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21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，而海洋問題歷來是國家的戰(zhàn)略問題。維護(hù)海洋安全、控制海上交通線、爭奪海洋資源和海洋權(quán)益爭端等問題已經(jīng)日趨復(fù)雜化，并呈現(xiàn)多元化發(fā)展。因此，在全球一體化的發(fā)展過程中，海洋作為綜合發(fā)展的空間，其戰(zhàn)略地位愈顯重要。

一直以來，與海洋相關(guān)的幾乎所有重大進(jìn)展都與觀探測密切相關(guān)，海洋科技發(fā)展依賴于觀測手段的不斷完善。對海洋科學(xué)而言，觀探測資料的不足，特別是大范圍、準(zhǔn)同步、深層次資料的空缺，一直是制約其發(fā)展的瓶頸?？茖W(xué)定量化認(rèn)識遠(yuǎn)海深海，必須借助多種水下觀測平臺獲取完備的海洋觀測數(shù)據(jù)作為支撐。

當(dāng)前，隨著世界各國海洋事業(yè)的迅猛發(fā)展，大規(guī)模的海洋綜合觀探測工作已全面深入開展，傳統(tǒng)海洋觀探測不能常態(tài)化和全球化，促使海洋調(diào)查方法和裝備技術(shù)需求快速增長，國內(nèi)外各種高精尖觀探測裝備跟隨技術(shù)的潮流更新?lián)Q代、層出不窮。

海洋無人自主觀測裝備作為海洋觀探測中不可替代的高科技先進(jìn)裝備和新興裝備，是海洋觀探測裝備搖籃中的新生命、新領(lǐng)域的開拓者，受到世界各海洋強(qiáng)國的廣泛重視?；诤Ｑ鬅o人觀測裝備提高海洋移動觀測能力是未來構(gòu)建立體、連續(xù)、實(shí)時(shí)的水下觀測網(wǎng)絡(luò)的重要技術(shù)手段。海洋無人自主觀測裝備的發(fā)展和使用，將會深刻影響未來海洋觀、探測的方式。

本文主要基于國內(nèi)外海洋無人觀測裝備發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀分析，思考了我國海洋無人觀測裝備發(fā)展的主要問題和差距，并對海洋無人觀測裝備未來的發(fā)展應(yīng)用進(jìn)行了展望。

海洋無人觀測裝備國外發(fā)展與應(yīng)用起步較早，美、日、歐等國和地區(qū)的海洋無人觀測裝備以及其應(yīng)用等一直走在世界各國的前列，引領(lǐng)世界海洋無人觀測裝備的發(fā)展。

⒈美國在海洋無人觀測裝備發(fā)展與應(yīng)用方面處于領(lǐng)先地位

美國憑借其雄厚的海洋科技創(chuàng)新能力，創(chuàng)新性地提出并研發(fā)成功了波浪滑翔器（Wave Glider）、水下滑翔機(jī)（AUG）、自主水下潛航器（AUV）、遙控?zé)o人潛水器（ROV）等海洋無人觀測平臺，以及聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP）、多波束測深儀、合成孔徑聲吶（SAS）無人平臺觀測載荷。其中，波浪滑翔器最早在美國實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)。此外，美國Seabird公司溫鹽深（CTD）測量儀、美國TRDI公司ADCP、美國WebbResearch公司在全球幾千余個(gè)活躍的自沉浮式剖面浮標(biāo)（Argo）等裝備在全世界市場具有較高占有率。

與此同時(shí)，美國積極開展海洋無人觀測裝備應(yīng)用探索。早在20世紀(jì)80年代，就牽頭開展了熱帶海洋與全球大氣計(jì)劃、世界大洋環(huán)流實(shí)驗(yàn)、國際Argo計(jì)劃等系列國際海洋研究計(jì)劃。進(jìn)入21世紀(jì)后，美國更為積極地探索新型海洋無人觀測裝備的應(yīng)用。例如，2000年7月，美國在LEO～15海洋生態(tài)環(huán)境觀測站通過布放一個(gè)搭載CTD載荷的水下滑翔機(jī)，進(jìn)行了10天的觀探測；2003年，美國海軍在軍事演習(xí)過程中，使用水下滑翔機(jī)收集演習(xí)海域的環(huán)境數(shù)據(jù)、探測水雷和監(jiān)視敵方艦艇活動等；2016年，美國在完成建設(shè)的OOI–RSN海底觀測網(wǎng)中，部署了多臺水下滑翔機(jī)和AUV，作為固定水下觀測陣列的擴(kuò)展。

⒉歐洲在海洋無人觀測裝備發(fā)展與應(yīng)用方面特點(diǎn)鮮明

瑞典、挪威在AUV、ROV、ADCP、多波束測深儀等方面較為突出，成功研發(fā)出AUV62等多款著名海洋無人觀測裝備。英國則在多波束測深儀、側(cè)掃聲吶、淺地層剖面儀等裝備方面技術(shù)領(lǐng)先，實(shí)力雄厚。法國主要在水下滑翔機(jī)、Argo浮標(biāo)、自主遙控潛水器（ARV）等裝備方面技術(shù)突出。加拿大在合成孔徑聲吶、海洋磁力儀等裝備方面表現(xiàn)突出。

