隨著全球人口的不斷增加，對各種能源的需求逐漸增多。海洋因具有豐富的生物資源、礦產(chǎn)資源和水資源等自然資源而成為各國開發(fā)研究的重點。海洋調(diào)查是人們探索海洋、認(rèn)識海洋、利用海洋的基本手段，隨著材料科學(xué)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，各種技術(shù)手段、作業(yè)方法逐漸出現(xiàn)。傳統(tǒng)的海洋調(diào)查通常以調(diào)查船、浮標(biāo)和潛標(biāo)等為平臺，搭載各種儀器設(shè)備和傳感器完成海底探測、物理海洋觀測和生化環(huán)境監(jiān)測等任務(wù)。
目前，傳統(tǒng)調(diào)查平臺在環(huán)境復(fù)雜、工況惡劣的水域作業(yè)有著很大的局限性。大船受自身體積、吃水深度的影響，不適合作業(yè)；小船抗風(fēng)浪能力差、人員設(shè)備危險性高，且會在往返、補(bǔ)給和救治等環(huán)節(jié)上浪費(fèi)大量時間；浮標(biāo)和潛標(biāo)雖然可在惡劣環(huán)境條件下，長期連續(xù)進(jìn)行綜合監(jiān)測，但是機(jī)動性差，收放困難，設(shè)備成本高。
新時代信息技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展使得人工智能和無人系統(tǒng)成為當(dāng)前研究的潮流，為海洋調(diào)查的發(fā)展提供了新的思路，無人自主潛器、無人船和智能浮標(biāo)等新型載體得到長足發(fā)展。其中無人船以船形浮體為載體，安裝有動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和任務(wù)載荷，通過控制端發(fā)布命令進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。與載人調(diào)查船相比，無人船的優(yōu)點在于無人值守，在相同作業(yè)內(nèi)容下勞動強(qiáng)度低、操作風(fēng)險?。慌c浮標(biāo)、潛標(biāo)等原位觀測手段相比，無人船具有一定的機(jī)動性，易于部署、回收；與無人自主潛器相比，無人船的定位、通信等伺服技術(shù)相對簡化，同時續(xù)航力有一定的優(yōu)勢。因此，推廣無人船在海洋調(diào)查領(lǐng)域的應(yīng)用，可有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)觀測手段的缺陷，加大海洋開發(fā)力度，對推動我國海洋事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
01
研究背景
無人船是一種可執(zhí)行某項或某類任務(wù)，并基于任務(wù)目的進(jìn)行功能設(shè)計的水面機(jī)器人，最初主要用于軍事領(lǐng)域，如協(xié)助完成警戒巡邏、情報收集、監(jiān)視偵察、掃獵雷、探潛、火力打擊和充當(dāng)通信中繼等戰(zhàn)術(shù)支持任務(wù)。近年來，無人船在民用領(lǐng)域廣泛投入使用，執(zhí)行水體探測、海上搜救和海底打撈等任務(wù)。
無人船最早在二戰(zhàn)時期作為一次性的制導(dǎo)武器投入使用。進(jìn)入21 世紀(jì)之后，隨著通信和人工智能等技術(shù)的發(fā)展，制約無人船發(fā)展的技術(shù)瓶頸得到解決，無人船高速發(fā)展，在軍用和民用領(lǐng)域不斷有新產(chǎn)品問世。美國和以色列的無人船項目研究較早，技術(shù)領(lǐng)先，其產(chǎn)品主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。目前全球約有50種無人船平臺，其中軍用占70%，美國占50%。2008年，通用動力公司為美國海軍交付2艘“港灣”級反潛無人船，主要用于執(zhí)行反潛任務(wù)；2012年，美國展示新型無人船“食人魚”，該船具有掃雷、探測和攻擊等功能。
