主持人：謝謝庫(kù)熱西局長(zhǎng)的講話，開(kāi)幕式到此結(jié)束!我們剛剛完成一個(gè)精彩的開(kāi)幕式，衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)，主管領(lǐng)導(dǎo)的致辭，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向，讓我們心情振奮，干勁十足，充滿自豪和對(duì)光明前景無(wú)比期待我很榮幸主持下面的主旨報(bào)告。接下來(lái)請(qǐng)大家聆聽(tīng)北京理工大學(xué)，中國(guó)工程院院士汪順亭的精彩報(bào)告。

　　汪順亭：各位來(lái)賓，大家上午好!我報(bào)告的題目是“導(dǎo)航定位技術(shù)在深海綜合開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用”。報(bào)告分四個(gè)方面的內(nèi)容：第一，水下導(dǎo)航技術(shù)在深海綜合開(kāi)發(fā)中的作用。地球表面70%以上的面積被海洋所覆蓋，在海洋面積當(dāng)中，深海占到88%，深海當(dāng)中蘊(yùn)藏中豐富的人類生產(chǎn)生活必需的油氣、開(kāi)產(chǎn)、生物基等資源，對(duì)這些資源的探測(cè)、開(kāi)發(fā)的深海裝備，必須具備精確的水下導(dǎo)航定位能力。在深海裝備當(dāng)中，有一類應(yīng)用非常廣泛的，也非常重要的深海探測(cè)裝備，就是勘查AUV。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)外不同類型的水下無(wú)人機(jī)多達(dá)140多種，勘查AUV有大型、中型、小型、微型的區(qū)別，前不久，馬航370失聯(lián)以后，美國(guó)出動(dòng)的勘查儀器就屬于中型的。民用型的AUV包括美國(guó)和挪威的兩個(gè)公司，在北海進(jìn)行勘探應(yīng)用，非常值得注意的一點(diǎn)是，這個(gè)為商業(yè)應(yīng)用和采購(gòu)，廣泛應(yīng)用于石油、天然氣等海洋勘探，是挪威的國(guó)防研究院和一個(gè)水聲導(dǎo)航設(shè)備公司聯(lián)合研制的，這個(gè)也說(shuō)明了在推動(dòng)民用和商業(yè)應(yīng)用的廣泛功能。水下導(dǎo)航技術(shù)，對(duì)勘查AUV精確觀測(cè)作業(yè)，實(shí)時(shí)控制，以及實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行，發(fā)揮著非常重要的作用。我們來(lái)看一下是什么樣的導(dǎo)航技術(shù)保證了它這樣的功能。這個(gè)框圖是配備的導(dǎo)航系統(tǒng)，叫做綜合慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，和它配套進(jìn)一步組合的是水聲測(cè)試設(shè)備，從它的導(dǎo)航箱可以看到，它有非常多的導(dǎo)航功能，對(duì)探測(cè)來(lái)說(shuō)，有一段功能是測(cè)繪數(shù)據(jù)，有一些軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，進(jìn)一步提高它的精度。

　　下面我們看一下國(guó)內(nèi)的情況，黨的十八大報(bào)告正式提出了，提高海洋資源探測(cè)能力，堅(jiān)決維護(hù)國(guó)家海洋權(quán)益，建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)的指導(dǎo)戰(zhàn)略，在國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃等許多重要規(guī)劃文獻(xiàn)當(dāng)中，也明確規(guī)定了深海裝備的研制任務(wù)。在這里面，水下導(dǎo)航技術(shù)在蛟龍?zhí)柍晒\(yùn)行和深海作業(yè)中，發(fā)揮了重要的作用，成功研制蛟龍?zhí)栔螅毙璞M快拓展新的深海探測(cè)開(kāi)發(fā)，深?？臻g站將是我國(guó)面臨的更加艱巨的深海探測(cè)裝備，深?？臻g站有所謂的一主兩輔組成，工具有AUV、RUV，這個(gè)是比蛟龍?zhí)柛鼜?fù)雜的工程，在這么復(fù)雜的工程當(dāng)中，導(dǎo)航技術(shù)是必須解決的關(guān)鍵所在。