在海洋無人觀測裝備應(yīng)用方面，法國、德國等走在了前列。法國作為國際Argo浮標(biāo)的數(shù)據(jù)中心，開展了大量Argo浮標(biāo)的應(yīng)用工作。英國、法國、德國、意大利、西班牙等國，在2005–2014年，陸續(xù)組織大約300臺次水下滑翔機(jī)形成歐洲水下滑翔機(jī)觀測網(wǎng)，執(zhí)行各種海洋觀探測任務(wù)，啟動水下滑翔機(jī)海洋觀測與管理研究，并開發(fā)完成水下滑翔機(jī)數(shù)據(jù)處理方法。

⒊以色列和日本分別在部分裝備技術(shù)方面世界領(lǐng)先

以色列是水面無人艇（USV）研發(fā)大國和強(qiáng)國，該國的拉斐爾、航空反骨、埃爾比特公司都推出了世界先進(jìn)水平的USV，如著名的“Protector”號USV。日本則是水下深潛器研發(fā)強(qiáng)國，“海溝”號目前仍是世界上唯一能下潛到11000m的深海無人裝備，代表了世界深水潛器的先進(jìn)水平。

進(jìn)入21世紀(jì)后，我國海洋科學(xué)技術(shù)獲得快速發(fā)展，海洋無人觀測技術(shù)同步飛速發(fā)展，取得了較大成績。

在海洋無人觀測平臺研制方面，已基本掌握主要海洋無人觀測平臺研制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了USV、波浪滑翔器、水下滑翔機(jī)、AUV、表面漂流浮標(biāo)、剖面漂流浮標(biāo)、ROV的商業(yè)化生產(chǎn)，其中USV、AUV等個(gè)別海洋無人觀測裝備達(dá)到國際先進(jìn)水平。此外，ARV工程樣機(jī)、深海剖面漂流浮標(biāo)和基于北斗系統(tǒng)的表面漂流浮標(biāo)等也相繼研制成功。

在海洋無人觀測載荷研制方面，開發(fā)了多波束測深儀、海洋磁力儀、多譜勒測流儀等產(chǎn)品，但沒得到普遍應(yīng)用。國內(nèi)海洋無人觀測載荷大多依靠進(jìn)口，并通過集成搭載于海洋無人觀測平臺上。

在海洋無人觀測裝備業(yè)務(wù)化應(yīng)用方面，表面漂流浮標(biāo)和剖面漂流浮標(biāo)應(yīng)用比較成熟，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化運(yùn)作。2002年我國正式加入國際Argo計(jì)劃，已累計(jì)布放了400余Argo浮標(biāo)，目前80個(gè)處于活躍狀態(tài)。此外，表面漂流浮標(biāo)常年在中遠(yuǎn)海和大洋保持?jǐn)?shù)十個(gè)。

其他無人觀測裝備的應(yīng)用尚處于探索階段，例如2016年，國家海洋局南海調(diào)查中心使用USV獲取了南海島礁周邊4個(gè)區(qū)塊、合計(jì)70km的水深數(shù)據(jù)；2019年，青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室組織50多套水下、水面海洋無人觀測平臺，包括USV、波浪滑翔器、水下滑翔機(jī)、AUV、Argo浮標(biāo)等，組成了面向海洋中尺度渦的立體綜合觀探測網(wǎng)，覆蓋了大氣–海水界面至4200m水深范圍的400000km²海區(qū)，首次為海洋中尺度渦研究提供了海洋動力、生物、化學(xué)、聲學(xué)、氣象等多學(xué)科綜合數(shù)據(jù)，在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了無人平臺多機(jī)協(xié)作、多型無人平臺立體組網(wǎng)觀測。

經(jīng)過近十年的大力發(fā)展下，我國海洋無人觀測能力取得了長足進(jìn)步，大幅縮小了與國外的差距。但是，還存在原創(chuàng)性不足、低端重復(fù)建設(shè)、高端無人問津、可靠性不高、產(chǎn)業(yè)化不足、市場占有率低等問題。

在海洋無人觀測平臺研制方面，我國的平臺種類、基本性能與國外總體水平差距不大。在海洋無人觀測載荷方面，受我國海洋傳感器整體水平落后的制約，與國外仍有一定差距。在海洋無人觀測裝備業(yè)務(wù)化應(yīng)用方面，個(gè)別裝備實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)化應(yīng)用，大部分還處在探索應(yīng)用階段。這些差距具體表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

