观水天一线 行致研之路

宋洁

何为国家强盛之基？唯有科技。何为民族进步之魂？也只有创新才称得上。2017年在庆祝祖国生日之际，“创科博览2017”一中华文明与科技创新展在香港举行，从惊艳亮相的可测量天体坐标、演示天象的浑天仪，到世界首台运算速度超过十亿亿次的超级计算机“神威·太湖之光”，再到中国首艘航母辽宁舰……这些无一不是科技飞速发展的象征，民族创新智慧的体现。

展会上，还有一件科技创新展品吸引了众多参会者的目光，那就是由哈尔滨工程大学承研的原国家“863”项目“天行一号”水面无人艇模型。而当我们在感叹“天行一号”在海洋局、海事局、海警巡逻等多个领域里的巨大作用时，其实更应该感谢在它背后默默付出的幕后英雄们。

哈尔滨工程大学船舶工程学院副教授、水下机器人技术重点实验室水面无人艇研发中心主任张磊正是其中一位，2011年从哈尔滨工程大学博士毕业到加入水面无人艇研究团队以来，他一直从事海洋无人航行器设计、仿真和控制技术的研究，承担了多个有关海洋无人航行器项目的研究，并带领团队为推动我国水面无人航行器的发展做出了突出贡献。

倾心海洋 致力“天行”

张磊与海洋无人航行器的渊源由来已久。

早在攻读博士和从事博士后工作期间，他就作为主要技术负责人参与到“某水下机器人的自主智能控制技术”和“水面某技术”项目的研究中，并在原国防“973”项目“水面某平台基础研究”中，负责水面无人平台控制系统的设计开发、自主控制和系统仿真等研究。

在原国防“973”计划项目中，张磊以自主控制技术为切入点，先后经历长达6个月的外场试验，最终突破了颠簸环境中无人滑行艇难以精确控制的问题。在海装“十二五”预研项目中，他再次冲锋在前，带领研究团队历时3年技术攻关，于2013年完成了遥控集成技术的验收。

2014年，张磊迎来了与“天行一号”亲密接触的机会，为了这艘目前国内最先进的水面无人艇的研制，张磊勇敢担起重担，带领哈尔滨工程大学水下机器人重点实验室科研团队，与原“973”技术首席专家苏玉民教授共同承担海洋技术领域原“863”计划课题“远程快速无人艇自主监测系统”，开启了我国无人艇自主监测系统的研制之旅。

为了尽快研制成功具有我国自主知识产权的无人艇自主监测系统，张磊与课题组成员集中“火力”，重点攻坚，相继突破了“复杂动态环境中的自主控制技术”、“强干扰条件下自主环境认知技术”和“任务驱动的模块化集成技术”等一系列技术难点。在完成构建控制分系统、环境感知分系统和自主决策分系统后，又完成了“天行一号”无人系统部分的集成和调试工作。

但一路走来，张磊的攻关之路并不容易，在进行技术集成时他就遇到了难题。当时，由于采购的进口主机控制接口遭到技术封锁，研究状况一度陷入僵局。但课题组并没有坐以待毙，他们一面广泛搜集资料，努力钻研，反复试验；一面又辗转深圳、珠海、广州、上海、北京等多地，努力与主机代理商、零部件供应商进行沟通。在经历了极其煎熬的两个月后，这一问题终于得到成功解决，实现了“天行一号”的自主驾控功能。

3年攻关期间，整个团队常年离家海试，但没有一个人叫苦喊累，他们不厌其烦不辞辛劳地往返于深圳和大连海域，开展了大量的海上试验。2017年9月27日—28日，“远程快速无人艇自主监测系统”在大连旅顺新港附近海域顺利完成了总体集成并通过了测速、加速、惯性、回转、续航力以及自主航行、高速自主航行，自主危险规避等一系列海上验收测试。成功的那一刻，张磊和团队成员才终于舒了一口气。

他们建成的“天行一號”无人艇，全长12.2米，配有油电混合动力系统，具有手操、遥控、半自主、全自主4种工作模式，可自主完成海洋水文气象信息监测、海底地形地貌扫描测绘、首末端观测等多种任务。值得一提的是，“天行一号”带有的控制系统可实现对目标航迹的高精度跟踪；环境认知系统也有“秘密武器”，采用了先进的目标检测识别算法与实时建模技术相结合，可对雷达、可见光、红外等多种传感器获取的环境目标信息进行快速融合处理，并形成对周围环境信息的准确认知。

心向团队 共同进退

无论走多远，张磊从未忘记自己为什么出发，多年来，他始终都坚守着初心，不曾放下对海洋无人航行器研究的责任，而之所以能够在该研究领域里潜心多年，除了难忘的初心，还离不开哈尔滨工程大学水下机器人重点实验室科研团队对他的支持。

博士一毕业，张磊就留在哈尔滨工程大学任教，并加入了水面无人艇研究团队开展与无人艇相关的控制技术的研究工作。从最初只是协助苏玉民教授工作，到如今成为该方向的青年学术带头人，除了在科研上兢兢业业，团队建设方面，张磊也不甘示弱。

无人艇研制成功的背后，是张磊与团队用不懈的努力与坚持换来的。2011年张磊刚加入研究团队时，整个团队只有十几个人，他带领着这支十几个人的团队先后辗转威海、葫芦岛，龙凤山水库、青岛、深圳，大连等地开展外场试验，其中在2016年和2017年分别开展了9个月和8个月的海上试验。就这样，在一次次的锻炼与磨合下，这支历经多年风霜雨雪的团队，在张磊的带领下成长为一支以水面无人艇关键技术为核心，在海上大展英姿的优秀科研队伍。

繁重的科研工作之外，张磊还不忘加强团队在无人艇学术方向上的建设与对外交流。自“十二五”以来，他已经陆续协助海军机关撰写了多项与无人艇技术相关的发展规划和发展路线图，并积极参与各类研讨会，不仅仔细梳理了技术谱系和技术指标体系，还对水下无人攻防体系进行了详细的规划。

在张磊与团队成员的共同努力下，无人艇团队在国际上的影响力逐步提升。2015年，作为国内唯一一个被美国无人机系统协会（AUVSI）邀请的单位，哈尔滨工程大学水下机器人重点实验室科研团队参加Maritime Robot×Chal lenge（海事机器人挑战赛）国际比赛，并获赠了一艘价值7万多美元的参赛小艇。据悉，张磊已经组建好比赛队伍且完成了参赛作品的集成，目前正在开展初步的湖试，计划将于今年12月赴夏威夷参赛。与此同时，张磊还受邀担任中国电子学会举办的（中国）无人船公开赛评委，参与筹办中国造船工程学会举办的首届无人艇挑战赛以及相关的论坛会议工作。

科研征程道阻且长，张磊正积极地在推进无人艇技术进步与交流的道路上不断前行，从未懈怠。