以色列拉斐爾武器設(shè)計局和以色列航空防御公司聯(lián)合研發(fā)的“保護(hù)者”無人船于2003年投入使用，主要用于本土防御和反恐作戰(zhàn)，同時可完成部隊保護(hù)和監(jiān)視偵查等任務(wù)。此外，俄羅斯、英國、挪威等國家也正在加快軍用水面無人航行器的研究步伐。在民用領(lǐng)域，目前也有部分適用于海洋調(diào)查的成熟產(chǎn)品，如英國ASV公司旗下的C-worker系列和C-Enduro、OceanScience公司的Z-Boat系列和Sea-Robtics等，這些產(chǎn)品可用于海洋環(huán)境保護(hù)、航道測量和海洋搜救等。
相比于美國和以色列主導(dǎo)的無人船研究，我國起步較晚，但發(fā)展速度很快，已從概念設(shè)計過渡到實際運(yùn)用階段。2008年7月，航天科工集團(tuán)公司沈陽航天新光集團(tuán)有限公司自主研發(fā)的“天象1”號無人船進(jìn)行下水測試并取得成功，這是我國自主研發(fā)的第一艘實際應(yīng)用的無人駕駛沿海航行探測平臺。近年來，無人船事業(yè)蓬勃發(fā)展。
目前，上海大學(xué)、珠海云洲智能科技有限公司和哈爾濱工程大學(xué)等在無人船領(lǐng)域不斷取得技術(shù)進(jìn)步，占據(jù)領(lǐng)先地位。上海大學(xué)無人艇工程研究院是國內(nèi)成立的第一個水面無人艇專業(yè)研究機(jī)構(gòu)，其代表性成果為“精?！毕盗袩o人艇，其中“精海1～4”號已成功完成南海島礁和南極羅斯海等海域的應(yīng)用，目前正在研發(fā)的有“精海”號環(huán)境監(jiān)測系列無人艇和“精?！碧柹鷳B(tài)浮標(biāo)等。珠海云洲智能科技有限公司是我國第一家致力于無人船艇研究和生產(chǎn)的企業(yè)，其針對海洋調(diào)查應(yīng)用的產(chǎn)品有MB08海底探測無人船、M40A多用途無人船、ME120多用途無人船和L30高速無人船等。哈爾濱工程大學(xué)在無人水面艇（USV）的運(yùn)動控制和仿真方面研究較深，包括運(yùn)動控制、目標(biāo)檢測和路徑規(guī)劃等。
02
無人船在海洋調(diào)查領(lǐng)域的應(yīng)用
當(dāng)前在海洋調(diào)查領(lǐng)域，調(diào)查設(shè)備和作業(yè)手段方面已有很大進(jìn)步，但受調(diào)查平臺自身局限性的制約，在一些特殊的、危險的水域內(nèi)，調(diào)查工作仍難以開展或采集到的數(shù)據(jù)較差。在淺灘、水庫和近岸水域等調(diào)查區(qū)，常規(guī)海洋調(diào)查船的體積較大，吃水較深，一般無法到達(dá)，有發(fā)生傾覆、翻船等危險事故的可能性，會造成人員傷亡和設(shè)備損失；在測量水下地形時，仍以人員操控為主，受其理論水平和實際工作經(jīng)驗的影響，外業(yè)采集數(shù)據(jù)會存在一定的誤差。根據(jù)調(diào)查現(xiàn)狀，結(jié)合無人船機(jī)動靈活、安全、隱蔽性強(qiáng)等特點，可將無人船引入海洋調(diào)查領(lǐng)域，作為一種新型調(diào)查平臺使用。根據(jù)海上作業(yè)的任務(wù)，將其分為海洋環(huán)境觀測和海底探測2類。
⒈海洋環(huán)境觀測
