让无人艇助力海洋强国梦

一润

无人艇作为海面机器人系统及空天地海无人系统的重要跨域节点，可以去执行危险以及不适宜有人船只执行的任务。业内专家指出，海岸测量测绘、海上搜寻救援、近海巡逻、反走私、保护航道以及在海界、桥梁、码头、石油钻井平台等海域（水域）执行任务，今后都有望交由无人艇承担。

每次开学，爸爸东拼西凑为我们筹足学费，还会乐观地对我们说：“别担心学费，只要你们愿意读书，我们就是砸锅卖铁也供你们。”

笔者：听说你小时候家境贫困，上学也挺艰难的？

彭艳（以下简称彭）：我1982年出生在沂蒙老区一个农民家庭。小时候，家里生活很不宽裕，爸妈起早贪黑做豆腐，下午卖完豆腐再去附近工厂打零工，一天只能挣十来块钱。可即便如此，爸爸依然对生活充满激情，经常带着我和姐姐跑到附近山上抓野兔、看风景，让我们的生活充满乐趣。每次开学，爸爸东拼西凑为我们筹足学费，还会乐观地对我们说：“别担心学费，只要你们愿意读书，我们就是砸锅卖铁也供你们。”爸爸身上那种不畏艰难、热爱生活的激情，给了我强大的精神支撑。2000年，我的高考分超过一本线40多分，被沈阳建筑大学电气工程及自动化专业录取。

笔者：你在上大学期间经常勤工俭学？

彭：读大学期间，周末和寒暑假，我一天要做四五份家教。大一时春节回家，爸爸到车站接我时，我看到他戴的两只手套不一样，有一只还破了，眼泪忍不住流了出来。爸爸还像我小时候一样，眼里闪着热情的光芒，兴致勃勃地说：“走，我带你们抓野兔去！”大学四年，爸爸一直是我学习的强大动力。毕业后，我考上了中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室的硕博连读，选择了无人艇作为研究方向。

笔者：海洋智能无人艇在当时是很冷门的课题，你怎么想到研究这个呢？

彭：经常有人问我这个问题。其实，与无人艇结缘，源自我对蓝色海洋的痴迷与敬畏。从学生时代起，我对海洋就有一种特殊的情结，对工科也非常感兴趣。我国是海洋大国，拥有1.8万公里的大陆海岸线和1.4万公里的岛屿岸线以及几百万平方公里的水域面积。我们要实现海洋强国战略，科技是核心竞争力，所以我选择了研究海洋智能无人艇。无人机、无人车已经有很多人在做了，我想挑战一个更新奇、更有潜力的领域。我从小胆子比较大，信奉任何事只要肯做，就有50%的可能取得成功。

为了做出最先进最实用的无人艇，10年间我有一半时间在海上度过

笔者：无人艇为什么以“精海”命名？你们需要经常在海上搞试验吗？

彭：“精海”无人艇命名出自“精卫填海”的故事，寓意用精卫填海的精神，打造出精准执行海上任务的无人艇。研发之初，因在国内还属于前沿领域，可供借鉴和参考的经验很少，我们全靠自己摸索。刚开始，无人艇在避障、感应等方面经常出问题。为了确定产品可靠性，让无人艇能在海上平稳地“跑”起来并执行任务，我们坐着工作船跟在无人艇后面一起出海，在海上一跑就是半天、一天。那时候，平均两个月就有一次海试，我们的足迹遍布东海、南海、黄海。为了做出最先进最实用的无人艇，10年间我有一半时间在海上度过。

笔者：你的“精海”研发团队很年轻啊。

彭：我的团队平均年龄32岁，的确很年轻。作为团队的负责人，我可以这样说，团队里除了小伙子，就是“女汉子”，大家在一起没日没夜地研究。能征善战的成员主要是“80后”“90后”，这些年轻人特别能吃苦，既能探索国际学术前沿，又具有追求极致的工匠精神。无人艇是个大系统，每次出海都要十几人甚至二十几人相互协调。我尽力发现大家的特长，把每个人的优势都释放出来。“精海”系列无人艇实现了中国无人艇在南海巡航和南极科考等关键领域从无到有的应用，正是用“精卫填海”精神换来的。

笔者：你们在技术上应该遇到过不少困难吧？

彭：中国有7000多个岛礁，有数十万平方公里的海域深度还不到5米，测绘这些岛礁的海图，用吃水深的海测船是不行的，只能用无人艇来解决。无人艇吃水很浅，能够实现自主航行、自主避障、自主测绘。

