面向海洋观测的长续航力移动自主观测平台发展现状与展望

陈质二，俞建成，张艾群

（1.中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁　沈阳　110016；2.中国科学院大学，北京　100049）

面向海洋观测的长续航力移动自主观测平台发展现状与展望

陈质二1，2，俞建成1，张艾群1

（1.中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁沈阳110016；2.中国科学院大学，北京100049）

海洋移动自主观测平台在海洋观测技术中越来越为人们所倚重，发达国家相继投入了大量的研究和部署。研究一种具有全天候、长续航力的海洋移动自主观测平台是当前一系列海洋装备中的研究热点和未来趋势，尤其是最近5年，这项工作更是达到了新的高度。针对长续航力海洋移动自主观测平台的特征，文中将其分为长续航力自主潜航器系列和水下滑翔机系列两大类，结合其共性问题分析了世界各国的研究现状，并对其未来发展趋势作了展望，最后简要讨论了这些平台未来发展中的关键技术。

移动自主观测平台；自主潜航器；水下滑翔机；海洋观测

海洋与人类生产、生活息息相关［1］，全世界海洋面积占了地球总面积的71%，海洋蕴含着丰富的动、植物、矿产、石油、天然气等资源，能够提供人类日常生活所需要的一切。随着工业化进程的飞速发展和人口的持续增长，人类对资源的需求也呈现一种爆炸式增长。众多的自然灾害如台风、海啸、地震等都发源于海洋。除此之外，海洋也是人类军事活动的重要场所。未来，随着人类物质生活水平的不断提高，人类还将探险、旅游的脚步延伸到茫茫大海。因此，人类探索、认识、利用海洋的脚步从未停止［2］。海洋观测技术是探索海洋、认识海洋、利用海洋的基础。海洋观测技术作为海洋科学技术的重要组成部分，在维护海洋权益、开发海洋资源、预警海洋灾害、保护海洋环境、加强国防建设、谋求新的发展空间等方面起着十分重要的作用，同时也是展示一个国家综合国力的重要标志之一。发展海洋事业，应优先发展海洋观测技术［3］。

由于过去海洋观测技术有限，因此海洋长期成为未被人类开发的领域之一。人类探索、认识、利用海洋的活动历史很漫长，随着社会需求的加大、科学技术的牵引以及军事活动的助推，人类已将目光投向远海，在这种背景下，各种长续航力海洋技术相关装备应运而生。近几年随着海洋观测平台技术推陈出新，人类逐渐熟知海洋，而海洋资源也正成为世界各国重要战略目标。为争夺海洋资源开发的制高点，美国、日本、印度等国家更是把海洋研究列为长远发展计划［4］。海洋观测技术是中科院资源与海洋基地建设的重要任务。《海洋观测预报管理条例》的公布标志着我国的海洋观测事业进入了法制化轨道，是我国海洋观测事业发展史上的一个里程碑，充分体现了当前我国对海洋事业的高度重视［5］。

当今海洋观测技术主要包括天基、海基和水下三种［6］。天基海洋观测是将航空和航天遥感技术应用于海洋观测的技术手段，这种观测技术一般只针对海洋表面物理特征进行观测。海基海洋观测是一种基于海洋测量船、浮标以及潜标的观测技术，由于这类观测平台没有空间上的自由度，因而观测效率不高。人们普遍认为比较有前景的观测技术是水下海洋观测技术，该技术引入了移动观测平台，提高了海洋观测范围和效率。随着科技进步，移动观测平台越来越趋向智能化、小型化及低成本化，海洋移动自主观测平台具有这类特征。尤其是近5 a，人们对这种平台的续航力有了更高的要求。续航力就是生命力，因此长续航力海洋移动自主观测平台成为了当前研究热点。按照驱动方式的不同，该种平台主要包括长续航力自主潜航器（Long-Range Autonomous Underwater Vehicle，LRAUV）、水下滑翔机（Glider），以及将螺旋桨驱动和浮力驱动结合起来的混合驱动水下机器人（Hybrid Driven Underwater Vehicle）。波浪滑翔机（Wave Glider）是近几年自主水下机器人家族又一新成员，是海洋新能源利用的成功代表，并已广泛用于海洋观测，目前也是世界各国的研究热点。以下内容将详细介绍当前这几种海洋观测平台的发展情况并对其关键技术作了分析，以及未来发展作了展望。

