“嵙?！毕盗械膹摹?”到“1”
2021年9月14日，山東科技大學(xué)建校70周年之際，兩艘插著中國國旗和山東科技大學(xué)校旗的智能無人船在校內(nèi)“小西湖”下水，自主航行到達(dá)預(yù)定起點，等待起航。當(dāng)“開始”指令下達(dá)后，兩艘智能無人船分別啟動自主航行，在水面完成了數(shù)字“70”的圖形繪制。
這次成功的“航行”，實現(xiàn)了山東科技大學(xué)自主研制智能無人船從“0”到“1”的突破，智能無人船團隊這艘科技“小船”也從“小西湖”開始起航，一步步成長起來。
“當(dāng)時我們海洋科學(xué)與工程學(xué)院僅成立一年，完全沒想到也根本不敢想有一天我們可以帶著自己研發(fā)的智能無人船走出‘小西湖’駛向南極?！被貞浧甬?dāng)時的場景，山東科技大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院青年教師王磊感慨萬分。
2022年上半年，團隊獲悉中國第39次南極考察任務(wù)開始啟動，便第一時間與中國極地研究中心取得聯(lián)系，同時向中心負(fù)責(zé)人展示了該學(xué)院在智能無人船艇技術(shù)與海洋測繪結(jié)合上取得的成果，經(jīng)過多番磋商，最終依托智能無人船團隊在海洋測量數(shù)據(jù)處理和多傳感器融合導(dǎo)航算法等方面的優(yōu)勢，拿下了南極考察有關(guān)水下地形測量的任務(wù)，實現(xiàn)了山科大海洋科學(xué)與工程學(xué)院服務(wù)國家重大需求“零的突破”。這也是學(xué)校首次承擔(dān)南極考察相關(guān)任務(wù)。
彼時，距離出發(fā)僅剩3個月的時間?！拔覀冋J(rèn)真對標(biāo)科考任務(wù)，分析極地環(huán)境可能遇到的各種問題，不斷完善設(shè)計方案。同時，為了更好應(yīng)對南極地區(qū)極寒的天氣，滿足無人船抗風(fēng)浪的要求，我們沒日沒夜地泡在碼頭進(jìn)行反復(fù)測試，盡可能模擬會遇到的各種場景?！蓖趵诟嬖V記者，短短3個月時間，“嵙?！毕盗兄悄軣o人船便打造成功，通過自主研發(fā)設(shè)備控制模塊、導(dǎo)航模塊等四個模塊，研發(fā)北斗多天線定位定姿與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，實現(xiàn)了自主航行控制、實時數(shù)據(jù)傳輸，顯示了良好的性能，能適應(yīng)四級海況，勝任晝夜工作模式。
親自參與了智能無人船研發(fā)和海試的經(jīng)歷，王磊對自主研發(fā)的“嵙?！敝悄軣o人船有著充分的信心，對完成任務(wù)充滿底氣。2022年10月，王磊帶著雙備份的“嵙海一號”“嵙海二號”智能無人船踏上了山東科技大學(xué)的首次南極考察之旅，155天里，他借助智能無人船完成了南大洋兩個重點海域的水下地形勘測任務(wù)，高質(zhì)量、高要求、超額地完成了既定工作任務(wù)，取得了一批寶貴的數(shù)據(jù)成果。
為無人船裝上“智慧大腦”
“嵙海一號”“嵙海二號”在執(zhí)行南極考察任務(wù)的同時，山科大智能無人船團隊又開始了“嵙海”系列智能無人船的迭代升級。這次，他們要攻克的首個難題，是延長智能無人船的續(xù)航時間，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的集成度。
