信息型长航程自主水下机器人

技术简介

       智能更高、航程更远始终是自主水下机器人（AUV，AutonomousUnderwaterVehicle）重点发展方向之一。信息型长航程自主水下机器人是在长航程自主水下机器人技术基础上，为水下环境信息收集、目标探测等任务开发的当今我国水下机器人装备最高水平的典型代表之一，主要技术突破包括：

（1）高层智能控制技术：2002年在国内首次提出一种AUV模块化慎思型控制体系结构，实现了高层智能控制与底层航行控制的完美结合，提供了AUV在未知海域长距离航行所需的自主能力。
（2)高精度组合导航技术：突破了惯导系统随航程累计误差变大的局限性，提出了一种基于GPS/北斗间歇校准的水下机器人高精度组合导航系统。可以实时获得高精度的AUV位置信息和航迹信息，为探测数据处理分析并最终获得高等级的海底图像和海洋环境信息奠定了基础。
（3）基于目标重定位的自主路径规划和精确控位技术：在完成大范围、高分辨率区域覆盖搜索并获得目标的初始定位信息后，基于AUV的机动特性和目标的初始位置信息，建立了基于目标重定位的自主路径规划技术；基于AUV的精确轨迹控制和悬停定位技术，采用自主导航和目标跟踪的实时滤波估计方法，建立了基于目标相对位置的精确控位技术。这项技术已经在湖上试验中得到应用，对于水下目标的重定位和获取具有重要的应用价值。
（4）基于图像声纳的海底小目标在线自主识别技术：在无人系统中，目标自主识别的技术难度极大。在近距离的水下目标精细观测中，面临着水下背景噪声大、观测视场小等问题。针对海底小目标特征，利用图像声纳获取的目标声图，采用形状约束的图像分割技术对疑似目标进行在线自主识别。该项技术属于国内领先。

技术指标

外形尺寸：长度≤8米，直径0.534米
排水量：≤1600公斤
最大工作深度：200米
航速范围：对地绝对速度2～10节
续航力：≥100公里（3～4节，二次电池），≥1000公里（4～6节，一次电池）
自主导航精度：绝对速度推算下误差不大于0.5%自主航程（CEP）
布放回收方式：岸基/水面舰船
布放/回收适应海况：布放不大于5级，回收不大于4级
可选设备：多波束声纳、合成孔径声纳、高分辨率识别声纳、浅地层剖面仪、海流剖面仪、CTD等可根据用户选配。

技术特点

       这是我国首个信息型长航程自主水下机器人，也是我国首个定型批量生产的自主水下机器人系统，目前已成熟应用3年以上。与国外同类AUV产品相比，信息型长航程自主水下机器人的特点可以概括为：智能、长期、可靠。

       智能是指可以按照用户指定的模式进行水下作业，可以是梳形搜索模式、也可以是遍历关键点搜索模式等。同时具备一定的在线自主识别能力，若发现特定目标，可以进行在线重规划，对疑似目标区域进行更精细的搜索作业。

       长期是指该型AUV可长时间在水下工作，连续工作时间可达5天以上，最大航程达1000公里以上。

可靠是指经过长达10多年的不断改进完善和试验考核，长航程信息型自主水下机器人系统已通过严格的可靠性试验，可以长期无故障运行。

技术水平

       国际先进

应用领域和范围

       海洋科学考察、深海矿藏开采、海洋石油钻井平台作业、海底管线的铺设和检查、水下结构物的检查和维修、救助与打捞、水电站大坝的检查与维修。

专利状态

       已取得专利7项，申请专利6项。

技术状态

       小批量生产、工程应用阶段

合作方式

       合作开发

投入需求

       1亿元

转化周期

       1年

预期效益

       信息型长航程自主水下机器人可以用于海底管线巡检、海洋环境检测、海上灾难救援和海洋科学研究等领域。有两种商业运行模式：一种是卖给客户，只提供基本的售后服务；预计目前国内市场年销售量在3～5套，年产值15000万元。另一种是提供长期、短期等各类租赁服务，获取客户所需的海洋环境数据；此项业务具有更加广泛的需求，预计年租赁时间可达6个月以上，年产值3000万元以上。