目前海洋環(huán)境觀測技術(shù)主要可歸納為浮標(biāo)和潛標(biāo)技術(shù)、岸基臺站觀測技術(shù)、船基海洋觀測技術(shù)、海洋遙感技術(shù)、海床基觀測技術(shù)和水下自航式海洋觀測平臺技術(shù)。以船舶為活動平臺進(jìn)行海洋溫鹽深測量，海流觀測是主要方向。在用無人船觀測海洋環(huán)境時，可搭載全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）、以CTD為代表的多參數(shù)剖面測量系統(tǒng)、氣象觀測系統(tǒng)、ADCP和高光譜水質(zhì)儀等模塊，進(jìn)行風(fēng)暴潮、赤潮等災(zāi)害的監(jiān)測，海洋動力環(huán)境的調(diào)查，深海浮標(biāo)、潛標(biāo)等的在線檢定、標(biāo)定。在進(jìn)行海上工作時，無人船同時搭載多種任務(wù)設(shè)備，可進(jìn)行綜合調(diào)查；內(nèi)置GNSS 定位，相比有人船循線更加精確；部分?jǐn)?shù)據(jù)可實時回傳，使用者可第一時間進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
目前無人船很少應(yīng)用于海洋環(huán)境觀測領(lǐng)域，主要是因為：
（1）海洋環(huán)境觀測用到的溫度和鹽度等數(shù)據(jù)，與水體深度有關(guān)，需對不同層次的水體進(jìn)行取樣或測量，而無人船平臺體量小，搭載的空間有限，觀測設(shè)備多為固定安裝，因此在測量深度、取樣數(shù)量等方面都受到限制，傳統(tǒng)調(diào)查船平臺反而更有優(yōu)勢。
（2）有人船在進(jìn)行海洋環(huán)境觀測時受到海流、波浪和生物等因素的影響，經(jīng)常要手動操控觀測設(shè)備，以達(dá)到修正數(shù)據(jù)或規(guī)避風(fēng)險的目的。而當(dāng)前應(yīng)用于無人船的控制技術(shù)還不夠發(fā)達(dá)，在突發(fā)海況下，無人船的應(yīng)變、自我調(diào)控能力不足，目前只能作為常規(guī)環(huán)境觀測的補(bǔ)充手段，如要大量投入到環(huán)境觀測中，還需要進(jìn)行技術(shù)革新。
⒉海底地形地貌探測
水聲探測技術(shù)是海底探測的主要手段，其基本內(nèi)容包括聲層析技術(shù)、聲成像技術(shù)、高分辨率聲學(xué)多波束測深技術(shù)、多功能海底地層剖面聲探測技術(shù)和多媒體聲通信技術(shù)等。用于海底探測的無人船搭載GNSS、單波束測深儀、側(cè)掃聲吶，合成孔徑聲吶、條帶測深系統(tǒng)、淺地層剖面儀和投放式聲納等模塊，可執(zhí)行水深地形測量、海底目標(biāo)物檢測和沉積環(huán)境調(diào)查等任務(wù)。無人船平臺具有遠(yuǎn)程遙控、全球定位系統(tǒng)（GPS）自動導(dǎo)航、自主航行和自動避障等功能，可在視距外作業(yè)。
工作時，先在基站上下載作業(yè)水域的地圖，輸入坐標(biāo)，規(guī)劃測線，然后將任務(wù)下達(dá)給無人船，即可開始工作。作業(yè)過程中，可通過遠(yuǎn)程控制等方式調(diào)整側(cè)掃聲吶等測量儀器的參數(shù)。在淺水區(qū)、島礁區(qū)和?；穮^(qū)等常規(guī)測量船難以進(jìn)入的區(qū)域，可采用母船與無人船聯(lián)合作業(yè)的模式來提升作業(yè)效率。2016年6月至8月，TerraSond使用C-Worker5無人船（見圖1）結(jié)合32m長的調(diào)查船Q105在阿拉斯加白領(lǐng)海域進(jìn)行海道測量。無人船作為力量倍增器，在大船旁邊采集多波束和拖曳式側(cè)掃數(shù)據(jù)，協(xié)同作業(yè)。5.5m的無人船采集了4213km的測線數(shù)據(jù)，完成了44%的工程量，實現(xiàn)了業(yè)內(nèi)第一生產(chǎn)效率。