1　发展历史

1.1长续航力自主潜航器系列（LRAUVs）

长续航力自主潜航器系列的共性问题在于：能源供应、低功耗电子设备与控制方法、推进方法、低阻外形设计、作业模式等方面。这些技术均是影响机器人续航能力的重要环节，本节以下内容就当前世界各国和我国研制的长续航力自主水下机器人的现状进行简要介绍。

由于水下移动自主观测平台搭载能源有限，因此利用海洋环境能作为机器人的能量供应源成为当前研究热点，其中太阳能AUV（SAUV）就是一种利用光伏技术将太阳能转换为机器人可利用能源的具有长续航能力的自主水下机器人。1997年美国海军研究局（ONR）研制了世界上第一代太阳能自主潜航器原理样机（SAUVⅠ）。并在随后的两年由美国自主系统研究所对SAUVⅠ做了大量实验工作。研究了海浪、温度、生物吸附对太阳能电池板输出特性和光电转换效率的影响。并采用重心调节机构取代传统水平舵来实现机器人垂直面的姿态控制［7］。进入21世纪，太阳能AUV开始逐步从研究走向应用。2003年，由美国海军研究局（ONR）、美国自主水下系统研究所（AUSI）、FSI公司、TSI公司和美国海军水下作战中心联合开发了第二代太阳能自主潜航器（SAUVⅡ）用于海洋远程监控和侦察任务，如图1所示。SAUVⅡ用于长期监控、监视、定位、与岸基和水下仪器进行实时双向通信。机器人可预设下潜至500 m水深，可按指定路线航行，也可在合适的条件下上浮至水面利用太阳能充电。主要特征包括：续航时间长，可以数周或数月在海洋作业，夜间执行特定任务，白天充电。航行速度可达3 kn。太阳能电源一次充电后能提供电能1 500 W·h。能维持定深、变曲线滑翔航行。为终端用户载荷传感器提供足够的空间、能源、界面及软件接口。传感器测量的参数包括水深、高度、速度、姿态角以及各种动力参数。机器人的主体耐压舱直径为0.192 m、长度为1.1 m，壳体材料为玻璃纤维，壳体内可以进水，内有耐压管用来搭载电子元器件以及一些可直接接触海水的传感器如高度计、深度计等。水平翼上方装有两个BP585太阳能面板，均为85 W高效单晶光伏模块。翼的两侧装有两个高效矢量推进器。由该推进器与电机组合的驱动装置峰值效率可达64%。机器人采用无线电（或铱星）双向通信技术、GPS和惯导相结合的导航定位技术等［8］。如今，SAUVⅡ可提供大范围，远距离、长时问的海洋环境调查与监测，为当今全天候、长航时、高时空密度海洋观测需求提供了一种有力的工具。

图1　SAUVⅡ主体结构图

除了海洋环境能之外，一些新型燃料电池也促进了长续航力移动自主观测平台技术的发展。URASHIMA AUV在2004年由日本海洋—地球科学与技术中心（Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology，JAMSTEC）成功研制［9］，采用不依赖空气的燃料电池作为能源，航行距离可达300 km。但是该AUV的最大缺点是体积大，长10 m重10 t的特点导致其难以建造、释放和回收，而且燃料需要的氢气极易发生爆炸。2005年，该AUV以创世界记录317 km AUV航行距离完成海试。

图2　URASHIMA AUV

除了利用海洋环境能作为机器人源源不断的能量供应源之外，采用低功耗电子设备和控制方法也是提高移动自主观测平台续航力的一种有效手段。Autosub Long Range AUV（简称Autosub LR）是Autosub系列AUV中最新的一项研究成果，由英国南安普顿国家海洋中心（NOC）研制［10］，该AUV分别由两个锻造铝球（前面一个搭载电池，后一个搭载控制器等电子设备）作为密封舱，推进器单独密封，并通过磁耦合器连接螺旋桨［11］，如图3所示。载体重量650 kg，最大下潜深度6 000 m，续航时间为6个月，航行距离达6 000 km，巡航速度为0.4 m/s。系统中采用了先进的低功耗处理器和传感器设备，使航行器的负载功耗非常低。这种航行器在无支持母船情况下可以为海洋学家提供海洋和海底观测数据，并且可以周期性浮出水面通过铱星通信将观测数据发送给地面人员。该航行器具有断电休眠并且周期性唤醒的能力，这种能力能为一些感兴趣的科学任务提供机会，例如对局部海域的精细观测。2011年1月在大西洋进行了第一次海试，结果验证了该AUV具有较好的运动性能，定深精度为厘米级，艏向和俯仰角度控制精度均为0.5°。