　　下面介紹一下深?？臻g中的導(dǎo)航定位基礎(chǔ)，主要是水聲定位技術(shù)和慣性導(dǎo)航技術(shù)，在海面上開(kāi)放空間當(dāng)中，有多種導(dǎo)航手段可以利用，像各種各樣的衛(wèi)星導(dǎo)航，無(wú)線電導(dǎo)航，天文導(dǎo)航，地面導(dǎo)航和慣性導(dǎo)航等等，但是電磁波與光波是不能入手的，這就限制了很多導(dǎo)航手段在深海的應(yīng)用，而深海慣性導(dǎo)航可以在水下定位導(dǎo)航中發(fā)揮重要的作用，從上世紀(jì)七十年代開(kāi)始，由于海洋工程等多方面的推動(dòng)，發(fā)展已經(jīng)形成了三種水聲定位系統(tǒng)，就是長(zhǎng)基線、短基線、超短基線。長(zhǎng)基線它的載體是利用上面的升溫器，來(lái)測(cè)出載體的位置，但是它還是有很多的局限，我們還可以看到，如果這個(gè)載體是不動(dòng)的，它的位置也不好確定，但是如果是運(yùn)動(dòng)的載體，探測(cè)的信息也會(huì)滯后，這樣也影響它的定位準(zhǔn)確性。從這里面我們還可以看到一個(gè)情況，水聲定位雖然沒(méi)有直接應(yīng)用導(dǎo)航信息，但是深水標(biāo)是靠水面的GPS解決的，所以它也是間接應(yīng)用的導(dǎo)航信息。從國(guó)外出現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航之后，就出現(xiàn)了怎么樣把衛(wèi)星導(dǎo)航信息轉(zhuǎn)到水下應(yīng)用的研究，這里舉個(gè)例子，它是鋪設(shè)在水面上的四個(gè)浮標(biāo)，每個(gè)浮標(biāo)上面有衛(wèi)星導(dǎo)航接收天線，下面有一個(gè)水蒸氣，這種設(shè)備叫做GPS智能浮標(biāo)，國(guó)外有一個(gè)公司，已經(jīng)生產(chǎn)出系列化的產(chǎn)品，并得到了應(yīng)用。

　　下面我們說(shuō)一說(shuō)短基線，短基線和長(zhǎng)基線正好倒過(guò)來(lái)，短基線是在載體上裝備三個(gè)或者四個(gè)分離的深水探測(cè)器，它的缺點(diǎn)和長(zhǎng)基線是一樣的。另外它還增加了一個(gè)問(wèn)題，就是長(zhǎng)基線在海底是不動(dòng)的，短基線是載體，測(cè)的位置是在深水位置，需要向地標(biāo)導(dǎo)航系統(tǒng)轉(zhuǎn)化，另外我們可以看到，很多載體收尾方向比較長(zhǎng)，橫向的話，要拉開(kāi)5—12米的距離是很難的，所以它也很難進(jìn)行裝備。

　　下面是所謂的超短基線，它是利用深的位置來(lái)確定方向，它上面還有一個(gè)衛(wèi)星接受天線，使用起來(lái)非常方便，可以即插即用，但是它的缺點(diǎn)和剛才說(shuō)的都是一樣的，像CDN，有了這樣的設(shè)備之后，它可以自己自動(dòng)的布設(shè)一個(gè)聲納信標(biāo)，不像長(zhǎng)基線布設(shè)需要應(yīng)用水面?zhèn)鞲?，布設(shè)以后就可以進(jìn)行水下空間導(dǎo)航。有時(shí)候水下顯示器不知道自己的位置，需要校準(zhǔn)，它就會(huì)釋放一個(gè)浮標(biāo)，浮標(biāo)上有衛(wèi)星接受天線，它就可以在水下測(cè)定自己的位置。

