中国无人艇：从技术追随到引领世界

本刊记者 刘颖

中国无人艇行业完全依靠自主研发，已站在了全球无人艇市场的前沿。

张云飞

在7月初举办的第四届中以科技创新投资大会上，云洲智能科技有限公司创始人、董事长张云飞受邀向与会者介绍了无人艇技术。在国际上与美国共同主导无人艇技术的以色列，何以对中国企业的观点颇有兴趣？

2007年，美国海军发布《海军无人水面艇主计划》，制定了无人艇的船型、尺寸以及任务等标准，在全球范围内开启了无人艇时代。此后，其关键核心技术主要掌握在美国、以色列的海军研究机构手中，并被技术封锁。2014年，云洲智能的“领航者”号高速无人艇问世，标志着我国继上述两国之后，掌握了海洋无人艇的关键核心技术。2018年，央视春晚珠海分会场，无人车、无人机和无人船组成的“海陆空” 无人系统联合展演，在夜色中的珠江上，云洲智能81艘1.6米长的小型无人艇，列队穿过港珠澳大桥，并编队组成“启航”二字，惊艳国人。而在此前，全球范围内，进行过无人艇多艇协同作业的只有美国军方，且无人艇数量仅为13艘。

2007年至今，中国无人艇行业‘十年磨一剑’，戮力创新，完全依靠自主研发，如今已实现了从技术追随到引领的跨越，站在了全球无人艇市场的前沿。在日前接受记者采访时，张云飞对我国无人艇技术的发展历程做出了这样的评价。

产品研发不断提速

张云飞介绍，云洲智能于2010年注册成立，是国内最早专注于无人艇的高科技企业，其所有无人艇均为自主研发产品。成立后，该公司即针对全球无人艇发展现状，结合自身实际，以无人艇在环保领域的应用为突破口，开展了自主研发，于2013年推出了具有完全自主知识产权的世界首艘环境测量无人艇，开始掌握自主航行这一无人艇的关键核心技术，张云飞也因此获得全国创新创业大赛的总冠军。

此后，通过“运用突破+技术积累”的模式，云洲智能产品研发步伐不断加快。2014年，该公司攻克了海洋无人艇的技术难关，研制成功填补国内空白的海洋高速无人艇“领航者”号。在当年举办的第三届莫斯科国际创新发展论坛上，“领航者”号的模型被赠送给了中俄两国总理。2016年8月，该公司又攻克了无人艇公开水域全自主航行技术，仅比美国晚19个月，技术水平位居国际前三。

2014年莫斯科创新论坛期间，张云飞（右二）将“领航者”号无人艇模型赠送给中俄两国总理

多个领域大显身手

张云飞告诉记者，近几年来，随着多型无人艇陆续问世，其在环境测量、海洋调查、安防救援乃至军事应用等方面都发挥了重要作用。作为环境保护部唯一的无人艇应急小分队，云洲智能无人艇在天津港大爆炸、甘肃陇西尾矿泄漏，以及河南西峡水污染等环境应急事故处理中“大显身手”，为此环保部先后三次致函感谢该公司。2017年，我国时隔40余年后再次启动的对青藏高原大规模综合性科学考察，云洲智能的无人艇也参与了此次地球“第三极”大科考。

云洲智能无人艇在南极作业

尤为值得一提的是，在去年11月启动的我国第34次南极科考过程中，云洲智能研制的国内首型海底探测无人艇M80B，伴随着“雪龙”号破冰逐浪，远赴自然条件恶劣的难言岛海域。这片亟待探索的区域气候条件严苛，海洋动力环境复杂多样，给“雪龙”号的航行带来了极大挑战。这意味着，若使用传统的载人测量艇实施水下地形测量作业，将存在很大风险。而M80B无人艇历时14个小时，出色地完成了5平方公里海域多波束全覆盖海底地形测量任务，不仅填补了该区域的数据空白，更为船舶极地航行、我国第五座科考站建设提供了基础空间地理信息数据。

技术赶超世界水平

那么，与美国及以色列相比，我国的无人艇技术究竟处于何等水平？张云飞表示，截至2017年底，云洲智能已拥有专利和专利申请100多项，其中有PCT国际专利3项、发明专利57项，占全球无人艇专利总数的27%。这意味着，云洲智能已先后突破了自主控制、集群控制、总体设计、隐身设计、纳米材料、远程通讯等一系列无人艇关键技术。其中，自主控制、新型材料、综合设计及总体设计（系统集成）更是无人艇的“3+1”关键核心技术。

“我国与美国、以色列的技术差距正进一步缩小。”张云飞表示，云洲智能于2016年底掌握的“公开水域无人干涉情况下全自主航行”技术，其核心控制技术目前与世界顶尖水平的差距只有一年多。不仅如此，在自主航行、智能避障、协同控制等几项技术上，该公司已经实现了世界领先。

云洲智能无人艇在南极作业

掌握技术，更要掌握标准。为促进行业创新发展，云洲智能主持编制了行业标准6项。2017年底，中国船级社（CCS）发布《无人水面艇检验指南》。据此，“瞭望者”号警戒巡逻无人艇获得了CCS颁发的全球首张无人艇原则认可证书，标志着我国无人艇行业开始规范有序发展。而《指南》的编制工作，云洲智能作为唯一的企业单位曾积极参与。张云飞告诉记者，目前该公司还正主持编写多项国家环保无人船行业标准、国家海洋无人船行业标准等。

编队协同控制国际领先

与船舶不同的是，对无人艇而言，除了每型产品的技术水平，多艘无人艇组成的编队的协同控制能力也至关重要。张云飞介绍，在无人艇编队中，每艘艇所受的风、浪、涌、流都不一样，为形成特定编队形式或保持队形，每艘艇都必须随时随地比对计划路径与行驶轨迹，并实时进行自动控制修正；而要实现短时高效的队形变换，每艘无人艇就必须根据自身的环境情况，自主规划并选择最优、最短路径，以抵达编队位置。这意味着，编队中的每艘无人艇都拥有一个独立的“大脑”用来“思考”，因此，其相互之间的通信及在时间、空间上协同就成了重中之重。

美国海军曾在2014年8月的一次演习中实现过13艘无人艇的蜂群作战测试，为一个重要的目标母艇保驾护航。这是截至目前公开消息中国外最大规模的一次无人艇协同编队。不过，这13艘无人艇只有5艘拥有自己的“大脑”，可实现自动控制，其余8艘则是被远程遥控的。

相比之下，云洲智能今年2月在其万山海上测试场实现了56艘无人艇协同编队，不仅每艘艇都有独立的信息综合处理能力和决策能力，还完成了无人艇集群的队形保持、动态任务分配、队形自主变换、协同避障和容错控制等测试科目，实现了艇群从被动协同到主动协同的升级。这在世界范围尚属首次，标志着我国无人艇的协同控制技术已达到国际领先水平。

而这意味着，在水底测绘、大尺度物理海洋同步观测、海洋调查、石油勘探、水下搜寻探测等方面，多艘无人艇可以在大面积水域协同编队，进行不留间隙的“扫描”，从而使水上作业效率得到大幅提升。

“以无人艇为代表的水面机器人将颠覆海洋领域传统的作业方式。”前瞻行业的发展，张云飞表示，在不久的将来，无人艇将凭借更高效、更经济的优势，以新型任务载荷、新型作业方法、高密度集群协同等前所未有的方式，改变和推动海事业的发展。“未来充满变数。唯一不变的，是中国企业必须掌握关键技术，不断迭代更新无人艇技术和产品，从而在竞争中保持领先。”★

云洲智能“极行者”号无人艇在南极开展测绘作业