圖1 ASV采集多波束和拖曳側(cè)掃數(shù)據(jù)
03
無人船關(guān)鍵技術(shù)研究
1
無人船平臺關(guān)鍵技術(shù)研究
無人船平臺可搭載的任務(wù)載荷類型主要包括聲學(xué)探測設(shè)備、非接觸式/接觸式水質(zhì)檢測設(shè)備、激光測量設(shè)備、磁力儀和小型重力儀等，其核心任務(wù)是獲得高質(zhì)量的測量數(shù)據(jù)，因此無人平臺發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)體現(xiàn)在以下3方面：
（1）降低平臺對任務(wù)載荷的擾動。
水面測量屬于動態(tài)測量，一方面會與自由液面及一定深度范圍內(nèi)的液體發(fā)生固態(tài)耦合作用，另一方面平臺航行及自身動力系統(tǒng)會產(chǎn)生振動和噪聲，這些都會對任務(wù)載荷產(chǎn)生影響。
（2）提高循線精度。
循線精度包括偏航距和航向穩(wěn)定性2方面。水面自主測量平臺根據(jù)控制端預(yù)設(shè)測線循線航行，其航行控制算法的優(yōu)劣直接影響數(shù)據(jù)的質(zhì)量和作業(yè)效率，具體表現(xiàn)為相對于實際航跡與預(yù)設(shè)航線之間的最大偏航距和航行過程中的艏向與預(yù)設(shè)航線矢量方向之間的時變關(guān)系及航向穩(wěn)定性。
（3）提高通信系統(tǒng)的可靠性。
水面自主測量平臺作業(yè)時需向控制端實時回報其自身狀態(tài)及任務(wù)載荷狀態(tài)，因此通信系統(tǒng)的實時性、穩(wěn)定性和帶寬等直接決定平臺的適用性。
2
無人船任務(wù)載荷適配性研究
無人船只有集成安裝任務(wù)載荷之后才能執(zhí)行指定任務(wù)，必須重視對其搭載能力或任務(wù)載荷適配性的考核。對于無人船平臺來說，能否適配一種任務(wù)載荷，主要需從以下4個方面進(jìn)行評估：
（1）載荷系統(tǒng)總重量。
水面自主測量平臺的有效載重應(yīng)大于載荷系統(tǒng)總重量，否則平臺的安全性和航行性能都會受到影響。
（2）載荷干端體積。
水面自主測量平臺的甲板和干艙空間應(yīng)滿足任務(wù)載荷干端布置和安裝需求。
（3）載荷濕端面積、阻水面積。
水面自主測量平臺的儲備推力應(yīng)大于任務(wù)載荷濕端產(chǎn)生的阻力。
（4）載荷功耗、接口。
水面自主測量平臺的能源供應(yīng)主要為電力，需滿足任務(wù)載荷最大功耗需求，同時物理接口與電氣接口一致。
04
海洋調(diào)查無人船工作環(huán)境分析
從無人船的特點和各種任務(wù)載荷來看，其未來主要解決兩大難題，即：代替從業(yè)者執(zhí)行勞動強(qiáng)度大、安全風(fēng)險高的工作；代替從業(yè)者執(zhí)行重復(fù)性、長周期的工作。結(jié)合海洋環(huán)境水深、水動力條件和水底地形地貌的差異，建議將無人船的工作環(huán)境分為島礁區(qū)、濱海區(qū)、淺海區(qū)、半深海區(qū)和深海區(qū)。
⒈島礁區(qū)
島礁區(qū)為沿岸島嶼之間的內(nèi)水道和熱帶珊瑚島附近水域。沿岸島嶼之間的內(nèi)水道狹窄曲折，受岸形限制，有淺灘、礁石等航海危險物，缺少足夠的船調(diào)轉(zhuǎn)空間。該區(qū)域水深受限，水流作用強(qiáng)，會受到潮流、潮差的影響。對于熱帶珊瑚礁附近的水域，其海流潮流特點更為復(fù)雜，暗礁眾多，水深變化大，水動力復(fù)雜。島礁區(qū)航路短，距離危險物近，距離方位變化快，采用傳統(tǒng)調(diào)查技術(shù)在該區(qū)域工作效率低、危險大且耗費(fèi)大量人力和物力，部分區(qū)域可能受政治因素的影響，獲取水深、地形等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的難度很大。我國南沙島礁即為此類典型區(qū)域。