　　下面我們說(shuō)一下慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)可以自主不受干擾，不和外界發(fā)生聯(lián)系，實(shí)時(shí)提供位置、速度、方向，它處理能力非常高，可以高達(dá)100—200赫茲，有非常高的精度。所以慣性導(dǎo)航是海陸空間各種應(yīng)用直到遇控制，特別是安全運(yùn)行智能化作業(yè)必不可少的控制儀器。但是慣性導(dǎo)航有一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗窃谒逻M(jìn)行檢測(cè)的，是有一定誤差的，雖然現(xiàn)在出現(xiàn)了很多慣性導(dǎo)航器件，比如光纖陀螺、激光元器件，據(jù)說(shuō)精度能夠提升很多，但是不管采用什么方法，它的誤差只能是降的，不可能消除。剛才說(shuō)的應(yīng)用是滿足不了高精度要求的，在深海導(dǎo)航當(dāng)中要消除這個(gè)誤差，可以采取上升到水面減小誤差，像蛟龍?zhí)柺乔懊咨疃龋细∠聺摷悠饋?lái)要六個(gè)小時(shí)，而且在水面校準(zhǔn)以后，下潛的時(shí)候同樣有誤差。但是在深海當(dāng)中，水聲信息傳播有天然的優(yōu)勢(shì)，水聲自然信息是有介質(zhì)的，不會(huì)隨著時(shí)間而改變，這樣的話就可以消除慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差，這樣的話，就可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)布設(shè)導(dǎo)航，以及浮標(biāo)導(dǎo)航等新的方法。

　　慣性技術(shù)，水聲技術(shù)結(jié)合用于高精度水下導(dǎo)航，有天然的優(yōu)勢(shì)和互補(bǔ)性，慣性和水聲組合技術(shù)，在深海裝備中的實(shí)際應(yīng)用就是最好例證。下面簡(jiǎn)單說(shuō)一下我們?cè)谶@方面所作的研究工作。剛才說(shuō)了慣性技術(shù)和水聲技術(shù)都有各自的缺陷，但是把它兩個(gè)組合在一起，進(jìn)行綜合優(yōu)化，對(duì)于消除導(dǎo)航的誤差有很好的作用。我們做的工作大概分幾個(gè)方面，一個(gè)是慣性和水聲定位，它的定位包括超短基線和長(zhǎng)基線，我們提出來(lái)一個(gè)中短基線和虛擬短基線的概念，什么意思呢?因?yàn)槎袒€需要三個(gè)以上的基準(zhǔn)，三個(gè)以上的單元才能組成一個(gè)聲基陣，但是三個(gè)以上的單元不能裝備在一般載體上，在水下定位有一個(gè)特點(diǎn)，垂向的位置，因?yàn)閴毫ι疃扔?jì)可以非常準(zhǔn)確的回復(fù)，在兩個(gè)單元的情況下，兩個(gè)距離在加一個(gè)平面，同樣可以得到缺點(diǎn)基點(diǎn)的位置。另外是慣性和水聲的測(cè)速，組合優(yōu)化之后可以限制誤差的生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)一些自主效應(yīng)，它不借助外部的效應(yīng)。我們對(duì)這些內(nèi)容也進(jìn)行了理論推導(dǎo)，給出了可以應(yīng)用的算法模型。

　　下面這兩個(gè)模型簡(jiǎn)單說(shuō)了一下組合以后的優(yōu)勢(shì)，組合之后，可以利用慣導(dǎo)做航向位置基準(zhǔn)，進(jìn)行位置精算也有很多的優(yōu)點(diǎn)。這個(gè)圖也說(shuō)明了慣性導(dǎo)航定位和水聲測(cè)位的優(yōu)勢(shì)，借助水聲分時(shí)分域的處理能力，可以跟蹤多目標(biāo)，提高測(cè)繪的效率。