图3　Autosub LR

推进器是移动自主观测平台的驱动装置，结合流体力学知识和船用螺旋桨设计理论对机器人的型线优化、桨-机-体匹配进行专门研究，从而得到机器人的最优外形设计和高效推进装置设计，达到提高机器人的续航力目的。Tethys AUV便是这样一种长续航力AUV（图4），该机器人由MBARI研制，可以在0.5 m/s和1 m/s两种速度模式下航行，续航时间一个月，最大航行距离可达3 000 km，潜器重量120 kg，最大下潜深度300 m。主要是用来进行化学和生物测量，除了传统的海洋特征观测，由于具有超强的续航力，该潜器还可观测浮游植物的生长繁殖过程，试验证明了Tethys无论是在原位测量还是在水下采样，是一个非常先进的水下生物观测平台，2009年进行了第一次海试［12］。

图4　Tethys海试中

2013年由弗吉尼亚自主系统中心（Virginia Center for Autonomous System，VaCAS）提出［13］，4 kn速度巡航时间35 h，但是布放时间可达1 a，最大潜深500 m。该AUV的最大特点是在其椭球形艏部加装了一个真空吸附的锚定系统，当AUV进入指定作业海域之后，AUV就会与锚定系统分离，并通过缆绳相连固定于海底指定位置进行观测作业，回收时抛弃锚定系统，AUV通过螺旋桨驱动返回回收地点，如图5所示。

图5　VaCAS研制的长续航力AUV

在加拿大国防部的支持下，ISE公司研制的长续航力自主水下机器人ISE Explorer AUV于2010年完成了长达10 d的冰下连续观测任务，在不回收情况下，航行距离累计超过了1 000 km，AUV充电和数据传输都在冰下完成［14］。

图6　ISE Explorer AUV海上试验

1.2水下滑翔机系列

从目前水下滑翔机的发展现状来看，按照水下滑翔机的驱动方式可将其分为三类：即浮力驱动型水下滑翔机、浮力与螺旋桨混合驱动型水下滑翔机和波浪驱动型水下滑翔机。

1.2.1浮力驱动型水下滑翔机传统水下滑翔机是依靠浮力变化作为驱动源，其作为一种新型的海洋环境水下观测平台，在国内外都受到了极大的关注，开展了大量的研究工作，并已经取得了一些研究成果。1989年美国人Stommel提出了采用一种能够在水下作滑翔运动的浮标进行海洋环境调查的设想，这就是水下滑翔机的最初概念。1995年以来，在美国海军研究局（ONR）资助下，美国先后研制出Slocum、Seaglider和Spray等多种以电池为能源的小型水下滑翔机［15］，如图7所示。这些水下滑翔机的重量都在50 kg左右，长度为2 m左右。2002年开始，美国华盛顿大学还开展了潜深为6 000 m的深海水下滑翔机研究工作，预计航行范围可达8 500 km，续航时间达到380 d，目前该水下滑翔机已经完成了部分海上试验。2003年美国海军开始支持大型翼型水下滑翔机的研究工作，图8为美国研制成功的全翼型水下滑翔机。全翼型水下滑翔机的翼展为20 ft（约6.1 m），重量约为1 500 kg，最高时速可以达到3 kn，正常航行速度为1～3 kn，是当前世界上最大、航速最快的水下滑翔机。

图7　美国研制的水下滑翔机

图8　美国研制的全翼型水下滑翔机

日本也是世界上较早开始水下滑翔机研究的国家，1993年就研制出了单滑翔周期的水下滑翔机ALBAC（图9（a）），该水下滑翔机通过抛掉压载的方式提供下潜和上浮的滑翔驱动力，一次下水只能完成一个滑翔周期。2008年，日本研究了碟形水下滑翔机BOOMERANG（图9（b））和水平翼可旋转的水下滑翔机ALEX（图9（c））。碟形水下滑翔机直径为1.9 m，高度为0.55 m，空气中重270 kg。

图9　日本研制的水下滑翔机

2006年，美国华盛顿大学应用物理实验室开始研究开发了一种更大潜深的水下滑翔器Deepglider，其设计目标为潜深6 000 m，如图 10（a）所示。至2007年3月，Deepglider只做了样机开发，其工作深度已经可达2 700 m，实验室4 000 m工作深度测试已经成功［16］。

