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【詳解】深海探測技術研發和展望 | 附:深海探測技術體系構成圖

2019-05-05 11:35作者:丁忠軍,任玉剛等


深海探測技術研發和展望

《海洋開發與管理》2019年第4期

摘要:深海探測是人類實現可持續發展的戰略途徑和重要手段。為加快我國開發利用深海資源的 進程,文章系統梳理深海探測技術及其研發,分析關鍵性深海探測技術,并提出深海探測技術的發 展趨勢。研究結果表明:全球積極研發深海探測技術,主要包括載人潛水器等深海運載器探測技 術,聲學、光學、電磁學和熱學等深海傳感探測技術以及生物、海水和巖芯等深海取樣探測技術;我 國也取得一系列研究成果,但技術水平和產業化水平總體較落后;精確、可靠和高效深海探測的關 鍵性技術主要包括深海光學通信技術、深海導航定位技術、深海動力能源技術和深海裝備材料技 術,亟須技術攻關;未來深海探測技術將向體系化、協同化和智能化方向發展。

海洋是 人 類 生 命 的 起 源,以 其 豐 富 的 水 體 資 源、礦產資源和生物資源支撐人類的永續發展。由 于深海具有可視性差、水壓力大和地形復雜等特殊 屬性,人類對于深海的認知嚴重不足。隨著我國對 自然資源實施戰略規劃和統一管理,我國致力于全 面發展深海探測技術,提高對深海的科學認知,為 實現可持續發展目標打下堅實基礎。

一、深海探測技術及其研發

深海探測技術特指在深海領域通過傳感或取 樣手段獲取海洋或海底特定地區單一時刻數據的 技術(圖1)。

1.1 深海運載器探測技術

深海運載器是攜帶各種電子設備、機械裝置或 專業人員,快速和準確地到達各種深海環境,進行 精確探測和科學研究的裝備平臺。深海運載器分 為載人潛水器(HOV)和無人潛水器(UUV)2個大 類,其中無 人 潛 水 器 又 可 細 分 為 無 纜 自 治 潛 水 器 (AUV)和纜控潛水器(ROV),近年來迅速發展的 水下滑翔機(Glider)通常被劃分到無纜自治潛水器 序列中[1-4]。作為綜合性的水下機動平臺,深海運 載器自身配置探測設備開展精確探測,還可具有針 對性地配置其他高精尖探測設備開展原位探測,是 目前深海探測技術領域的“集大成者”,具有全面的技術特點,是深海探測技術的發展熱點。 1890年,全球首艘水下運載器(Argonautthe First)誕生。20世紀60年代,法國成功研發首臺配 置推進器的水下運載器。同期,全球首艘載人潛水 器“曲斯特I”號由美國研發并海試成功,最大下潛 深度為10916m,創造全球最大下潛深度記錄[1-3]。 在此基礎上,以美國“阿爾文”號為代表的現代 載人潛水器逐漸發展,并幫助人類開展一系列深海 探險活動。“阿爾文”號具有人眼觀測、高清攝像和 聲學掃描等先進探測手段,具備化學傳感、生物調 查和地質取樣等能力,為美國在全球載人潛水器領 域占據領先地位奠定基礎。“阿爾文”號執行了眾 多重要任務,比較典型的是1966年成功執行軍方失 事墜海氫彈的緊急探測和打撈任務,轟動軍事界; 1977年首次搭載人員在加拉帕戈斯斷層帶發現和 證實海底熱液區,并開展海底地質環境和生物群落 等相關科學考察,獲取寶貴的第一手數據;1979年 在東太平洋的中洋脊首次發現高溫黑煙囪。迄今 為止,“阿爾文”號已完成超過5000次下潛任務,是 全球范圍內應用最多的載人潛水器。 在“阿爾文”號的影響下,許多國家陸續開始研 發載人潛水器。日本“Shinkai6500”號最大下潛深 度為6527 m,配置三維成像聲吶、可旋轉式采樣 籃、高清攝像機、CTD 傳感系統和導航定位系統等 先進探測 設 備,對 錳 結 核、熱 液 沉 積 物、鈷 結 殼 和 6500m以深的大斷層開展科學調查,并首次探測 到并獲取古老的鯨魚骨骼及其寄生貽貝的數據,目 前已下潛超過千次[4]。 俄羅斯于1987年研發6000米級“和平”系列 載人潛水器 (MIR1 和 MIR2),可持續開 展 長 達 20h的下潛和探測工作,工作能量是美國“海涯”號 和法國“鸚鵡螺”號的2倍,并具有高機動性,水下瞬時速度可達5kn [5]。“和平”系列載人潛水器在印 度洋、太平洋、大西洋和北冰洋完成數千次科學考 察任務,尤其是完成“共青團”號核彈潛艇的核輻射 探測、“泰 坦 尼 克”號 沉 船 的 搜 索 和 視 頻 拍 攝 以 及 “北極-2007”海洋調查等任務[6],充分展示其卓越的 技術能力。 以法國、德國和英國為代表的歐洲國家在載人 潛水器研發方面也具有較強的基礎和實力,其中較 著名的是法國研發的“鸚鵡螺”號6000米級載人潛 水器,具有本體重量輕和能夠水下強機動等優異的 技術特點,此外配置1臺小型水下運載器,可實現多 維度深海探測,目前完成深海資源勘探、環境調查 和軍事搜救等任務超過千次。 在國家“863”專項的支持下,中國船舶重工集 團公司第七○二研究所、中國大洋礦產資源研究開 發協會、中國科學院沈陽自動化研究所和中國科學 院聲學研究所等單位聯合研發我國首臺7000米級 “蛟龍”號載人潛水器。“蛟龍”號于2012年成功下 潛至7062 m,是全球下潛最深的科學作業型載人 潛水器;配置高分辨率側掃聲吶、水聲通信和信號 處理系統以及原位地質力學測量、熱液保真取樣、 溫度測量、微生物取樣、多參數化學傳感器和小型 鉆機等先進設備,深海探測能力強大[7-8]。此后,我 國完成4500米級載人潛水器的研發和海試,充分 吸取“蛟龍”號前期設計和應用中的經驗和教訓,同 時大幅度增加本土化設計,實現自主創新。

