摘要：伴隨著海洋環(huán)境觀測技術(shù)的不斷革新與發(fā)展，世界各國逐步意識到海洋環(huán)境觀測技術(shù)及數(shù)據(jù)的重要性，在此背景下，為了實現(xiàn)構(gòu)建海洋強國的目標，世界各國紛紛開發(fā)了海洋環(huán)境移動平臺觀測技術(shù)。本文針對海洋環(huán)境移動平臺觀測技術(shù)的概念及重要性，國內(nèi)外研發(fā)現(xiàn)狀進行闡述，并提出了未來的發(fā)展趨勢，以此為海洋環(huán)境移動平臺觀測技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：海洋環(huán)境;移動平臺;觀測技術(shù);發(fā)展趨勢

一、引言

海洋環(huán)境移動觀測平臺指的是一種無人航行器，應(yīng)用可集成傳感器、信息傳輸以及航行控制系統(tǒng)，在海洋環(huán)境中開展環(huán)境感知、作業(yè)以及收集情報數(shù)據(jù)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(shù)呈現(xiàn)立體、實時以及多樣性的趨勢，海洋觀測資料及數(shù)據(jù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越頻繁，也海洋資源、海洋生態(tài)以及軍事等進行了緊密的結(jié)合，促使海洋觀測技術(shù)成為我國海洋強國目標實現(xiàn)的關(guān)鍵。本文通過對該技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進行剖析，同時提出未來的發(fā)展趨勢，以此為海洋環(huán)境移動平臺觀測技術(shù)的未來發(fā)展提供一定的參考。

二、國內(nèi)外海洋環(huán)境移動平臺觀測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）無人水下航行器

無人水下航行器指的是能夠通過預(yù)編程或者自我調(diào)整完成自主驅(qū)動的水下航行器，但是部分功能需要少量監(jiān)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(yīng)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(yīng)用于水下打撈與搜救工作，在其中發(fā)揮出強大的輔助功能[2]。我國自主研發(fā)的 4500m無人遙控潛水器海龍2號能夠 深入3500m水深的區(qū)域開展作業(yè)，同時能夠適應(yīng)海底高溫與復(fù)雜地形環(huán)境等。

（二）水下滑翔機

水下滑翔機實質(zhì)上是一種低速航行器，具有低能耗的優(yōu)勢，通過內(nèi)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(shù)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(yīng)用。早期的水下滑翔機體型相對較小，質(zhì)量較輕，僅為50Kg。后經(jīng)美國海軍研制改造的Exocetus，運用了自適應(yīng)壓載技術(shù)，能夠在近岸海域之中獲得廣泛的應(yīng)用。我國在此方面，已經(jīng)研發(fā)了“海燕”、“Sea Wing”、 “C-Clider”等水下滑翔機，且都已經(jīng)進入到了試驗階段，短期之內(nèi)也會投入實際的應(yīng)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(zhuǎn)換為推動力。所以，此技術(shù)擁有節(jié)省能耗的優(yōu)勢。同時，波浪能滑翔器能夠?qū)λ吓c水下的環(huán)境同時開展監(jiān)測，所應(yīng)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(jīng)關(guān)注到了此方面的優(yōu)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(yīng)用的漂流浮標類型，也就是循環(huán)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(chǔ)上構(gòu)建實時且分辨率高的全球海洋中上層監(jiān)測系統(tǒng)。該浮標的應(yīng)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(shù)據(jù)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(yīng)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(fā)的技術(shù)，在國際Argo計劃之中獲得了一定程度的關(guān)注。

（五）無人遙控艇

無人遙控艇集成了船舶設(shè)計與智能控制技術(shù)，因此較上述四種而言，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，功能也有多樣性?？梢杂行У谋O(jiān)測氣象水文情況、天空狀況等，監(jiān)控結(jié)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(fā)展實際分析，美國海軍研發(fā)的“梟”已經(jīng)在作戰(zhàn)與演習(xí)海域、臺風(fēng)活動區(qū)域等獲得了廣泛的應(yīng)用。我國沈陽新光公司所研發(fā)的氣象觀測無人艇也已經(jīng)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(yōu)勢明顯。但是也存在些許不足之處，操作系統(tǒng)較為復(fù)雜且體積較大?，F(xiàn)實應(yīng)用中，美國在此方面的研發(fā)成果豐富，我國研制的半潛式航行器通過了湖試階段，現(xiàn)進一步研發(fā)與試驗之中。

