无人艇5年4获国家科技进步和技术发明大奖！“精海号”已出第15号｜新科普( 二 ) 随着机器人和人工智能技术不

由于无人水面艇所处的水面环境十分复杂，不仅包含静态障碍物，同时受海况、其他舰船航行的影响，因此相比于无人机、无人驾驶汽车等，自主性成为其关键技术因素。可以说，其他无人系统自主性方面的技术并不适合无人水面艇。
上大无人艇团队科研人员举出几个技术难点。第一个关键技术就是“走得准” 。岛礁周边的水流紊乱，裂流、涡流很多，给无人艇带来很大干扰。比如声呐测绘，要求无人艇必须稳定地走直线。但岛礁的周边浪很大，走直线特别困难，这就需要用抗涌流的控制方法让它走得准。
那么正常情况下怎么抗涌流呢？例如，无人艇在岛礁周边测绘时，一个大浪过来，它会偏离原来航线。无人艇通过传感器，能测出它的偏移量，根据偏移量的大小施以一个反作用力，就能回到航线上。但如果这个浪过来之后造成一个偏移量，而下一个浪的大小还不知道，所以这个偏移量带有一定的盲目性，怎么办呢？解决办法就是通过无人艇上的传感器将自身姿态信息和周边的海浪信息收集起来，形成一个姿态空间，找到一种映射关系，从而控制无人艇的纠偏量，达到“走得准”的效果。
第二个关键问题是“避得开” 。无人艇对静态目标避障是很容易的，通过雷达、激光测定它的位置，用一定的算法就可以避开。但在海上时，除了礁石，还有很多正在航行的船舶，像这种避障怎么办？人在奔跑时，遇到另一个人跑过来，会估计自己的速度、方向，还会估计对方的速度和方向，然后通过大脑的判断和反应避开他。海上的船舶也是利用这个原理，通过无人艇上的传感器把对方的信息估算出来，通过双方的状态信息计算出误差锥，从而实现移动避障。
第三个关键技术是“收得回” 。因为无人艇的航行距离只有几百公里，如果进行远海航行作业，必须跟母舰配合着使用。可是在海上，三级、四级的海风是很常见的，无人艇作业完成之后，再回到母船是一件非常困难的事。大船晃得厉害，无人艇也晃得厉害，要让两边的吊钩结合对接，把无人艇吊上来，难度非常大。于是，无人艇带一个抛射的牵引绳，在回收的时候，将牵引绳自动抛到母舰甲板上面来，再通过引绳将无人艇收回。
除了这些关键技术外，影响无人水面艇作战效能和使用方式的因素还包括：无人水面艇的部署与补给、通用平台和模块化载荷、续航能力等。这些技术因素的突破，可大大拓展无人艇使用方式。

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【“精海号”背后，是年轻的爸爸和妈妈们】
“精海”寓意精卫填海的精神，更是精准执行海上任务的承诺。上海大学无人艇工程研究院这个年轻团队是国内成立的第一个水面无人艇专业研究机构，也是集机械、控制、通信、力学、材料、计算机等相关学科为一体的交叉研究中心。
据了解，自2009年起， “精海”无人艇团队常年坚持研发无人艇，从“精海1号”到“精海15号” ，从北到南32000多公里的海岸线和岛礁岸线，都遍布“精海”无人艇的身影。这些无人艇在南海、东海、南极等复杂海域，以及安保和国防等领域发挥了重要作用。
譬如2013年， “精海1号”随中国海事166海巡船赴南海巡航，探测南海海域，实现我国无人艇在南海第一次应用。
2014年， “精海2号”装备于“雪龙号”科考船，探测南极罗斯海，首次为“雪龙号”极地科考船在南极罗斯海找到锚地，并绘制了难言岛附近1∶5000大比例尺海图，助力国家极地战略。2015年， “精海3号”随“向阳红19”赴东海进行大范围海图测绘，填补了岛礁群海域、浅滩测绘空白。2016年， “精海3号”完成对南海七连屿岛礁海域探测。2017年， “精海3号”完成近海岸带综合地址调查。