海洋调查系统中必不可少的AUV（自主式水下潜器）

AUV介绍

AUV的全称为自主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV)，是一种综合了人工智能和其他先进计算技术的任务控制器，集成了深潜器、传感器、环境效应、计算机软件、能量储存、转换与推进、新材料与新工艺、以及水下智能武器等高科技，军事上用于反潜战、水雷战、侦察与监视和后勤支援等领域。

AUV功能

AUV在民用领域，可用于铺设管线、海底考察、数据收集、钻井支援、海底施工，水下设备维护与维修等；在军用领域则可用于侦察、布雷、扫雷、援潜和救生等。由于无缆水下机器人具有活动范围不受电缆限制，隐蔽性好等优点，所以从60年代中期起，工业界和军方开始对无缆水下机器人发生兴趣。

水下安保& 监督应用	海洋学应用	水文测量学应用
应用： 水下监督 水下扫雷 快速环境评估 反潜艇训练 搜救 港口安保	应用： 科学研究 海洋调差 3D CTD成图 应急调查 水下机器人 AUV训练平台	应用： 水道测量调查 水下搜索、成图 清淤前/后监控 水下考古 海底成图
典型可选项： 水声Modem 侧扫声纳 数字相机+LED DLV 声速计 前视声纳 高精度INS	典型可选项： 水声Modem CTD 水质传感器 浊度计 散射计 荧光剂 单波束测深仪	典型可选项： 水声Modem 侧扫声纳 多波束测深仪 DLV 声速计 前视声纳 高精度INS 长基线

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AUV的类型

根据重量的不同可把AUV划分为：

微型、迷你型、小型、中型以及大型五类。

1	迷你型AUV的重量为20-100 kg.航程区间0.5~ 400海里。比较知名的迷你型AUV有REMUS 100 Seal ion(BlueFin 9) .Gavia ,Sea Glider. SlocumGliderI / I以及Spray Glider。
2	重量在100~ 500 kg之间的航行器属于小型AUV，典型代表是日本的AQUA EXPLORER 2。
3	中型AUV的重量为500-2000 kg,其典型代表是ARCS(加拿大).REMUS6000(美国)。
4	中型AUV的重量为500-2000 kg,其典型代表是ARCS(加拿大).REMUS6000(美国)。

图中即AUV的分类图

AUV协同导航定位作用

对于在水下完成工作的无人航行器来说，水下高精度导航是完成任务的关键。但就当前的发展而言，水下导航问题仍然是无人水下航行器所面临的主要技术挑战之一。导航系统必须提供远距离及长时间范围内的精确定位、速度及姿态信息，受体积、质量、能源的闲置及水声介质的特殊性、隐蔽性等因素的影响，实现航行器的精确导航是一项艰难的任务。

传统的航位推算算法是自主导航中比较常用的导航算法，其通过将机器人的速度对时间进行积分来获得机器人的位置信息，在低速、长时间航行情况下，但这样将会产生很大的定位误差，不适合AUV的使用;而另一种惯性导航系统INs中机器人的位置信息的获取则是通过加速度对时间两次积分，但由于惯性导航系统的位置漂移致使导航精度难以满足AUV实际工作的需要。

通过长期的实验和研究，多AUV协同导航可以实现AUV在水下的高精度导航。多AUV协同导航是指多AUV间进行测距与通信，实现导航信息共享和相互修正，进而提高AUV编队导航精度。

在协同导航定位过程中，领航AUV按照预先约定的时间间隔向外发射固定频率的声信号脉冲，间隔一段时间后，通过水声通信装置广播领航AUV自身位置。跟随AUV接收到声信号脉冲和领航AUV位置后，由声信号脉冲解算出相对距离，将位置和距离信息同自身航推结果进行数据融合，从而达到协同定位的目的，协同导航定位的关键是相对距离的确定。

协同导航具有如下优势1）可通过系统中其它平台的高精度导航信息，提高低精度运动平台的导航精度;(2）可以利用部分平台的有界定位误差的导航能力，通过信息共享使各平台都具有误差有界的定位能力;( 3 )当某平台由于传感器或环境因素丧失独立导航能力时，协同导航可以在一定程度上恢复其导航能力。“协同导航”相对“各自为战”的导航方式，能实现平台间的导航资源共享，具有比独自导航更优的性能。协同导航成为未来五十年解决水下中间层区域多AUV高精度导航的重要方法。

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国内AUV的发展历史

围绕深海资源探测和海底目标搜索等需求, 我国从 20 世纪 90 年代初开始深海 AUV 的研制工作。

CR-01

90 年代中期, 中国科学院沈阳自动化研究所联合国内相关单位成功研制我国第 1 台 1000 米级 “探索者” AUV。在此基础上，联合国内牵头与俄罗斯合作研制成功我国第 1 台 6000 米级 “CR-01” 以及“CR-02” 两型深海 AUV，其中 “CR-01” 在太平洋多金属结核调查中成功的应用，当时达到了国际先进水平。

潜龙一号

潜龙二号

潜龙三号

“十二五” 期间, 在国家海洋局和中国科学院的大力支持下，沈阳自动化研究所面向深海资源调查和海洋科学研究的需求, 分别构建了 “潜龙” 系列深海 AUV 和 “探索” 系列 AUV 两个技术体系，其中潜龙系列 AUV 主要用于深海资源勘查, 主要包括: 6000 米级 “潜龙一号”、4500 米级 “潜龙二号” 和“潜龙三号”; “探索” 系列 AUV 主要用于海洋科学研究，主要包括: “探索 100”、“探索 1000” 和 “探索4500”，其中 “探索 4500” 是 4500 米级深海 AUV，主要用于冷泉区科学调查。

也是在 “十二五” 期间, 哈尔滨工程大学完成了 1000 米级智水 -IV 的研制，天津大学完成了 2000 米级海底勘测 AUV 的研制[20].与浅水 AUV 的动力下潜方式不同, 出于节能的目的，我国深海 AUV 多采用无动力下潜方式到达海底。

悟空号

哈尔滨工程大学“全海深无人潜水器AUV关键技术研究”项目组顺利完成第三阶段深海试验，在国家深海基地管理中心组织的西太平洋深海科考航次中，“悟空”号全海深AUV进行了5000米级深潜和7000米级深潜，最大下潜深度达到7709米，创造了我国无人无缆潜水器AUV下潜深度的新纪录（原最大潜深纪录为5213米）。这也是继俄罗斯“勇士-D”AUV后，AUV潜深的世界第二深度。