1.2 深海傳感探測技術

1.2.1 深海聲學傳感探測技術

深海聲學傳感探測技術利用聲波傳遞過程中 入射聲波與反射聲波在頻率、時間或強度上的差異 開展深海探測,可分為超短基線定位技術、聲學多 普勒測量技術和沉積物聲波采集技術等,被廣泛應 用于深海數據獲取、導航定位和目標探測等[9],具有 代表性的有側掃聲吶探測技術、多波束探測技術、 合成孔徑聲吶成像技術和淺地層剖面測量技術。

(1)側掃聲吶探測技術通過實時圖像探測海底 地貌,可實現超視距觀察、目標搜索和障礙物躲避。 該項技術誕生于“二戰”期間,主要被應用于軍事領 域;20世紀60年代英國研發全球首臺民用側掃聲吶系統,被廣泛應用于科學研究;美國、法國和挪威 等國家陸續研發 EdgeTech系列和 Klein系列等多 型產品,處于全球壟斷地位。我國于20世紀70年 代開展側掃聲吶的系統研究,中國科學院聲學研究 所、哈爾濱工程大學、西北工業大學和華南理工大 學等單位研發 SGP型和 CS-1型等設備,但技術水 平總體較落后,且尚未實現產品化。

(2)多波束探測技術利用海底反向散射的聲學 機理,實現大深度海底底質形貌的信息獲取和圖像 構建,基于多普勒效應的流速測量傳感器可用于測 量深海海流剖面。目前全球對深海流場了解甚少, 深海流場測量具有重要的科學價值。挪威、美國、 德國和丹麥等國家在多波束探測技術研究和應用 領域全球領先,并完成產業布局,以豐富的產品類 型和先進的技術指標,處于全球壟斷地位。我國多 波束探測 技 術 研 究 仍 較 落 后,僅 有 哈 爾 濱 工 程 大 學、中國科學院聲學研究所、中國船舶重工集團公 司第七一五研究所和浙江大學等單位開展相關系 統研究,目前已完成多型淺水型多波束測深聲吶的 研發,但尚未實現產品化。

(3)合成孔徑聲吶成像技術利用聲吶陣列向下 方發射扇形波束,以小孔徑聲基陣的勻速直線運動 虛擬大孔徑聲基陣,對深海環境進行超視距觀察, 可搜索目標和躲避障礙物。該項技術起源于陸地 雷達成像技術,是聲吶成像技術熱點之一。目前歐 美國家在相關研究和應用方面全球領先,如法國、 挪威和美國等國家陸續研發 SHADOWS、HISAS 和4400SAS等產品。我國于20世紀90年代開始 由中國科學院聲學研究所和中國船舶重工集團公 司第七一五研究所開展大量研究,于2005年成功海 試首臺具有自主知識產權的合成孔徑聲吶,目前蘇 州桑泰海洋公司的相關技術和產品已達到國際先 進水平。