“‘嵙海一號’和‘嵙海二號’智能無人船采用純電模式，到達(dá)南極后我發(fā)現(xiàn)，受極寒天氣影響，它們的續(xù)航能力大打折扣，安全作業(yè)時間僅2小時，對作業(yè)效率會產(chǎn)生一定影響。”首次作業(yè)結(jié)束后，王磊第一時間向團隊進(jìn)行了問題反饋。帶著這樣的反饋，團隊開始了對智能無人船動力和能源供給方式的進(jìn)一步改進(jìn)，在原先高密度鋰電池基礎(chǔ)上增設(shè)汽油發(fā)電機，這次的升級使智能無人船安全續(xù)航時間由2小時增加到6小時。
此外，升級版的“嵙?！毕盗兄悄軣o人船還致力于為考察隊員減負(fù)。將船上的通信類設(shè)備進(jìn)行了系統(tǒng)集成，實現(xiàn)多模一體，操作人員在一個控制界面就可完成所有測量任務(wù)，無需一人盯著兩臺電腦、在三四個控制系統(tǒng)間反復(fù)切換。
經(jīng)過反復(fù)測試、修改、再測試，2.0版本的“嵙海六號”智能無人船正式誕生。相比“嵙海一號”“嵙海二號”等1.0版本的“嵙?！毕盗袩o人船，“嵙海六號”更加智能、更加聰明。2024年1月8日，海洋科學(xué)與工程學(xué)院青年教師楊繼超作為中國第40次南極考察隊員正式啟程，在51天的考察之旅中，他使用“嵙海六號”智能無人船累計完成110公里測線，超額完成了目標(biāo)任務(wù)。
時間來到“嵙海七號”的研發(fā)周期?！翱梢哉f，‘嵙海七號’完全就是一個新的船型，我們的設(shè)計初衷就是：減重、瘦身，讓原來必須借助吊車的智能無人船實現(xiàn)僅有兩名工作人員時也能順利下水?！焙Ｑ罂茖W(xué)與工程學(xué)院青年教師魏崢嶸介紹，通過高分子材料的助力，“瘦身”后的“嵙海七號”智能無人船船體由原先的180公斤降低到50公斤，續(xù)航能力和最高時速都得到了進(jìn)一步提升。
值得一提的是，“嵙海”系列智能無人船的發(fā)展過程也是逐步完成設(shè)備國產(chǎn)化替代的過程。“我們從第一艘智能無人船開始，就盡可能使用國產(chǎn)設(shè)備。雖然困難很多，但我們有信心克服。”王磊說，在“嵙海一號”“嵙海二號”智能無人船上就已搭載了國產(chǎn)多波束進(jìn)行測試，這也是國產(chǎn)多波束首次登陸南極大陸?！霸凇畭梁Ａ枴悄軣o人船上，我們又搭載了山科大自主研發(fā)的四天線位姿系統(tǒng)進(jìn)行測試，經(jīng)過三年的國產(chǎn)化過渡，如今‘嵙海七號’的國產(chǎn)化率幾乎達(dá)到百分之百?！?/p>
關(guān)于未來，智能無人船團隊也有著新的暢想和展望，“未來我們的發(fā)展方向會兼顧智能無人船譜系化和智能化，重點通過打造無人船的底層操作系統(tǒng)，為其配備一個‘智慧大腦’，進(jìn)而實現(xiàn)底層操作系統(tǒng)軟件的自主可控。”王磊透露，今年，“嵙海”系列智能無人船還將進(jìn)一步擴大應(yīng)用場景，執(zhí)行對西部某湖泊的水深測量任務(wù)。
“嵙?！毕盗兄悄軣o人船的發(fā)展歷程，無疑是青島海洋科技力量持續(xù)奮進(jìn)、蓬勃發(fā)展的生動注腳 ?！霸诮酉聛淼目蒲泄ぷ髦?，我們將以‘嵙海’系列智能無人船的持續(xù)迭代為重要契機，全力推進(jìn)高水平學(xué)科建設(shè)與科研平臺搭建，深度賦能海洋工程領(lǐng)域高層次人才培養(yǎng)，為青島海洋科技發(fā)展貢獻(xiàn)力量?！蓖趵谡f。（記者：楊琪琪）
