浅析海洋环境移动平台观测技术发展趋势

摘要：伴随着海洋环境观测技术的不断革新与发展，世界各国逐步意识到海洋环境观测技术及数据的重要性，在此背景下，为了实现构建海洋强国的目标，世界各国纷纷开发了海洋环境移动平台观测技术。本文针对海洋环境移动平台观测技术的概念及重要性，国内外研发现状进行阐述，并提出了未来的发展趋势，以此为海洋环境移动平台观测技术的可持续发展提供一定的参考。

关键词：海洋环境;移动平台;观测技术;发展趋势

一、引言

海洋环境移动观测平台指的是一种无人航行器，应用可集成传感器、信息传输以及航行控制系统，在海洋环境中开展环境感知、作业以及收集情报数据等。主要的平台包含无人水下航行器、水下滑翔机、水面无人艇以及半潜航行器等[1]。同时也包含自持式深海剖面探测浮标、表面漂流浮标等，可以第一时间获得有价值的信息资料。

新世纪以来，海洋观测技术呈现立体、实时以及多样性的趋势，海洋观测资料及数据在各个领域的应用也越来越频繁，也海洋资源、海洋生态以及军事等进行了紧密的结合，促使海洋观测技术成为我国海洋强国目标实现的关键。本文通过对该技术发展现状进行剖析，同时提出未来的发展趋势，以此为海洋环境移动平台观测技术的未来发展提供一定的参考。

二、国内外海洋环境移动平台观测技术发展现状

（一）无人水下航行器

无人水下航行器指的是能够通过预编程或者自我调整完成自主驱动的水下航行器，但是部分功能需要少量监控。缆控航行器与自主水下航行器等都是无人水下航行器在实际应用中常用的平台。国际中较为知名的无人水下航行器有REMUS-6000、Talisman 等，被广泛的应用于水下打捞与搜救工作，在其中发挥出强大的辅助功能[2]。我国自主研发的 4500m无人遥控潜水器海龙2号能够 深入3500m水深的区域开展作业，同时能够适应海底高温与复杂地形环境等。

（二）水下滑翔机

水下滑翔机实质上是一种低速航行器，具有低能耗的优势，通过内部浮力变化来推动其做锯齿状滑翔运动，与水下无人航行器比较而言，其技术原理相对简单。同时，水下滑翔机能够远距离航行，且噪声低，便于在海洋观测之中广泛应用。早期的水下滑翔机体型相对较小，质量较轻，仅为50Kg。后经美国海军研制改造的Exocetus，运用了自适应压载技术，能够在近岸海域之中获得广泛的应用。我国在此方面，已经研发了“海燕”、“Sea Wing”、 “C-Clider”等水下滑翔机，且都已经进入到了试验阶段，短期之内也会投入实际的应用之中[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势能差。如果海水拥有轻微的波动，就能够促使滑翔器将海水转换为推动力。所以，此技术拥有节省能耗的优势。同时，波浪能滑翔器能够对水上与水下的环境同时开展监测，所应用的范围也更加广泛。美国Liquid Robotics公司的波浪能滑翔器是市场的宠儿[4]。我国已经关注到了此方面的优势，与美国相较，虽然还有一定的差距，但是整体的研究也在深入开展。

（四）漂流浮标

目前，Argo浮标成为市场上广泛应用的漂流浮标类型，也就是循环剖面漂流浮标。这一类型的浮标能够搭载不同的传感器实施工作，因此可以在此基础上构建实时且分辨率高的全球海洋中上层监测系统。该浮标的应用，能够迅速有效的收集全球海洋上层的海水温度、盐度剖面数据等，并对后期研究工作的实施形成良好的辅助作用。目前市场上所应用的Argo浮标型号主要有两种，包括APEX、PROVOR 等[5]。同时C-Argo是由我国自主研发的技术，在国际Argo计划之中获得了一定程度的关注。

（五）无人遥控艇

无人遥控艇集成了船舶设计与智能控制技术，因此较上述四种而言，结构较为复杂，功能也有多样性。可以有效的监测气象水文情况、天空状况等，监控结果的展示类型较为丰富，包括视频与图像等多种样式。以目前的发展实际分析，美国海军研发的“枭”已经在作战与演习海域、台风活动区域等获得了广泛的应用。我国沈阳新光公司所研发的气象观测无人艇也已经投入使用。

