隨著海洋探測與開發(fā)的不斷深入，對具有自主導(dǎo)航能力的水下機器人的需求越來越大。在深海復(fù)雜環(huán)境中，單一的傳感器設(shè)備都無法滿足高精度自主導(dǎo)航的要求，而采用多傳感器信息融合和優(yōu)化濾波算法成為必然的選擇。通過對水下自主機器人組合導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究，為其向更廣闊、更長程、更復(fù)雜的工作海域發(fā)展提供強有力的保證，這必將大大推動我國乃至世界水下自主機器人導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展。

近期，沈陽自動化研究所牽頭研制的“海鯨 1000”AUV完成了最大工作深度、最大航行速度、多種載荷搭載能力等指標驗證，完成了溫躍層智能跟蹤觀測、湍流自主觀測、中尺度渦自主觀測等功能驗證和試驗性應(yīng)用。 實現(xiàn)了無故障連續(xù)航行，航程均超過合同規(guī)定的技術(shù)指標。

自主式水下航行器(AUV)是水下無人航行器(UUV)的一種。水下無人航行器(UUV)技術(shù)無論在軍事上、還是民用方面都已不是新事物，其研制始于50年代，早期主要用于海上石油與天然氣的開發(fā)等，軍用方面主要用于打撈試驗丟失的海底武器(如魚 雷)，后來在水 雷戰(zhàn)中作為滅雷具得到了較大的發(fā)展。

80年代末，隨著計算機技術(shù)、人工智能技術(shù)、微電子技術(shù)、小型導(dǎo)航設(shè)備、指揮與控制硬件、邏輯與軟件技術(shù)的突飛猛進，自主式水下航行體(AUV)得到了大力發(fā)展。由于AUV擺脫了系纜的牽絆，在水下作戰(zhàn)和作業(yè)方面更加靈活，該技術(shù)日益受到發(fā)達國家軍事海洋技術(shù)部門的重視。

“海鯨2000”AUV是由中科院“南海環(huán)境”戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和國家重點研發(fā)計劃“深海關(guān)鍵技術(shù)與裝備”重點專項聯(lián)合支持,面向海洋環(huán)境多參數(shù)、移動、立體持續(xù)觀測需求開發(fā)研制的一種新型觀測AUV系統(tǒng)?！昂ｖL2000”AUV重量約200公斤,設(shè)計續(xù)航時間不少于1個月,續(xù)航距離不小于2000公里,最大續(xù)航速度2節(jié)。

該AUV目前可攜帶溫鹽深儀、流速剖面儀、溶解氧測定儀、濁度計等物理和生化傳感器。“海鯨2000”AUV具有多種航行模式和自主觀測作業(yè)模式,滿足不同海洋環(huán)境特征的動態(tài)觀測需求。

溫鹽深剖面儀，是一種用來測定不同深度的海水水溫、鹽度的水體檢測儀器。主要由水中探頭和記錄顯示器及連接電纜組成：探頭，由熱敏元件和壓敏元件等構(gòu)成，與顛倒采水器一并安裝在支架上，可投放到不同深度;記錄顯示器，除接收、處理、記錄和顯示通過鎧裝電纜從海水中探頭傳來的各種信息數(shù)據(jù)外，還能起整套設(shè)備的操縱器功能。此設(shè)備可測定海洋不同水層或深度的海水水溫、鹽度、氧含量、聲速、電導(dǎo)率及壓力，用以研究海水物理化學性質(zhì)、水層結(jié)構(gòu)和水團運動狀況。

流速剖面儀是一種用于測量水速的水聲學流速計。其原理類似于聲納：ADCP向水中發(fā)射聲波，水中的散射體使聲波產(chǎn)生散射;ADCP接收散射體返還的回波信號，通過分析其多普勒效應(yīng)頻移以計算流速。 起初ADCP僅是RD Instruments公司于19世紀80年代推出的產(chǎn)品系列名稱，但如今已演變?yōu)橥惵晫W流速計的統(tǒng)稱。

ADCP內(nèi)的關(guān)鍵部件是壓電效應(yīng)換能器，用以發(fā)射和接收聲學信號。測量聲波的往返時間，將其乘以水中聲速即可粗略計算出散射體的距離;測量聲波的多普勒效應(yīng)頻移，則能計算出散射體在該聲束方向上的速度分量。因此，要測量速度三向量，需要至少三個換能器來產(chǎn)生三個不同方向的聲束。而在河流測速中，由于目標數(shù)據(jù)通常只含兩個速度向量(即忽略垂直于河岸的水速)，相應(yīng)地通常僅配備兩波束的ADCP。

濁度計可供水廠、電廠、工礦企業(yè)、實驗室及野外實地對水樣渾濁度的測試。 該儀器常用于飲用水廠辦理QS認證時所需的必備檢驗設(shè)備。濁度計的光學系統(tǒng)由一個鎢絲燈、一個用于監(jiān)測散射光的90°檢測器和一個透射光檢測器組成。儀器微處理器可以計算來自90°檢測器和透射光檢測器的信號比率。該比率計算技術(shù)可以校正因色度和/或吸光物質(zhì)(如活性炭)產(chǎn)生的干擾和補償因燈光強度波動而產(chǎn)生的影響，可以提供長期的校準穩(wěn)定性。光學系統(tǒng)的設(shè)計也可以減少漂移光，提高測試的準確性。

溶解氧測定儀是測定水中溶解氧的裝置，工作原理是氧透過隔膜被工作電極還原，產(chǎn)生與氧濃度成正比的擴散電流，通過測量此電流，得到水中溶解氧的濃度。根據(jù)濃度不同，隔膜電極分為極譜式和原電池式兩種類型。

極譜式隔膜電極以銀-氯化銀作為對電極，電極內(nèi)部電解液為氯化鉀，電極外部為厚度25-50μm的聚乙烯和聚四氟乙烯薄膜，薄膜擋住了電極內(nèi)外液體交流，使水中溶解氧滲入電極內(nèi)部，兩電極間的電壓控制在0.5-0.8V，通過外部電路測得擴散電流可知溶解氧濃度。原電池式用銀作陽電極，鉛作陰電極。陽電極和銀電極浸入氫氧化鉀電解池中，形成兩個半電池，外層同樣用薄膜封住。溶解氧在陽極被還原，產(chǎn)生擴散電流，通過測定擴散電流可得溶解氧濃度。

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