⑴缺乏原創(chuàng)性的海洋無人觀測裝備。由于我國海洋儀器設(shè)備研發(fā)起步晚，發(fā)展落后，并采用跟隨、仿制的發(fā)展模式，形成了依賴性，難以提出原創(chuàng)性、顛覆性的海洋無人觀探測概念和觀探測方法，缺乏原創(chuàng)性的海洋無人觀測裝備。

⑵國產(chǎn)海洋無人觀測裝備產(chǎn)業(yè)化不足。國內(nèi)的海洋無人觀測裝備大多是在國家科研經(jīng)費(fèi)支持下研制出工程樣機(jī)，未經(jīng)過充分試驗(yàn)以及市場檢驗(yàn)，加之國內(nèi)市場又長期被進(jìn)口產(chǎn)品占據(jù)，關(guān)鍵還是在成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)品應(yīng)用嚴(yán)重不足，使得國產(chǎn)海洋無人觀測裝備試驗(yàn)應(yīng)用不夠，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之路任重而道遠(yuǎn)。

⑶缺少世界領(lǐng)先的海洋儀器設(shè)備制造企業(yè)。我國海洋儀器設(shè)備發(fā)展起步晚，海洋儀器設(shè)備制造企業(yè)技術(shù)、工藝等落后，國產(chǎn)海洋儀器設(shè)備粗大笨重、可靠性不高，無法滿足市場對海洋儀器設(shè)備小型化、低功耗、質(zhì)量輕、耐高壓、全水深的需求，加之進(jìn)口產(chǎn)品占據(jù)我國主要市場，嚴(yán)重制約國產(chǎn)海洋儀器市場化發(fā)展。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國海洋觀測技術(shù)發(fā)展迅速，海洋無人觀測裝備研制取得飛速發(fā)展，已經(jīng)具備主流海洋無人觀測裝備的研制能力，應(yīng)充分發(fā)揮海洋無人觀測裝備的機(jī)動、靈活的特點(diǎn)，開展大尺度、中尺度觀測，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)海域突發(fā)事件的迅速響應(yīng)和精細(xì)化高密度觀測，為迎接即將到來的海洋無人觀測時(shí)代打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

當(dāng)前，隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、無人觀測技術(shù)和新能源、新材料的快速發(fā)展，海洋無人自主觀測裝備正朝著綜合技術(shù)、體系化方向發(fā)展，呈現(xiàn)出以下5個(gè)方面的發(fā)展趨勢：

⑴向智能化方向發(fā)展。在控制與信息處理系統(tǒng)中，將逐漸提高圖像識別、人工智能、信息處理、精密導(dǎo)航定位等技術(shù)，向智能化、精準(zhǔn)化方向發(fā)展。

⑵向混合式方向發(fā)展。未來出現(xiàn)的不單純是標(biāo)準(zhǔn)的AUV、ROV和搭載CTD、ADCP等單一載荷，將會是于一身的混合的等合體無人自主觀測裝備。

⑶向低功耗方向發(fā)展。水下無人觀測平臺體積有限，限制了所能攜帶的電池，加之水下環(huán)境復(fù)雜，難以更換電池，因此降低功耗、載荷小型化將對水下無人觀測裝備具有重要意義。

⑷向多海洋無人觀測裝備系統(tǒng)發(fā)展。隨著海洋無人自主觀測裝備應(yīng)用的增多和科考任務(wù)的細(xì)化和深入，將會出現(xiàn)多個(gè)或多類裝備的系統(tǒng)作業(yè)，共同完成復(fù)雜的觀探測任務(wù)。

⑸向遠(yuǎn)航程、深海型方向發(fā)展。隨著探查范圍的逐漸擴(kuò)大，要求海洋無人自主觀測裝備可進(jìn)行遠(yuǎn)程作業(yè)。

海洋科學(xué)是以實(shí)踐作為第一性的科學(xué)，海洋觀探測是人類認(rèn)識海洋的第一步，也是海洋科學(xué)理論發(fā)展的源泉和檢驗(yàn)其真?zhèn)蔚臉?biāo)準(zhǔn)。海洋無人觀測是海洋技術(shù)發(fā)展與社會進(jìn)步的必然趨勢，是我海洋強(qiáng)國建設(shè)的重要內(nèi)容，是未來海洋科技競爭的核心內(nèi)容。

未來，海洋無人觀測裝備將依托海洋立體觀測網(wǎng)中的固定觀測裝備進(jìn)行充電和信息交互，實(shí)現(xiàn)海洋立體觀測范圍拓展，并利用固定觀測裝備或水面無人觀測進(jìn)行導(dǎo)航和定位。加之人工智能在海底觀測、數(shù)據(jù)處理等方面的深入應(yīng)用，將實(shí)現(xiàn)不同海洋無人觀測裝備間的自動組網(wǎng)與自主觀測，實(shí)現(xiàn)海量觀測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)連續(xù)處理、分發(fā)與展示，實(shí)現(xiàn)重要海洋現(xiàn)象的持續(xù)自主跟蹤觀測，實(shí)現(xiàn)海洋要素的智能化預(yù)報(bào)。