海洋观测利器-智能敏捷海洋立体观测系统

海洋科学的发展在很大程度上依赖于海洋观测仪器的技术水平，所有重大突破无一不是源于观测技术的重大创新。传统海洋观测手段的局限使得很多重要科技问题至今悬而未决，亟需提升快速、机动、高效地获取高时空分辨率海洋信息的能力，而发展和巩固这一能力的关键在于开发新型无人智能装备及其组网观测技术。

为实现广域、快速、立体、同步、高分辨率的观测，南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）海洋智能无人装备创新团队致力于构建新型海洋观测利器“智能敏捷海洋立体观测系统”（ISOOS，Intelligent Swift Ocean Observing System），实现空、海、潜无人系统的跨域协同，刻画海洋的三维立体结构。

现有的各种海洋观测平台各有优势，但均存在一定的局限性。以无人机、无人艇和自主水下潜器为代表的无人自主平台具备智能、灵活、快速、机动的特点，代表了海洋观测技术的前沿发展方向。但目前这些平台搭载传感器的类型和数量有限，单一平台无法满足海洋任务多样性的需求。虽然已有不少针对同类无人自主平台的组网观测研究，但在跨平台、跨域组网并形成敏捷、机动集成系统方面的应用实践仍处于起步阶段。在这方面抢得先机，对于促进我国海洋科技发展和海洋强国建设具有重大意义。

本文提出以“珠海云”智慧母船为载体，通过空、海、潜无人平台跨域协同组网，创新性地构建ISOOS。“珠海云”作为运载工具和控制中心，可根据任务需求携带大批无人机、无人艇、自主水下潜器等装备快速到达目标区域，并通过专用的布放回收装置实现无人装备的快速部署。母船部署到位后，在无人节点集群组网协同控制、跨域异构组网通信、时间同步与定位导航一体化、数据可视化与科考作业管理等关键部件的支撑下，可形成从空中4000米到水下1500米、水平覆盖160公里的跨域协同立体观测网。ISOOS将提供一种全新的海洋观测模式，具有深远的科学意义和广阔的应用前景。

在未来的工作中，将在次中尺度涡旋频发海域使用ISOOS对上层海洋进行快速立体扫描，以期揭开这一国际海洋学难题的神秘面纱。同时，计划使用ISOOS观测台风过境前、中、后期的海气状况，为揭示海洋与台风相互作用机理并改进台风强度预报提供一手资料。最后，可将ISOOS用于高精度海底地形测绘，为最终探明全球海洋的精细化海底地形开辟一条有效的技术途径。除此之外，ISOOS还可广泛应用于海洋环境监测、目标探测、应用搜救等领域，不仅解决国际前沿关键科学问题，而且服务于国家和地方的重大需求。

来源：Science Partner Journal、Ocean-Land-Atmosphere Research (OLAR)