北极行动的海洋智能无人系统技术

2014年1月和2015年，AURLab与特罗姆瑟大学、挪威科技大学及斯瓦尔巴德大学中心（University Centre in Svalbard，UNIS）联合开展了第二次巡航任务，在靠近北纬79°的斯瓦尔巴群岛的NyA°lesund开展活动。这些行动是极地之夜光线调查的大型计划的一部分。极地夜间计划的目的是通过极夜（包括生态过程，繁殖和生长）来了解生物多样性和食物网结构。对于本次行动，主要目标是确定浮游动物的垂直分布及其垂直迁移。即使在极夜，每24 h循环也会有环境光的变化，这种变化的影响是一个研究的关键，因此，此次研究将特别关注午间的太阳。

该过程的动态性对本次研究施加了空间和时间要求。这次巡航重点关注某一特定密度环境下生存的浮游生物。在这个层面上，过程噪声预测将会很高，因此对操作产生的空间要求不那么严格。作为该任务的一个子项目，AUV将开展以探索与通信和导航相关的冰层管理活动相关的传感器功能的工作。在冰层管理中，AUV用于监测冰情，以获得船舶和平台的安全操作。

图13.10　测量垂直浮游动物分布　任务的REMUSAUV(www.xing528.com)

执行期间，研究团队推出了REMUSAUV，配备双1 200 kHz ADCP，CTD，O2光极和ECOpuck（环境表征光学）三重传感器，配置用于测量反射率和荧光，如图13.10所示。用于监测浮游动物的传感器将是ADCP并记录反向散射信息。在这里，AUV的使用期限为1～4 h。浮游动物预计位于没有海床的水柱中，因此，AUV必须在没有底部接触的水团中运行，由于缺乏稳定的速度参考而没有获得DVL的底部轨迹，因此会降低导航精度。通过LBL导航操作并基于磁罗盘进行航位推算，AUV成功地根据航路点和目标的连续任务脚本调查了浮游动物峡湾的分区。此外，净样品和装有声学浮游动物和鱼类辅助装置（acoustic zooplankton and fish profiler，AZFP）的容器提供了支持AUV测量的结果。

对于北极行动的任务，研究者在Kongsfjord研究区采集的水团非常均匀。盐度、温度和氧气的变化非常低，氧气水平和叶绿素水平也很低，接近或低于测量的噪声。在这些均匀的水域中，利用ADCP的反向散射强度发现了一条浮游动物带，该区域水平分布几乎是均匀的，但垂直方向有明显的分层。尽管信号接近噪声水平，但这些结果仍得到了AZFP和净采样结果的支持。