新西兰的Otago大学电子研究实验室正在开发和研究一种水下滑翔器UnderDOG。UnderDOG的设计工作深度为水下5 000 m，使用ARM-7处理器，用以测量海洋温度、盐度和含氧量，图10（b）为UnderDOG的设计示意图［17］。此外，法国、加拿大、韩国也都开展了与水下滑翔机相关的研究工作。

图10　深水滑翔机

我国水下滑翔机相关研究工作起步较晚，2003年中国科学院沈阳自动化研究所开展了与水下滑翔机相关的基础研究工作，2005年10月，成功研制出了中国第一台水下滑翔机原理样机Sea-Wing，解决了多模块控制、模块化结构、光纤微缆应用等一系列关键技术，并顺利进行了湖上试验。从2007年开始在国家“863”计划的支持下，中国科学院沈阳自动化研究所与中国科学院海洋研究所共同开展了水下滑翔机工程样机的研制工作，2008年研制成功我国自主知识产权的水下滑翔机工程样机，其身长2 m，直径0.22 m，翼展1.2 m，重约65 kg，最大下潜深度1 200 m。如图11所示。2009年组织完成了3次水下滑翔机海上试验，取得了大量有价值的试验数据，积累了丰富的水下滑翔机海上作业经验。2011年以“科学一号”科考船为母船，成功进行了水下滑翔机的海上试验，取得了十分宝贵的科学数据。在西太平洋超过4 000 m的水深中，水下滑翔机成功地完成了连续多次下潜，各项指标均表现正常，且在试验完成后被成功回收。2012年7月，在南海东沙群岛附近海域又成功进行了海试，进一步验证了水下滑翔机系统的稳定性和可靠性，积累了宝贵的水下滑翔机在复杂海流环境下的作业经验，为滑翔机的推广和应用打下了一定的基础。2014年完成了水下滑翔机长航程试验，续航时间达到1个月，航程达1 000 km，这是我国自主研制的水下滑翔机首次达到这一纪录。2015年开始交付用户，成为海洋科学家进行海洋观测的一种重要手段。

大量的试验结果表明，Sea-Wing水下滑翔机的运动机理、驱动原理和载体设计优化等关键技术已经得到解决。我国自主研制的水下滑翔机工程样机技术指标接近国际同类产品水平，基本满足实际应用要求，目前我国已经具备研制实用水下滑翔机装备的能力。

此外，天津大学、西北工业大学、浙江大学、沈阳工业大学、上海交通大学、中船重工集团702研究所、中船重工集团710研究所、华中科技大学等单位也开展了一些与水下滑翔机相关的研究工作。

图11　中科院沈阳自动化所研制的水下滑翔机工程样机Sea-Wing

1.2.2浮力与螺旋桨混合驱动型水下滑翔机混合驱动水下滑翔机（Hybrid Driven Underwater Glider）是一种同时具有AUV和水下滑翔机特点的新型航行器，既可以水平航行，又可以沿锯齿形轨迹滑翔航行，既具有AUV的高机动性，又具有水下滑翔机优越的续航力。多重航行模式决定了其具有较强的海洋环境适应能力。图12为目前国外研制的部分混合驱动水下机器人。

2005年美国华盛顿大学APL实验室提出了螺旋桨与浮力混合驱动的水下机器人设想，该航行器由浮力驱动水下滑翔机与独立螺旋桨推进装置两部分组成的，其中螺旋桨推进装置可以与水下滑翔机分离开，这样就完全转变成浮力驱动水下滑翔机。

2007年美国佛罗里达理工学院提出了一种混合驱动水下机器人构想。该航行器在水平和垂直方向上分别安装了两个螺旋桨推进器，目前设计采用抛压载和浮力材方式为滑翔运动提供驱动浮力，可实现10个滑翔周期。预期设计主要技术参数为：质量为293 kg，尺寸为1.93 m长、1.59 m宽、0.58 m高，水平推进速度为2 kn。

Webb研究所的学者在Slocum滑翔机艉部安置了一个较大的高效率螺旋桨推进器，这样就构成了混合驱动的水下机器人Slocum AUV，该航行器的螺旋桨驱动工作时间占总时间的10%。

美国伍兹霍尔研究所研制出了一种用于近海岸的基于喷水推进器驱动、低造价、小重量的水下自航行器Fòlaga［18］，该航行器可以在变浮力装置作用下进行下潜上浮，利用喷水推进器实现前进和转向。