⒉濱海區(qū)
濱海區(qū)指平均低潮線以上至特大風(fēng)暴能到達(dá)的地帶，為陸海交互環(huán)境，可分為后濱帶、前濱帶和濱外帶。濱海區(qū)環(huán)境極為復(fù)雜，是潮流、底流等強(qiáng)烈作用的地帶。在此處航行尤其要注意海岸帶的特點。海岸帶通?？煞譃榛鶐r海岸、砂質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸和生物海岸4類，其中基巖海岸地勢險峻、坡陡水深、海岸曲折，附近多島嶼、礁石，如遼東半島、山東半島；砂質(zhì)海岸的堆積物顆粒較粗，海灘寬闊平坦，如臺灣西側(cè)海岸；淤泥質(zhì)海岸的堆積物顆粒較細(xì)，海岸寬度大、坡度小，海岸線平直，如珠三角海岸；生物質(zhì)海岸可分為紅樹林海岸和珊瑚礁海岸，人員、船舶不易靠近。
⒊淺海區(qū)
淺海區(qū)指平均低潮線至 200m水深的地帶，一般位于陸架以內(nèi)和島嶼外一定范圍內(nèi)。由于淺海帶始終處于海水面以下，水動力較弱。波浪影響地區(qū)主要是大陸架上部。潮流和洋流可影響整個大陸架，但流速較低，主要起搬運(yùn)作用。
⒋半深海區(qū)
半深海區(qū)指陸架以外、島弧以內(nèi)、水深在200m～2000m的陸坡區(qū)。此處海洋動力環(huán)境特征顯著。海面波浪以深水波為主，濁流作用強(qiáng)，同時要考慮氣象因素對海上作業(yè)的影響。該區(qū)域距離陸地遙遠(yuǎn)，傳統(tǒng)海洋環(huán)境觀測手段成本高，且設(shè)備不易回收。無人船可作為定點或移動觀測平臺，發(fā)揮其機(jī)動靈活的特點，充當(dāng)浮標(biāo)、潛標(biāo)觀測的補(bǔ)充手段。
⒌深海區(qū)
深海區(qū)指水深大于 2000m的區(qū)域，對于體積小、抗風(fēng)浪能力較差的無人船來說，其作業(yè)受限，在母船的配合下，只能進(jìn)行少部分海洋環(huán)境觀測。目前探測深層海底，使用的換能器一般體積大、質(zhì)量大，無人船內(nèi)的載荷空間小，載重能力有限，還不足以支持其工作。此外，無人船吃水淺，抗風(fēng)浪性能差，相較于常規(guī)船舶姿態(tài)變化大，導(dǎo)致搭載設(shè)備的指向性降低，束控多波束、參量陣淺剖等設(shè)備的波束穩(wěn)定功能可能失效。
05
無人船分類及任務(wù)載荷分析
在海上各種工作環(huán)境下作業(yè)時，考慮其水動力、水深和海底地形地貌等條件的差異，需使用不同類型的無人船，結(jié)合作業(yè)目的，搭載適用的調(diào)查設(shè)備。這就對無人船的分類方式及其適配任務(wù)載荷提出了要求。目前無人船的分類方法有很多，可根據(jù)動力、水域、船型、驅(qū)動、航速和應(yīng)用等要素進(jìn)行劃分。針對無人船的5種工作環(huán)境，提出一種新的分類方式，按照體量、吃水深度等條件，將無人船平臺分為微型平臺、小型平臺、中型平臺、大型平臺和超大型平臺，并對各類型無人船適配的任務(wù)載荷提出建議。
⒈微型平臺
微型平臺船長小于2m，吃水深度小于0.3m。可搭載GNSS、單波束測深儀和小型側(cè)掃聲吶等設(shè)備，在海島礁盤內(nèi)、基巖質(zhì)和生物質(zhì)海岸等地帶作業(yè)。在平潮水深小于3 m 的區(qū)域，需趁潮作業(yè)。鑒于工作環(huán)境的特殊性，無人船應(yīng)設(shè)計防剮蹭、防擱淺或自帶脫困裝置，此類產(chǎn)品有Deep Ocean Engineering公司的PHANTOM® USV I-1650和Teledyne公司的Z-BOAT等。