　　下面說(shuō)一下這樣一個(gè)慣性和水聲定位組合應(yīng)用的方面，它可以對(duì)水下的顯示器進(jìn)行跟蹤定位，或者它在水下布設(shè)一個(gè)位置基準(zhǔn)的應(yīng)答器，然后確定它的位置，但是在水下的深?？臻g站它的功能就受限了，一方面在它的位置準(zhǔn)確情況下，可以在水下對(duì)它現(xiàn)代的潛器進(jìn)行定位，反過(guò)來(lái)如果它在水下由于位置不準(zhǔn)，它可以利用布設(shè)的水下位置基準(zhǔn)來(lái)標(biāo)出自己的位置。另外是關(guān)于導(dǎo)航系統(tǒng)和超短基線可以發(fā)揮的作用，左邊這個(gè)圖是潛器跟蹤狀態(tài)，就像蛟龍?zhí)栆粯?，蛟龍?zhí)柨偸菍?shí)時(shí)的對(duì)母船進(jìn)行跟蹤定位。另外是跟蹤定位以后可以離開(kāi)，這時(shí)候它是工作在自主狀態(tài)。如果為了提高保證長(zhǎng)時(shí)間工作精度，可以同時(shí)布設(shè)一個(gè)水下位置系統(tǒng)探測(cè)器，這樣它在作業(yè)的時(shí)候，雖然母船了，但是同樣可以利用水下位置系統(tǒng)進(jìn)行定位，所以可以看到慣性和水聲組合之后可以發(fā)揮很多非常好的作用。

　　還有一個(gè)問(wèn)題是，我們投放的潛器，一般都帶有聲納的設(shè)備，如果投放以后需要到遠(yuǎn)期作業(yè)，拖放海域必須受到跟海底距離的影響，如果你在水深一千米投放，下潛過(guò)程要半個(gè)小時(shí)，這時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生位置誤差，所以沒(méi)有慣性水聲定位組合情況下，投放的時(shí)候就要受到限制，如果有了組合，我們?cè)谀睦锿斗哦伎梢?，如果產(chǎn)生誤差，可以利用慣性水聲定位進(jìn)行消減誤差。深海裝備在沒(méi)有裝備慣性水聲定位系統(tǒng)情況下，為了減小誤差，不得不貼著海面運(yùn)行，如果它裝備了慣性水聲定位系統(tǒng)組合，這樣就可以不受海平面限制，在它認(rèn)為的深度進(jìn)行航行，航行過(guò)程中，如果位置有誤差，在地下可以設(shè)一個(gè)浮標(biāo)，然后進(jìn)行水下定位，下一次來(lái)的時(shí)候就可以利用水下浮標(biāo)計(jì)算誤差。

　　剛才我們說(shuō)到的深?？臻g站，由多種裝備組成的空間站復(fù)雜情況下，導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)立，必須要考慮自主潛器和作業(yè)工具的應(yīng)用，也需要關(guān)注構(gòu)成整體的導(dǎo)航設(shè)備的最佳配置，可以認(rèn)為空間站工程，綜合導(dǎo)航系統(tǒng)在工程中的關(guān)鍵作用和系統(tǒng)集成的關(guān)聯(lián)性、創(chuàng)新性特點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他的裝備。慣性技術(shù)、水聲技術(shù)，國(guó)外有很好的研究條件和基礎(chǔ)，慣性技術(shù)是海陸空都需要的，所以應(yīng)用提高慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，是確定工程可實(shí)現(xiàn)的重要途徑。借助慣性水聲組合優(yōu)化技術(shù)，充分利用水聲定位和水聲測(cè)位信息，借助慣性組合優(yōu)化技術(shù)，消除水聲技術(shù)的各種缺陷，提高深水探測(cè)的精度，滿足各類水聲探測(cè)裝備的導(dǎo)航，為我國(guó)深海開(kāi)發(fā)提供有力的支撐，謝謝大家!