但無人艇对岛礁的测绘，技术上面临不少困难。首先就是岛礁周边的水流紊乱，裂流、涡流很多，给无人艇带来很大的干扰。因为无人艇运用的是声呐测绘，要求无人艇必须走直线。可岛礁周边的浪很大，无人艇走直线特别困难。我就发明了一个新的办法，通过无人艇上的雷达将它周边的海浪信息收集起来，建成一个动态模型，叫扰动空间。无人艇上面有很多传感器，我把它们的姿态测出来，形成一个姿态空间。姿态空间和扰动空间都不停变化，我只要把两者对应起来，找到一个映射关系，就可控制无人艇的纠偏量，让它走得准、走得直。其次是避障。我们在奔跑的时候，遇到另一个人跑过来，我们会估计自己的速度、方向和对方的速度、方向，然后通过大脑的判断和反应来避开他。海上的船舶也是利用这个原理，通过无人艇上的传感器和雷达，把对方的信息估算出来，以实现移动避障。最后一个难点是无人艇的续航里程只有几百公里，如果进行远海航行作业的话，必须要跟母船配合着使用。可海上风浪大，无人艇作业完成之后再回到母船一直是很困难的事情。因为母船和无人艇都晃得很厉害，让两边的吊钩对接，把无人艇吊上来，难度很大。这是个世界难题，美国也在研究。后来我们想了一个新方法，在无人艇上做一个抛射的牵引绳，需要回收的时候，无人艇就把牵引绳自动抛到母船甲板上，这样工作人员就很容易将其回收了。

2018年，桑吉号油轮沉没，仅半个小时，无人艇就成功完成沉船海域的应急探测，为油轮打捞和事故后续处置提供了珍贵的数据

笔者：能否介绍一下无人艇对现实生活的意义？

彭：无人艇是在海面上移动的机器人。茫茫大海波涛汹涌，岛礁周边水流紊乱。无人艇作为海面机器人系统及空天地海无人系统的重要跨域节点，是改变未来海上游戏规则的颠覆性技术。作为一种无人操作的水面舰艇，它可以去执行危险以及不适于有人船只执行的任务，完成水文地理勘察、搜救、探测侦查、排雷、反恐等从民用到军事等各种任务。业内专家指出，海岸测量测绘、海上搜寻救援、近海巡逻、反走私、保护航道以及在海界、桥梁、码头、石油钻井平台等海域（水域）执行任务，今后都有望交由无人艇承担。

笔者：“精海”号研制成功后，有哪些应用呢？

彭：2013年，我的课题组研发的精海1号无人艇一炮走红——随中国海事166海巡船赴南海巡航，承担了对南海岛礁海域的测量和检测任务，不仅完成了对南海西沙及南海诸岛礁的水下地形地貌及水文情况的测量，还完成了勘察相关航路、检验海图等航海资料准确性的工作，实现了我国无人艇在南海第一次应用。此后，“精海”系列无人艇屡立奇功：精海2号搭载在“雪龙”号上赴南极进行科考任务，在南极罗斯海发现了适合“雪龙”号抛锚的新锚地，并探明了其12平方公里水域下地形测绘资料;精海3号随“向阳红19号”赴东海进行大范围海图测绘，填补了岛礁群海域、浅滩测绘空白;精海4号用于内河湖泊环保、水利、生态监测……精海8号作为一艘轻量型无人艇具有路径规划、导航避障、目标识别等功能，执行任务全面。2017年8月，“精海”系列參加中国第一届无人船国际比赛，荣获大赛“优秀技术奖”，还获得世界机器人大会组委会特别奖。2018年1月，桑吉号油轮在东海撞船沉没，现场弥漫着有毒气体，人不能进入。精海3号、7号两型无人艇被紧急调拨至沉船核心区，进行沉船探测以及污水取样。仅半个小时，无人艇就成功完成沉船海域的应急探测，为油轮打捞和事故后续处置提供了珍贵的数据。这是世界上首次采用无人艇完成凝析油泄漏事故的应急探测。在国家需要的时候，我们的科技成果随时可以发挥作用，我觉得特别自豪。

笔者：有人说你有“两个孩子”——无人艇与儿子，你对此怎么看？

彭：无人艇确实就像我的另一个孩子。2009年我博士毕业就开始在大洋大海边测试无人艇，参与到了上海大学国家重点学科罗均、谢少荣教授的团队，从事智能无人艇和仿生控制方面的研究。我儿子2012年出生，可以说我们母子都是伴着无人艇长大的，因为我常带着年幼的儿子和婆婆一起出差。儿子出生不满5个月，我就带上他和婆婆出差到现场。在上海时，我就把儿子“寄存”到实验室旁开辟的亲子间，让玩具陪伴孩子。每每半夜收工，我儿子总是以各种姿势在躺椅上沉睡。无人艇与儿子，都是我亲生的。

笔者：你是中国无人艇研制领域的翘楚，获得过不少荣誉和奖励吧？

彭：从事无人艇研制以来，我确实获得了不少荣誉，如上海市青年拔尖人才、上海市晨光学者、上海市巾帼创新标兵、全国三八红旗手、全国妇代会代表……但我更看重的，是“精海”系列无人艇获国家技术发明二等奖、上海市科技进步一等奖、第17届中国国际工业博览会创新金奖等。

2019年《花开中国-时代女性盛典》“三八”国际妇女节特别节目，我有幸作为中国杰出女性的四名代表之一受邀参加。现场，我和团队中的“精海十大女将”齐声唱响《铿锵玫瑰》。我们都十分庆幸生在这样一个国家大力发展海洋事业的时代，我们有幸加入其中贡献自己的力量，感觉特别自豪。

〔编辑：潘金瑞〕