⒉小型平臺
小型平臺船長在2m～4m，吃水深度小于0.4m，任務(wù)載荷為GNSS、單波束測深儀、側(cè)掃聲吶或單頻合成孔徑聲吶（固定安裝作業(yè)）、相干聲吶條帶測深系統(tǒng)或小型淺水多波束條帶測深儀和小型三維激光掃描儀。同時搭載GNSS和高頻單波束測深儀，可用于礁盤內(nèi)平潮時段水深3m以淺區(qū)域的水深地形測量、淺點掃測；同時搭載GNSS、相干聲吶條帶測深系統(tǒng)和三維激光掃描儀，可用于礁盤周邊、瀉湖內(nèi)水深20m以淺區(qū)域水深地形測量；同時搭載GNSS、小型淺水多波束和三維激光掃描儀，可用于礁盤周邊、瀉湖內(nèi)水深20m～50m以淺區(qū)域水深地形測量。此類產(chǎn)品有PHANTOM® H-3000 USV和珠海云洲M40無人船等。
⒊中型平臺
中型平臺船長在4m～6m，吃水深度小于0.6m，任務(wù)載荷為GNSS、單波束測深儀（含雙頻）和側(cè)掃聲吶或雙頻合成孔徑聲吶（拖曳式作業(yè)）。同時搭載GNSS、多波束條帶測深系統(tǒng)和大量程三維激光掃描儀，可用于港口、碼頭周邊和島嶼周邊的水下及水上地形一體測量；同時搭載GNSS、拖曳式側(cè)掃聲吶或雙頻合成孔徑和淺地層剖面儀，可用于近淺海沉積環(huán)境調(diào)查。要求船體抗浪性好、穩(wěn)性高。此類產(chǎn)品有AutoNaut 無人船（5m規(guī)格）。
⒋大型平臺
大型平臺船長在 6m～8m，任務(wù)載荷為GNSS、單波束測深儀（含雙頻）和側(cè)掃聲吶或雙頻合成孔徑聲吶（拖曳式作業(yè)）、淺地層剖面儀和中水多波束條帶測深系統(tǒng)。同時搭載GNSS、單波束測深儀（含雙頻），中水多波束系統(tǒng)，可用于深遠(yuǎn)海水深地形測量；同時搭載GNSS、拖曳式側(cè)掃聲吶或雙頻合成孔徑聲吶和淺地層剖面儀，可用于深遠(yuǎn)海沉積環(huán)境調(diào)查。該類船能以海島為母港，在其周圍一定范圍內(nèi)執(zhí)行任務(wù)，如“精海3”號和MAPB7。
⒌超大型平臺
超大型平臺船長在 8m 以上，任務(wù)載荷為GNSS、單波束測深儀（含雙頻）、中水多波束條帶測深系統(tǒng)和投放式聲吶。同時搭載GNSS、單波束測深儀（含雙頻）和中水多波束條帶測深系統(tǒng)或投放式聲吶系統(tǒng)，可進(jìn)行深遠(yuǎn)海水深地形測量；同時搭載GNSS、單波束測深儀（含雙頻）、中水多波束條帶測深系統(tǒng)和淺地層剖面儀，可進(jìn)行深遠(yuǎn)海沉積環(huán)境調(diào)查。此類產(chǎn)品有INSPECTOR Mk 2 USV和33'WAM-V USV等。
06
無人船發(fā)展趨勢
當(dāng)前無人船正朝著模塊化、智能化、體系化和標(biāo)準(zhǔn)化等方向發(fā)展，其中用于海洋調(diào)查的無人船能按照技術(shù)設(shè)計要求自主航行完成計劃測線，可實時監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)并根據(jù)現(xiàn)場工況進(jìn)行調(diào)節(jié)，具備數(shù)據(jù)本地存儲、遠(yuǎn)程下載等功能。受限于導(dǎo)航精度、控制技術(shù)、動力續(xù)航及船體材料等技術(shù)條件，目前該類型無人船常應(yīng)用于內(nèi)陸河流、湖泊及淺海區(qū)域，如何在強(qiáng)風(fēng)浪條件下保持船體的穩(wěn)定性和安全性仍是各研究組織急需攻克的難題。
