. 中國工程科學，2020，22（06）：19-25.

作者簡介：許冠軍（1994-），男，山東臨沂人，山東交通學院研究生，E-mail： 1511643369@qq.com