2010年加拿大纽芬兰纪念大学工程与应用科学学院的Claus等学者研制出了一种基于可折叠螺旋桨驱动的混合驱动水下机器人［19-20］，该航行器采用可折叠螺旋桨驱动装置和浮力驱动装置混合驱动，其中附加的螺旋桨驱动模块能提高潜器的水平航行性能以及增大航行速度，在航速0.3 m/s时螺旋桨推进装置能耗为0.6 W，航速0.67 m/s时能耗为4.25 W。

2012年法国ALCEN研制出了Sea Explorer，该航行器具有螺旋桨驱动和浮力驱动混合驱动、混合导航、无升降翼、续航力达数月、携带可充电电池等特点，主要用于环境调查、水质监测、搜救等方面。该航行器是首次采用声学浮筒进行追踪和监控的水下滑翔机，不需要频繁地浮出水面与地面通信，通过声学设备即可完成通信任务。此外，通过改变载体艏部机构，即可快速方便地更换负载。配备的浮力和螺旋桨混合驱动装置可根据作业需求实时调整和选择工作模式，尤其是在浅水中能发挥优势。

图12　国外研究人员研制的部分混合驱动水下机器人

此外，2011年美国VCT公司在美国海军研究局（ONR）的资助下开发了一种低成本、可抛弃的滑翔机“xGlider”［21］，这种航行器采用模块化设计，可通过简单改进升级为AUV，在AUV模式下航速能达到2 kn以上。它的最大特点是价格低廉，不超过5万美元，相对于传统滑翔机在结构上去掉了水平翼，采用尾鳍装置取代传统滑翔机的横滚、俯仰调节机构，因此成本大大降低。由于没有水平翼，该航行器可从飞机或者潜艇进行释放。根据客户的需求其续航力能做到2个月至10个月不等，最大潜深为1 000 m。应用主要面向军方，用于水雷战（MIW）和反潜战（ASW）。由于这种航行器续航时间足够长、成本很低，因此执行完任务后可以不回收而选择被抛弃。如图13所示。

图13　美国VCT公司研发的“xGlider”

2010年以来，国内的中国科学院沈阳自动化研究所和天津大学也分别开展了混合驱动水下机器人研究工作［22-23］。沈阳自动化研究所提出了一种基于可折叠螺旋桨驱动装置（图14）的混合驱动水下机器人，该机器人具有3种航行模式：水平推进模式、滑翔航行模式以及混合驱动模式。可折叠螺旋桨在滑翔模式下处于桨叶折叠状态以减小水动力阻力，在水平推进模式和混合驱动模式下，桨叶在离心力、水动力、复位装置回复力三者共同作用下展开提供机器人前行所需的推力。2015年12月，成功进行了水池试验，如图15所示。

图14　可折叠螺旋桨驱动装置水池试验

图15　混合驱动水下滑翔机水池试验

1.2.3波浪驱动型水下滑翔机美国的Roger Hine于2005年开始进行波浪滑翔机（Wave Glider）原理样机的研究工作［24-25］，由于该航行器利用波浪能转化为前进的动能，因此续航力极强。目前Wave-Glider是Liquid Robotics Inc公司的主要产品，已经面向客户的不同应用，通过搭载不同传感器而出售，如图16所示。并且该公司为了验证波浪滑翔机的性能，进行了大量的海试实验，如环绕美国西海岸的海试实验，从美国西部的旧金山到夏威夷的海试实验以及横穿太平洋的实验等，都取得了非常满意的结果，获得了大量的实验数据。

图16　Liquid公司研制的波浪滑翔机

国内中国科学院沈阳自动化研究所也正在从事波浪滑翔机的研究工作［26］，并研制出了多套波浪滑翔机原理样机，多次成功进行了湖试和海试工作（图17），目前关于波浪滑翔机的可控性、可操纵性以及运动建模、轨迹规划等工作正在进行中。

图17　中国科学院沈阳自动化研究所研制的波浪滑翔机

2　长续航力海洋移动自主观测平台未来展望

经过多年的发展，世界各国在海洋观测技术领域已经成功开发了长续航力AUV、水下滑翔机、混合驱动水下滑翔机、波浪滑翔机以及其它水下移动观测平台。就单体开发技术而言，参与研究的科研单位越来越多，相关理论与技术也越来越成熟和先进。未来面向海洋观测的长续航力海洋移动自主观测平台发展趋势为：