(4)淺地層剖面測量技術利用2組指向成交的 聲學換能器陣列,在航向線上構建測深剖面帶,通 過條帶上每個點的高分辨率深度值測量地形。淺 地層剖面儀于20世紀40年代開始研發,并于60— 70年代實現產業化;21 世紀以來,隨著電子控制、 傳感檢測、信號處理和云計算等技術的飛速發展,挪威和美國處于全球領先地位,具備絕對實力。我 國于20世紀70年代開展淺地層剖面儀的研究工 作,并取得一定的成果,但與國外同類型產品相比, 技術可靠性和成熟度仍較低。

1.2.2 深海光學傳感探測技術

深海光學傳感探測技術主要根據光在水體中 傳輸的特性和規律以及水體物質相互作用的機理, 實現深海目標識別和水下通信[10],具有代表性的有 水下光學傳感技術、光纖水聽技術、水下激光通信 技術和水下光學成像技術。

(1)水下光學傳感技術基于光源發出的光與水 體物質的吸收散射等相互作用,通過檢測特征光譜 波長的 大 小 和 強 弱,反 演 物 質 種 類 和 含 量。美 國 MBARI海洋研究所是將拉曼光譜技術應用于深海 探測的先驅,已在天然氣水合物探測、熱液探測和 碳循環研究等方面取得顯著成果,此后德國和法國 都開展相關研究。“十一五”期間,在國家“863”專 項的支持 下,中 國 海 洋 大 學 研 發 拉 曼 光 譜 探 測 系 統,中國船舶重工集團公司第七一七研究所、武漢 理工大學和武漢大學等單位也在光電探測領域開 展部分研究。

(2)光 纖 水 聽 技 術 將 水 聲 振 動 轉 換 為 光 學 信 號,并通過光纖傳輸至信號處理系統,實現信號提 取。該項技術是全球熱點技術,美國、英國和法國 等國家已開展大量研究。美國于20世紀70年代最 早開展相關技術研發,1983年首次完成海試,1988年 完成光纖水聽系統(AnOpticTowedArray)的探測 試驗,目前大多數新型軍用潛艇均采用光纖水聽器 陣列技術;1998年英國開展水聽聲吶研究,2000年 與美國聯合研發成像系統,實現8km 和96個探頭 的水下傳感探測。我國光纖水聽技術研究起步較 晚,主要由哈爾濱工業大學、南開大學、中國船舶重 工集團公司第七一五研究所和武漢理工大學等單 位開展實際研究,已研發4元光纖水聽傳感陣列和 PGC光纖水聽聲吶傳感系統等,但技術水平總體較 落后。

(3)水下激光通信技術以激光為載體,通過不 斷的脈沖信號和數字編碼進行載波調制和解碼,實 現水下數據無線傳輸。美國、澳大利亞和日本等國家很早即開展相關研究,近年來發展迅猛,相繼突 破水下激光高速率數據傳輸技術,為相關應用奠定 基礎。2015年日本山梨大學采用波長為405nm 的 LD光源,在4.8 m 的清水中成功實現 1.45GB/s 的數據傳輸;2016年美國克萊姆森大學采用波長為 445nm 的 LD 光 源 和 OOK-OAM 調 制 模 式,在 2.96m 的水下成功實現3GB/s的高速率數據傳 輸。我國水下激光通信技術研究剛剛起步,主要由清 華大學、中國科學院自動化研究所、哈爾濱工業大學、 中國科學院上海光學精密機械研究所和浙江大學等 單位開展研究。2016年浙江大學采用波長為685nm 的紅色激光和32-QAM OFDM 調制模式開展水下激 光通信實驗,數據傳輸速率達到4.883GB/s。

(4)水下光學成像技術利用水下照明和攝像設 備獲取目標的圖像信息,可應用于深海勘探和環境 監測等領域。該項技術于1856年起源于英國,目前 挪威和美 國 在 相 關 研 究 和 應 用 方 面 全 球 領 先,如 OE14-408E系列和 MultiSeaCam1060等產品均 具備優異的技術性能。我國主要由哈爾濱工程大 學、浙江大學和中國科學院西安光學精密機械研究 所等單位 開 展 研 究,但 仍 處 于 技 術 研 發 和 試 驗 階 段,尚未有成熟化的產品,相關設備主要依靠采購。