三、海洋環(huán)境移動平臺觀測技術(shù)發(fā)展趨勢

現(xiàn)階段，世界海洋強國都紛紛開展移動觀測平臺技術(shù)與產(chǎn)品的研發(fā)，主要向著高性能、高可靠度方面發(fā)展，水下環(huán)境移動觀測平臺技術(shù)獲得了迅速的發(fā)展，且廣泛應(yīng)用于海洋觀測計劃與軍事應(yīng)用 之中。水下移動觀測平臺的高性能需要集合先進的導(dǎo)航操控系統(tǒng)、能源與推進系統(tǒng)以及通信與環(huán)境感知技術(shù)等，所以海洋環(huán)境移動平臺觀測技術(shù)的研發(fā)與單項技術(shù)、設(shè)備研發(fā)等都有著密切的聯(lián)系。未來的發(fā)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(fā)展，以此來節(jié)約 成本，提升產(chǎn)品的可靠性。其次，提升傳感器與設(shè)備的精度，通過高性能微處理器來促進產(chǎn)品智能化程度的提升，同時強化控制系統(tǒng)的建設(shè)，提高自主性能。再者，提升能源供應(yīng)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(fā)展[6]。最后，強化各項保障條件的完善，提升技術(shù)研發(fā)效率，提高成果轉(zhuǎn)化率。

十九大提出“堅持陸海統(tǒng)籌，加快建設(shè)海洋強國”，這一國家戰(zhàn)略是海洋發(fā)展的重要指導(dǎo)思想，應(yīng)當從基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)出發(fā)，整合現(xiàn)有的技術(shù)優(yōu)勢，提升產(chǎn)品的競爭力，向著國際先進水平發(fā)展，研發(fā)更具實力的產(chǎn)品，打破國外技術(shù)壟斷，實現(xiàn)海洋環(huán)境移動平臺監(jiān)測技術(shù)的新發(fā)展。因此，在發(fā)展過程中，應(yīng)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(fā)展的重要方向。海洋環(huán)境移動平臺觀測技術(shù)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(qū)域作為技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵方向，以此發(fā)揮技術(shù)的最大價值，

第二，提升海洋 維權(quán)執(zhí)法平臺裝備性能，一方面要重視維權(quán)艦船的建設(shè)，另一方面也需要開展無人自主平臺技術(shù)的同步發(fā)展，包括環(huán)境感知、取證系統(tǒng)以及干擾對抗系統(tǒng)等。

第三，提高能源應(yīng)用水平。燃料電池的研發(fā)應(yīng)當向著壽命長、工作性能高以及能量效率高的方向發(fā)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(xiàn)場充電補充等。

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

第五，實現(xiàn)多平臺的協(xié)同工作，提升海洋環(huán)境觀測、偵查的同步實施，擴大偵測的范圍，提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性。

四、結(jié)語

綜上所述，海洋環(huán)境移動平臺觀測技術(shù)的發(fā)展對于我國海洋環(huán)境監(jiān)測及軍事領(lǐng)域具有重要的意義。本文針對海洋環(huán)境移動平臺觀測技術(shù)的國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀進行了分析，在此基礎(chǔ)上提出了未來發(fā)展趨勢及建議。以期能夠促進海洋環(huán)境移動平臺性能的提升，強化各平臺的協(xié)作能力，實現(xiàn)海洋強國的發(fā)展目標。

參考文獻

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[3]漆隨平，厲運周. 海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)及儀器裝備的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 山東科學(xué)，2019，32（05）：21-30.

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[5]任翀，李楠，張立杰. 基于海洋物聯(lián)網(wǎng)的快速機動組網(wǎng)觀測技術(shù)研究[J]. 數(shù)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(shù)裝備發(fā)展研究[J]. 中國工程科學(xué)，2020，22（06）：19-25.

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