（1）网络化。随着海洋移动自主观测平台应用的增多，将会出现多个同种或不同种单体之间组网的协同作业，共同完成复杂的任务。如地面的网络系统一样，自主水下机器人网络化可以显著提高包括海洋采样、成像、监视和通信在内众多面向海洋观测应用方面的能力，这将对“数字海洋”、“智慧海洋工程”建设起到重要作用。

（2）智能化。在控制和信息处理系统中，采用图像识别、人工智能技术、大容量的知识库系统，以及提高信息处理能力和精密导航定位的随感能力等。待这些技术得到解决后，自主水下机器人将成为名符其实的海洋智能机器人。

（3）多栖化。两栖（水面、水下）、三栖（水面、水下、空中）自主水下机器人将出现，融合天基、海基和水下等观测技术优点的新一代自主水下机器人将得到快速发展。

（4）长航程化。随着要求调查范围和作业时间的扩大，要求AUV能够进行长航程作业，如MBARI研制的Tethys AUV能实现4 000 km长距离连续数月巡航，可以胜任不同的海洋观测任务。

（5）低成本化。由于面向海洋观测的移动自主观测平台技术的成熟和不断的推广，以及在石油和天然气等海洋工程方面的需求，自主水下机器人将会进入商业应用的阶段，为赢得市场，要求自主水下机器人必须走低成本道路。

（6）标准化和模块化。自主水下机器人的标准化有助于加快机器人的开发周期，促进机器人的产品化，同时标准化将确保机器人与其它系统的互通性。标准化会促进机器人的模块化，可以共享核心功能组件，减少软硬件在不同机器人之间移植的成本和时间。

（7）低功耗化。机器人在水下工作时，搭载的各种探测设备和作业设备所需要的能源大部分都由自身所携带的电源供应，所以能耗决定了机器人的航行范围和工作时间，而机器人体积有限，限制了所能携带的电池。除此之外，机器人的工作环境复杂，更换电池极为不便，因此降低功耗对机器人具有十分重要的意义。

3　长续航力海洋移动自主观测平台未来发展中的关键技术

由于长续航力海洋移动自主观测平台自身携带的能源有限，当机器人能量消耗完后，需要上浮到海面更换电源，然后再次下潜继续任务。由于海洋环境十分复杂，更换电源十分不便，因此发展长续航力海洋移动自主观测平台具有十分重要的意义。目前，长续航力海洋移动自主观测平台主要面临以下几个关键技术：电池性能改进、能源管理与分配方式改善、推进器效率提高、低阻外形设计、导航系统性能提升、系统集成方法改进。

4　结论

长续航力海洋移动自主观测平台对海洋观测技术具有重要的意义。随着人类探索海洋、认识海洋、利用海洋的活动进程不断推进，这种平台技术在该活动中将扮演着重要的角色。本文对长续航力海洋移动自主观测平台的现状进行了调研，分析了该种平台的发展趋势及面临的问题。相信随着关键技术的不断攻破，具有长续航力的海洋移动自主观测平台将在海洋开发中起到更加重要的作用。

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Overview on Observation-Oriented Unmanned Marine Vehicles with High Cruising Ability:Development Status and Prospect

CHEN Zhi-er1，2，YU Jian-cheng1，ZHANG Ai-qun1
1.Shenyang Institute of Automation，Chinese Academy of Sciences，Shenyang 110016，Liaoning Province，China；
2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China

Unmanned marine vehicles（UMV）play an increasingly important role in marine observation technology.Many developed countries have invested considerable efforts and funds for the research and application of UMV.It is affirmed in this paper that a kind of UMV with all-weather and high cruising abilities is a hotspot and future highlight of marine equipment development，especially in the recent 5 years.According to the platform features，the UMV with high cruising ability can be divided roughly into two main classes:the longrange autonomous underwater vehicle（AUV）series and underwater glider series.This paper reviews the development history and status of UMV for marine observation at home and overseas combined with common problems，presents a prospect for their development trends，and briefly discusses the key technologies in UMV future development.

unmanned marine vehicle（UMV）；autonomous underwater vehicle（AUV）；underwater glider；marine observation

P715

A

1003-2029（2016）01-0122-09

10.3969/j.issn.1003-2029.2016.01.020

2015-10-22

国家自然科学基金资助项目（51179183）

陈质二（1984-），男，博士研究生，助理研究员，主要从事水下机器人机构设计与优化问题研究。E-mail：chenze@sia.cn