1.2.3 深海電磁學傳感探測技術

深海電磁學傳感探測技術通過電磁學方法獲 取深海場源的電磁場值,并通過對斷面的反演實現 地下電性分布探測。美國和英國對深海電磁學傳 感探測技術的研究全球領先,并已實現產業化,為 相關企業提供實質性的服務[11]。我國相關研究較 落后,開展研究的單位也較少,中國地質大學研發 海洋大地電磁采集站,但尚未實現產品化。

1.2.4 深海熱學傳感探測技術

深海熱學傳感探測技術利用熱敏元件感知和 測量深海沉積物參數,可為海區地球動力、海底熱 液活動和大陸邊緣沉積盆地的演化以及油氣水化 合物資源的評價等研究提供重要的基礎數據。 美國 WHIO 海洋研究所、MBARI研究 所、華 盛頓大學和明尼蘇達大學等對深海熱學傳感探測 技術開展大量研究,利用熱電偶傳感器 (Hobo 和 Vemco)在東太平洋熱液區獲取400℃熱液噴口的原位測量數據,并利用鐵合金封裝的J型熱電偶傳 感器測量深海熱液噴口溫度。 我國浙江大學、中國科學院海洋研究所和原國 家海洋局 第 二 海 洋 研 究 所 等 單 位 開 展 相 關 研 究。 浙江大學探索深海熱液區原位溫度的長時序探測, 并取得一系列研究成果;2014年“蛟龍”號分別搭載 由國家深海基地管理中心和浙江大學研發的溫度 梯度儀成功完成海試,并獲取海底溫度的原位測量 數據。

1.3 深海取樣探測技術

1.3.1 深海生物取樣技術

深海生物取樣技術在早期科學調查中被普遍 應用,實現對海洋浮游生物和海洋底棲生物樣品的 采集,采集工具主要有拖網、采水器和采泥器等[11]。 其中,由6 位 通 道 轉 閥 控 制 的 自 動 微 生 物 取 樣 器 (AMS)可很好地采集熱液體中的無污染微生物樣 品;由球閥控制的多瓶取樣器(WHATSII)可實現 4個取樣瓶同步的樣品采集;微生物長時序自動取 樣器(OsmoSampler)可實現長達3年的連續樣品 采集,但采集速率易受海底溫度等因素的影響。

1.3.2 深海海水取樣技術

深海海水取樣技術利用采水器設備以及電力 和機械等 控 制 方 式,在 一 定 深 度 實 現 海 水 樣 品 采 集。美國和日本等國家開展相關研究并取得代表 性成果:哥倫比亞大學研發深海氣密采水器(Aqua LAB),可分析示蹤氣體、序列采集海水樣品和高保 真短期采集海水樣品,單個海水樣品的最大容量為 1L,最多可采集50個,采集深度達6000m;華盛頓 大學研發通過機械手觸發的采水器(Lupton),并在 海底熱液區完成數次科學調查;東京大學研發利用 泵和多通道轉閥實現旋轉式海水樣品采集的設備, 每次可采集5個海水樣品序列;北海道大學研發搭 載在深海運載器上的氣密采水器(WHATII),用于 采 集 海 底 熱 液 口 的 海 水 樣 品,最 大 工 作 水 深 為4000m。 為提供高質量的氣密海水樣品,美國羅得島大 學和 WHIO 海洋研究所共同研發搭載在無纜自治 潛水器上的氣密采水器,單個海水樣品的容量只有 20ml,每次下潛可采集 8 個氣密不保壓的海水樣品。美國 MBARI研究所研發搭載在無纜自治潛水 器上的主動式大容量采水器(GulperSampler),可 在2s內快速采集海水樣品,單個海水樣品的最大 容量為2L,最多可采集10個。 此外,美國 WHIO 海洋研究所吸收前期采水器 的優點,研發搭載在載人潛水器上的保壓采水器。 采用2個獨立腔室的結構,其中1個腔室預先填充 氮氣作為儲能室,確保海水樣品始終保持壓力平衡 狀態,同時采用電機觸發的設計方案,使海水樣品 采集過程更加自動化。