2015年TerraSond公司承接了NOAA測量工程，布放無人船沿白令海峽進(jìn)行海岸線測量。測量使用3.7m長的C-Target 3 ASV軍用無人船，改裝后搭載測量儀器，用于海道測量數(shù)據(jù)采集。然而，由于海況惡劣，不能安全布放和回收ASV，從而導(dǎo)致生產(chǎn)效率很低。因此，在2016年使用C-Worker 5調(diào)查時定制設(shè)計了收放系統(tǒng)（LARS），確保其在惡劣海況下的安全回收和布放（見圖2），甚至有些回收是在1.8m浪高下進(jìn)行的，工作得以順利完成。
圖2 Q105 LARS系統(tǒng)布放C-Worker5
對于海底探測無人船，仍需最大限度地提高其穩(wěn)性，盡可能地減弱船體振動、噪聲、擾流和氣泡效應(yīng)等對設(shè)備的影響，增大帶寬，實現(xiàn)數(shù)據(jù)可回傳，并發(fā)展多條無人船協(xié)調(diào)作業(yè)、同步測量的模式，提高作業(yè)效率，最終在搭載常規(guī)探測設(shè)備實現(xiàn)傳統(tǒng)調(diào)查手段的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)搭載大量程激光掃描儀，投放式聲吶，可投放、回收航空攝影、激光測量用無人機(jī)及執(zhí)行特殊任務(wù)的無人潛器等。對于環(huán)境觀測無人船，應(yīng)增大航程，提高其在危險海況下的生存能力，最終在實現(xiàn)傳統(tǒng)調(diào)查手段的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)投放、回收新型觀測裝置或平臺，如無人機(jī)、自升降浮標(biāo)和水下滑翔器等。
隨著無人船技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來在海洋調(diào)查領(lǐng)域可采用無人船開展水面環(huán)境復(fù)雜、氣象條件惡劣及政治敏感區(qū)的海洋調(diào)查（例如，礁石較多的基巖質(zhì)海岸淺水區(qū)域水深地形測量），氣象條件不穩(wěn)定、平流霧和雷暴多發(fā)季節(jié)的海上作業(yè)，大型船舶不易抵達(dá)的敵占海區(qū)的水深地形測量和海洋環(huán)境調(diào)查等。
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結(jié)論
無人船具有機(jī)動、靈活、安全性高的特點，可彌補(bǔ)常規(guī)調(diào)查平臺在環(huán)境復(fù)雜、工況惡劣的水域作業(yè)的局限性，故將其引入海洋調(diào)查領(lǐng)域，作為一種新的調(diào)查平臺使用。目前無人船主要用于海底探測和海洋環(huán)境觀測，受導(dǎo)航精度、控制技術(shù)、動力續(xù)航及船體材料等條件制約，多在內(nèi)陸河流、湖泊及淺海區(qū)域作常規(guī)調(diào)查使用，如何在強(qiáng)風(fēng)浪條件下保持船體的穩(wěn)定性和安全性，降低平臺對任務(wù)載荷的擾動，是目前各研究組織急需攻克的難題。本文根據(jù)水深、水動力和水底地形地貌等條件，將無人船的工作環(huán)境分為島礁區(qū)、濱海區(qū)、淺海區(qū)、半深海區(qū)和深海區(qū)5類。結(jié)合作業(yè)環(huán)境，以無人船的體量、吃水深度為依據(jù)，建議將其分為微型平臺、小型平臺、中型平臺、大型平臺、超大型平臺，并對適配任務(wù)載荷進(jìn)行了分析?？梢灶A(yù)測隨著平臺技術(shù)的不斷進(jìn)步，無人船最終可在搭載常規(guī)探測設(shè)備實現(xiàn)傳統(tǒng)調(diào)查手段的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)搭載無人機(jī)、無人潛器和自升降浮標(biāo)等，成為一種安全可靠的常規(guī)調(diào)查平臺。