（六）半潜式航行器

半潜式航行器一般指的是航行主体在水下，而通气桅管是在水面上的，利用柴电混合推动工作。相较于无人水下航行器，该类型的航行器动力足，速度快且搭载能力强，优势明显。但是也存在些许不足之处，操作系统较为复杂且体积较大。现实应用中，美国在此方面的研发成果丰富，我国研制的半潜式航行器通过了湖试阶段，现进一步研发与试验之中。

三、海洋环境移动平台观测技术发展趋势

现阶段，世界海洋强国都纷纷开展移动观测平台技术与产品的研发，主要向着高性能、高可靠度方面发展，水下环境移动观测平台技术获得了迅速的发展，且广泛应用于海洋观测计划与军事应用 之中。水下移动观测平台的高性能需要集合先进的导航操控系统、能源与推进系统以及通信与环境感知技术等，所以海洋环境移动平台观测技术的研发与单项技术、设备研发等都有着密切的联系。未来的发展趋势如下。

首先，向着通用化、模块化、标准化以及体系化的方向发展，以此来节约 成本，提升产品的可靠性。其次，提升传感器与设备的精度，通过高性能微处理器来促进产品智能化程度的提升，同时强化控制系统的建设，提高自主性能。再者，提升能源供应动力，拓展工作时间，提升航速或者航行距离。通过新材料来提高平台载体的抗压防腐水平，向更深层的观测程度发展[6]。最后，强化各项保障条件的完善，提升技术研发效率，提高成果转化率。

十九大提出“坚持陆海统筹，加快建设海洋强国”，这一国家战略是海洋发展的重要指导思想，应当从基础关键技术出发，整合现有的技术优势，提升产品的竞争力，向着国际先进水平发展，研发更具实力的产品，打破国外技术垄断，实现海洋环境移动平台监测技术的新发展。因此，在發展过程中，应当重视以下几方面的原则，同时本文提出些许的建议。

第一，深海遠程是未来发展的重要方向。海洋环境移动平台观测技术的根本是远航程，海洋之中有90%的面积都是深海，因此需要将更远更深区域作为技术发展的关键方向，以此发挥技术的最大价值，

第二，提升海洋 维权执法平台装备性能，一方面要重视维权舰船的建设，另一方面也需要开展无人自主平台技术的同步发展，包括环境感知、取证系统以及干扰对抗系统等。

第三，提高能源应用水平。燃料电池的研发应当向着寿命长、工作性能高以及能量效率高的方向发展。通过海洋能来解决小型移动平台长期自主工作的能源补给及现场充电补充等。

第四，提升隐蔽自主导航功能，增强针对水下复杂工作环境的平台研发，提升设备的自主智能控制系统，更新知识库，强化长时间隐身能力移动平台建设等，并着力开展相关配套研发工作，如陀螺、加速仪、地形跟踪与地磁导航等新型传感器的性能提升。

第五，实现多平台的协同工作，提升海洋环境观测、侦查的同步实施，扩大侦测的范围，提升数据传输的及时性。

四、结语

综上所述，海洋环境移动平台观测技术的发展对于我国海洋环境监测及军事领域具有重要的意义。本文针对海洋环境移动平台观测技术的国内外应用现状进行了分析，在此基础上提出了未来发展趋势及建议。以期能够促进海洋环境移动平台性能的提升，强化各平台的协作能力，实现海洋强国的发展目标。

参考文献

[1]王鑫. 海洋环境移动平台观测技术发展趋势分析[J]. 科技创新与应用，2019（05）：141-142+145.

[2]李大海，吴立新，陈朝晖. “透明海洋”的战略方向与建设路径[J]. 山东大学学报（哲学社会科学版），2019（02）：130-136.

[3]漆随平，厉运周. 海洋环境监测技术及仪器装备的发展现状与趋势[J]. 山东科学，2019，32（05）：21-30.

[4]张云海，汪东平. 海洋环境移动平台观测技术发展趋势分析[J]. 海洋技术学报，2015，34（03）：26-32.

[5]任翀，李楠，张立杰. 基于海洋物联网的快速机动组网观测技术研究[J]. 数字海洋与水下攻防，2020，3（06）：477-485.

[6]马蕊，赵修涛，柳存根. 海洋水下立体观测技术装备发展研究[J]. 中国工程科学，2020，22（06）：19-25.

作者简介：许冠军（1994-），男，山东临沂人，山东交通学院研究生，E-mail： 1511643369@qq.com