海洋智能无人系统技术：水下整合平台

对于水下环境的监测，往往需要将上述的多个传感器集成到AUV船身上进行联合测量，有时甚至需要多个AUV联合工作或搭配其他船舶系统协同作业。对该任务而言，核心目标是实现系统操作和自主化运营，并且具有在非结构化和未知环境中管理意外事件的能力。这不仅仅是模仿人类操作员进行海上自主控制，更意味着将数学模型与来自传感器和仪器采集的实时数据相结合，并允许优化算法设计和嵌入计算机系统的响应。

本节将简要讨论用于绘图和监测的各种水下平台及整合平台的功能。

1）Landers

Landers是由船舶和起重机部署到配有传感器和仪器的海床的固定平台。它们可以自我充分地存储能量和数据，或者它们可以连接到岸上的电力和通信电缆。考虑到存在足够的能量供应和数据存储容量，时间分辨率可能很高。但是，空间分辨率将受限于安装的传感器的覆盖范围。大多数传感器都是点采样器，而其他传感器（如有源声学）可以覆盖更广泛的区域。有源声学的范围取决于所使用的频率，从几米到几千米不等。

2）远程水下机器人

远程水下机器人（remotely operated underwater vehicle，ROV），是在水柱或海床上运行的移动传感器平台，通常从船上部署。主要有三类：①眼球ROV；②观察级ROV；③工作级ROV。眼球船很小，在浅水和受保护的水域中效果最好，可以手动操作，它们通常只带有摄像头，设备容量非常有限；观察级ROV较大，可以处理较小的有效载荷仪器和工具，机械臂可以安装在它们上面，它们可以在开阔的海洋中运行；工作级ROV通常采用液压驱动，可以处理多种类型的工具，质量可达数吨。在大多数情况下，这些大型设备需要专用的发射和回收系统，并将集成到船舶中。ROV运动控制系统Caccia，Bruzzone，& Veruggio，Silvestre，Cunha，Paulino，& Pascoal，Fernandes，Sorensen，Pettersen，& Donha，Dukan& Sorensen，Sorensen，Dukan，Ludvigsen，Fernan-des和Candeloro可为ROV提供机动能力，如站点保持／悬停（动态定位）以及目标和底部跟踪。另外，ROV可以提供来自调查区域的高分辨率数据，包括详细的海底和采样数据，空间分辨率低至毫米。(www.xing528.com)

3）AUV

AUV在操作之前需要编程其需要执行的任务。编程的任务包含完成用户目标所需的动作。即对于海底测绘，任务文件将包含航行器应该访问哪些航点，使用的速度和高度以及何时打开和关闭仪表的信息。这些设备不受限制，不依赖于操作员在场。它们可以分为小型AUV和大型AUV。小型AUV可以手动处理，也可以从小船和海岸线上进行操作；大型AUV可能重达数吨，需要一个带有专用发射和回收系统的研究船。到目前为止，使用站点保持／悬停功能的AUV访问会受到限制。目前，这也是具有操纵器功能的AUV进行轻度干预和采样的情况。AUV可以在大面积上提供高空间分辨率数据的海底和水柱映射。与ROV容量相比，AUV每次的测量区域覆盖率明显更高，因为前者由于连接带上暴露的电流负载／阻力而具有有限的空间范围。

4）Glider

滑翔机Glider是AUV的变种，可以使用可变浮力系统推进滑翔机。像AUV一样，它们在执行任务之前进行编程，并在没有操作员直接控制的情况下执行任务。与AUV和ROV相比，滑翔机的操作范围和空间覆盖范围很高，因为它们用于推进的能量更少。速度相当低，以最小的能量跟随洋流系统。操作可能会持续数周，而对于测量水柱参数，滑翔机是一种有效的工具。但是，导航和机动的准确性是有限的。Norgren，Ludvigsen，Ingebretsen和Hov-stein在有限的网络中将AUV和USV结合起来证明了合作航行器的潜在优势。该任务的目的是绘制一个从第二次世界大战中寻找飞机残骸的区域。USV被编程为在携带声学调制解调器时保持在AUV附近并将信息传递给操作中心。所展示的概念可以使操作具有延长的间隙并减少昂贵的水面船舶的AUV依赖性。