1.3.3 深海巖芯取樣技術

深海巖芯取樣技術通過沖擊、射入和鉆機等方 式采集巖芯樣品,目前已被廣泛應用。

(1)保壓取芯器(PCS)。保壓取芯器以液壓驅 動單元為動力,利用其自重和自由落體運動采集巖 芯樣品,并利用鋼纜回收,由取樣管、球閥組件、動 作筒組件、鎖機構、蓄能器和管路組件6個部分組 成。保壓取芯器長為1.5m、直徑為99mm、最大承 壓能 力 為 69 MPa,采 集 巖 芯 樣 品 的 最 大 直 徑 為 43mm、最大長度為990mm,存在采集巖芯樣品直 徑較小以及無法在不降壓的條件下將巖芯樣品取 出的問題。

(2)保壓取芯筒(PCB)。與其他巖芯樣品采集 設備相比,保壓取芯筒的保壓性能較好,但結構較 復雜。美國的DSDP-PCB、ESSO-PCB和Christensen- PCB的設計結構基本相同,均采用雙管單動式。與 保壓取芯 器 相 比,保 壓 取 芯 筒 的 長 度 較 長 (4.5~ 10.0m),通常須配置較大的卸壓采氣設備,且須切 割巖芯樣品以封裝保存。

(3)HYCINTH 系統。HYCINTH 系統是為天 然氣水合物沉積物和深海生物而特殊設計的巖芯 樣品采集系統,根據不同的海底地質條件,目前已 研發沖擊式取樣器(FPC)和旋轉式取樣器(HRC)。 其中,沖擊式取樣器的最大采集深度為1m,采集巖 芯樣品直徑為57mm,保壓能力為25 MPa;旋轉式 取樣器的最大采集深度為lm,采集巖芯樣品直徑 為51mm,保壓能力為25MPa;二者采集巖芯樣品 后的操作相同,即通過翻板閥實現高壓腔室密封。

(4)運載器取芯器。隨著深海運載器的廣泛應用,依托其精確作業的特點,多類型基于深海運載 器的巖芯樣品采集設備快 速 發 展。1991 年 “阿 爾 文”號搭載取芯器(HSTR)采集直徑為480 mm 的 巖 芯 樣 品,受 到 廣 泛 關 注;1995 年 美 國 Harbor Branch海洋研究所研發7000米級運載器取芯器, 并搭載在纜控潛水器(Magellan)上成功海試;俄羅 斯基于深海運載器的取芯器具有大功率和大強度 等優點,可在花崗巖和玄武巖等硬巖上采集巖芯樣 品;英國、法國和日本等國家的載人潛水器均配置 巖芯樣品采集設備,并完成多次采集作業。

二、關鍵性深海探測技術

由于深海具有可視性差、水壓力大和地形復雜 等特征,人類對深海的認知極其有限,深海探測技 術的研究和應用也極具挑戰性。為實現精確、可靠 和 高 效 的 深 海 探 測,亟 須 開 展 關 鍵 性 技 術 攻關[12-13]。

2.1 深海光學通信技術

目前深海探測主要以水聲載波的方式進行信 息交互,受海水介質的制約,聲學通信數據傳輸的 極限速率僅為1500m/s,同時存在數據損耗大、環 境噪聲大以及受水體折射和漫反射多徑效應影響 等問題,導致通信質量較差和穩定性較低。以人工 智能和大數據處理為代表的新一代深海探測技術 亟須突破通信“瓶頸”。 光學通信具有傳輸速率高(GB/s級別)、無線、 方向性好和隱蔽性強等優勢,可彌補聲學通信的諸 多不足,是深海探測技術發展的“命脈”。未來深海 探測的水上部分可采用電磁通信技術,水下部分可 采用光學通信技術,實現各平臺和傳感器之間以及 海-空-天之間高速和穩定的數據傳輸。

2.2 深海導航定位技術

導航定位技術在深海探測技術體系中占有重 要地位,直接反映水下作業的精確性和安全性,主 要分為慣 性 導 航、聲 學 導 航 和 海 洋 地 球 物 理 導 航 3種技術類型。

(1)慣性導航是最基本的導航定位系統。受海 水介質的制約,水下電磁波衰減嚴重,慣性導航系 統僅能在入水前根據初始點推算導航定位,而無法 實時反饋和修正位置信息,隨著作業距離和時間的累計不可避免地存在偏差,須回到水上調整,極大 地影響深海探測效率,且無法實現精確作業。

