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21世紀是海洋的世紀，而海洋問題歷來是國家的戰(zhàn)略問題。維護海洋安全、控制海上交通線、爭奪海洋資源和海洋權益爭端等問題已經日趨復雜化，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，與海洋相關的幾乎所有重大進展都與觀探測密切相關，海洋科技發(fā)展依賴于觀測手段的不斷完善。對海洋科學而言，觀探測資料的不足，特別是大范圍、準同步、深層次資料的空缺，一直是制約其發(fā)展的瓶頸?？茖W定量化認識遠海深海，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，促使海洋調查方法和裝備技術需求快速增長，國內外各種高精尖觀探測裝備跟隨技術的潮流更新?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裝備和新興裝備，是海洋觀探測裝備搖籃中的新生命、新領域的開拓者，受到世界各海洋強國的廣泛重視?；诤Ｑ鬅o人觀測裝備提高海洋移動觀測能力是未來構建立體、連續(xù)、實時的水下觀測網(wǎng)絡的重要技術手段。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。

本文主要基于國內外海洋無人觀測裝備發(fā)展與應用現(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)展應用進行了展望。

海洋無人觀測裝備國外發(fā)展與應用起步較早，美、日、歐等國和地區(qū)的海洋無人觀測裝備以及其應用等一直走在世界各國的前列，引領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)展與應用方面處于領先地位

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（AUG）、自主水下潛航器（AUV）、遙控無人潛水器（ROV）等海洋無人觀測平臺，以及聲學多普勒流速剖面儀（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現(xiàn)了商業(yè)化生產。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活躍的自沉浮式剖面浮標（Argo）等裝備在全世界市場具有較高占有率。

與此同時，美國積極開展海洋無人觀測裝備應用探索。早在20世紀80年代，就牽頭開展了熱帶海洋與全球大氣計劃、世界大洋環(huán)流實驗、國際Argo計劃等系列國際海洋研究計劃。進入21世紀后，美國更為積極地探索新型海洋無人觀測裝備的應用。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搭載CTD載荷的水下滑翔機，進行了10天的觀探測；2003年，美國海軍在軍事演習過程中，使用水下滑翔機收集演習海域的環(huán)境數(shù)據(jù)、探測水雷和監(jiān)視敵方艦艇活動等；2016年，美國在完成建設的OOI–RSN海底觀測網(wǎng)中，部署了多臺水下滑翔機和AUV，作為固定水下觀測陣列的擴展。

⒉歐洲在海洋無人觀測裝備發(fā)展與應用方面特點鮮明

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、側掃聲吶、淺地層剖面儀等裝備方面技術領先，實力雄厚。法國主要在水下滑翔機、Argo浮標、自主遙控潛水器（ARV）等裝備方面技術突出。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用方面，法國、德國等走在了前列。法國作為國際Argo浮標的數(shù)據(jù)中心，開展了大量Argo浮標的應用工作。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臺次水下滑翔機形成歐洲水下滑翔機觀測網(wǎng)，執(zhí)行各種海洋觀探測任務，啟動水下滑翔機海洋觀測與管理研究，并開發(fā)完成水下滑翔機數(shù)據(jù)處理方法。

⒊以色列和日本分別在部分裝備技術方面世界領先

以色列是水面無人艇（USV）研發(fā)大國和強國，該國的拉斐爾、航空反骨、埃爾比特公司都推出了世界先進水平的USV，如著名的“Protector”號USV。日本則是水下深潛器研發(fā)強國，“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水平。

進入21世紀后，我國海洋科學技術獲得快速發(fā)展，海洋無人觀測技術同步飛速發(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，實現(xiàn)了USV、波浪滑翔器、水下滑翔機、AUV、表面漂流浮標、剖面漂流浮標、ROV的商業(yè)化生產，其中USV、AUV等個別海洋無人觀測裝備達到國際先進水平。此外，ARV工程樣機、深海剖面漂流浮標和基于北斗系統(tǒng)的表面漂流浮標等也相繼研制成功。

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、多譜勒測流儀等產品，但沒得到普遍應用。國內海洋無人觀測載荷大多依靠進口，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)務化應用方面，表面漂流浮標和剖面漂流浮標應用比較成熟，實現(xiàn)業(yè)務化運作。2002年我國正式加入國際Argo計劃，已累計布放了400余Argo浮標，目前80個處于活躍狀態(tài)。此外，表面漂流浮標常年在中遠海和大洋保持數(shù)十個。

其他無人觀測裝備的應用尚處于探索階段，例如2016年，國家海洋局南海調查中心使用USV獲取了南海島礁周邊4個區(qū)塊、合計70km的水深數(shù)據(jù)；2019年，青島海洋科學與技術國家試點實驗室組織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、AUV、Argo浮標等，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、聲學、氣象等多學科綜合數(shù)據(jù)，在國內首次實現(xiàn)了無人平臺多機協(xié)作、多型無人平臺立體組網(wǎng)觀測。

經過近十年的大力發(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、低端重復建設、高端無人問津、可靠性不高、產業(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)務化應用方面，個別裝備實現(xiàn)了業(yè)務化應用，大部分還處在探索應用階段。這些差距具體表現(xiàn)在以下3個方面：

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國產海洋無人觀測裝備產業(yè)化不足。國內的海洋無人觀測裝備大多是在國家科研經費支持下研制出工程樣機，未經過充分試驗以及市場檢驗，加之國內市場又長期被進口產品占據(jù)，關鍵還是在成果轉化和產品應用嚴重不足，使得國產海洋無人觀測裝備試驗應用不夠，產業(yè)化發(fā)展之路任重而道遠。

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

進入21世紀以來，我國海洋觀測技術發(fā)展迅速，海洋無人觀測裝備研制取得飛速發(fā)展，已經具備主流海洋無人觀測裝備的研制能力，應充分發(fā)揮海洋無人觀測裝備的機動、靈活的特點，開展大尺度、中尺度觀測，實現(xiàn)對目標海域突發(fā)事件的迅速響應和精細化高密度觀測，為迎接即將到來的海洋無人觀測時代打下堅實的基礎。

當前，隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、無人觀測技術和新能源、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、體系化方向發(fā)展，呈現(xiàn)出以下5個方面的發(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、精密導航定位等技術，向智能化、精準化方向發(fā)展。

⑵向混合式方向發(fā)展。未來出現(xiàn)的不單純是標準的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用的增多和科考任務的細化和深入，將會出現(xiàn)多個或多類裝備的系統(tǒng)作業(yè)，共同完成復雜的觀探測任務。

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

海洋科學是以實踐作為第一性的科學，海洋觀探測是人類認識海洋的第一步，也是海洋科學理論發(fā)展的源泉和檢驗其真?zhèn)蔚臉藴省：Ｑ鬅o人觀測是海洋技術發(fā)展與社會進步的必然趨勢，是我海洋強國建設的重要內容，是未來海洋科技競爭的核心內容。

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行充電和信息交互，實現(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行導航和定位。加之人工智能在海底觀測、數(shù)據(jù)處理等方面的深入應用，將實現(xiàn)不同海洋無人觀測裝備間的自動組網(wǎng)與自主觀測，實現(xiàn)海量觀測數(shù)據(jù)的實時連續(xù)處理、分發(fā)與展示，實現(xiàn)重要海洋現(xiàn)象的持續(xù)自主跟蹤觀測，實現(xiàn)海洋要素的智能化預報。