(2)聲學導航利用信標發射和接收聲學信號, 通過一定 的 算 法 推 算 導 航 定 位,通 常 分 為 長 基 線 (LBL)、短基 線 (SBL)和 超 短 基 線 (USBL)3 個 類 型。受海水介質的制約,聲學導航系統存在嚴重延 遲、易受干擾和易暴露等問題。

(3)海洋地球物理導航的誤差與作業距離和時 間無關,具有精度高、受限少和隱蔽性強等優勢,是 目前全球研究熱點。 隨著光學傳感技術的進步,深海光學導航定位 技術越來越引起全球各國的重視,SLAM 導航系統 迅速興起,通過識別和提取采集到的聲吶圖像和數 字圖像的特征點,實現深海探測定位和環境地圖合 成,有望產生革命性成果。

2.3 深海動力能源技術

由于存在燃料補充、廢氣排放和壓力承受等困 難,深海探測對動力能源提出更高的要求。深海動 力能源技術既要突破耐高壓、耐低溫和耐腐蝕等難 點,又要實現高穩定性、高安全性、高可控性、高容 量和低成本等目標,是未來深海探測的關鍵性技術。 目前深海探測的動力能源主要包括鉛酸電池、 銀鋅電池、鎳基電池、鋰電池、燃料電池、核能、海洋 溫差能和柴油等。其中,銀鋅電池是普遍采用的動 力能源,具有比功率、比能量、安全性和穩定性均較 高的優點,但也存在充電次數有限、壽命短和成本 極高等缺點;鋰電池是目前綜合性能最好的動力能 源,具有電壓高、能力強、壽命長和充電快等優點, 我國4500米級載人潛水器已采用鋰電池供電的技 術方案。 大型軍事潛艇通常采用小型核能裝置或封閉 循環柴油機提供動力能源。核能具有無限續航、安 全性高和連續工作時間長等優點,可有效解決深海 探測動力能源持續供給的問題,發展前景廣闊。

2.4 深海裝備材料技術

綜合考慮使用成本和加工難度,目前全球普遍 選擇不銹鋼或鍍層鋁合金作為深海探測裝備的主 材,耐壓殼通常采用不銹鋼。這些材料造價適中, 但密度較大,極大地增加裝備的整體重量,使搭載設備受限。鈦合金具有密度低、強度高和耐腐蝕等 優點,但價格昂貴且加工困難,難以廣泛應用于深 海探測裝備。 以碳纖維和多孔結構為特征的復合浮力材料 是深海探測裝備的理想材料。日本將2種不同大小 的中空玻璃微球添加到環氧樹脂中,融合得到高強 度和低 比 重 的 復 合 泡 沫 塑 料,并 應 用 于 “Shinkai 6500”號載人潛水器。 以陶瓷為基礎的復合材料具有超強的耐壓力 和天然的耐腐蝕力,且在同等耐壓條件下密度較低 和體積較小,可降低材料成本和防止結構老化。美 國“海神”號深海運載器即采用大量陶瓷復合材料, 其耐壓殼采用氧化鋁陶瓷作為基材,與采用純鈦合 金相比輕331kg;“海神”號于2009年成功下潛至馬 里亞納海溝10902m 深度,充分驗證其強大的耐壓 性能。

三、深海探測技術的發展趨勢

3.1 體系化

深海探測技術的進步使大范圍、高精度和準同 步的全球深海探測成為可能。深海探測技術的體 系化有助于獲取多學科、多尺度、立體化和長時序 的深海探測數據。基于海量數據,采用新理論、新 模型和新方法,促進深海動力環境、深海地球物理 場和深海工程地質等領域的科學研究。

3.2 協同化

深海探測的手段有限且成本極高,協同化作業 是新一代深海探測技術的發展方向。結合人工智 能、環境感知和通信控制等新興技術,在特定海區 大量布設以無纜自治潛水器為代表的深海運載器, 有望實現大規模和多平臺的組網作業,提高協同探 測能力。

3.3 智能化

2010年以來,以虛擬代理、決策管理、深度學習 和生物特征識別等為代表的人工智能技術備受關 注并蓬勃發展,已融入和改變人類的生活和生產。 在深海探測領域,可利用人工智能技術開展探測目 標的識別和提取、探測裝備的故障診斷和容錯控制以及深海環境的高效感知等,推動深海探測技術的全面智能化。