陳安文

為了發(fā)展未來艦船技術(shù)，維護國家海洋權(quán)益，廣東華中科技大學工業(yè)技術(shù)研究院（簡稱“工研院”）于2015年引進了全自主無人艇關(guān)鍵技術(shù)研究創(chuàng)新團隊（簡稱“無人艇團隊”）。無人艇團隊是工研院引進的第三支省創(chuàng)新團隊，是“珠江人才計劃”引進的創(chuàng)新科研團隊之一。該團隊圍繞全自主無人艇的復雜環(huán)境實時感知、路徑規(guī)劃與自主控制、多艇協(xié)同和集成驗證等四個方向開展工作，專業(yè)方向涵蓋了智能控制與優(yōu)化、模式識別、導航等多個領(lǐng)域，深入研究無人艇在復雜多變和不確定環(huán)境下實時感知、模型不確定和欠驅(qū)動導致下的路徑規(guī)劃與自主控制，利用多自主體協(xié)同控制理論解決多艇協(xié)同作業(yè)中的控制問題，以實現(xiàn)高效率、寬范圍、多維度的數(shù)據(jù)監(jiān)測。截至目前，團隊已成功研發(fā)HUSTER-12s、HUSTER-68、HUSTER-30等多個型號無人艇，在水質(zhì)監(jiān)測、水面垃圾清理、航道勘測、面向突發(fā)事件或危險情況下的應(yīng)急處理與救援及水面違法行為的監(jiān)控與監(jiān)管等領(lǐng)域開展了應(yīng)用研究。

無人艇核心技術(shù)研發(fā)是國家戰(zhàn)略和未來市場的需要

目前，無人艇的核心技術(shù)仍然掌握在以美國為首的西方國家手中。我國對于無人艇技術(shù)的研究工作開展得相對較晚，很多關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域都是空白，與美國等西方發(fā)達國家相比存在很大的差距。加之國外對我國實行技術(shù)封鎖，我國無人艇技術(shù)發(fā)展任重而道遠。當前，國內(nèi)進行無人艇技術(shù)研究的單位主要以科研院所和高校為主，并且應(yīng)用領(lǐng)域比較狹窄，在許多領(lǐng)域的應(yīng)用還處在嘗試和探索階段。在我國全面加快海洋強國建設(shè)的進程中，無人艇技術(shù)的發(fā)展對于維護我國海洋權(quán)益，促進海洋經(jīng)濟的發(fā)展具有非常重要的意義。無人艇核心技術(shù)的研發(fā)是國家戰(zhàn)略的迫切需要，也是未來市場的需求。

為加速我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、提質(zhì)增效，深入貫徹實施《中國制造2025》，廣東省委、省政府實施了“珠江人才計劃”?！爸榻瞬庞媱潯笔菑V東省委、省政府實施的最高級別的人才引進計劃。工研院無人艇團隊一直秉承“求真、務(wù)實”的理念，致力于無人艇核心技術(shù)的研發(fā)，以期填補國內(nèi)全自主無人艇技術(shù)空白，擴大我國無人艇研究的國際影響，為我國無人艇產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供知識產(chǎn)權(quán)、技術(shù)上儲備和體系化理論成果，在自主掌握核心技術(shù)上擁有更多話語權(quán)。

實現(xiàn)國內(nèi)首次視覺自主無人機艇協(xié)同運動起降

自成立以來，在“珠江人才計劃”大力支持下，無人艇團隊依托工研院先后克服了“看不清”、“識別慢”、“走不直”、“顛簸大”、“易掉隊”等技術(shù)難題，實現(xiàn)了在復雜水域環(huán)境場景解析與目標實時識別、無人艇智能控制、自主導航與避障、無人艇機構(gòu)綜合、無人艇編隊構(gòu)型調(diào)控技術(shù)和無人艇群集協(xié)同作業(yè)等突破性進展。

其中，無人艇多艇協(xié)同技術(shù)研究被Nature.Physics（自然·物理）以研究亮點（Research Highlights）報道，無人艇團隊關(guān)于群集動力學構(gòu)型相變的工作，在國內(nèi)和國際學術(shù)界產(chǎn)生了重要的影響。2018 年2月，無人艇團隊對其研制的HUSTER- 68 全自動無人艇進行了測試，實現(xiàn)了多艘無人艇的協(xié)同編隊，初步展示了無人艇蜂群戰(zhàn)術(shù)的應(yīng)用。

2019年1月14日，無人艇團隊在東莞松山湖進行機艇協(xié)同起降實驗。無人機自主從HUSTER-68無人艇上起飛，執(zhí)行指定空域探測任務(wù)。HUSTER-68無人艇自主探測周圍水域環(huán)境，對無人機發(fā)出返航指令，無人機返航跟艇，并自主識別HUSTER-68無人艇的可降落位置，經(jīng)歷“跟隨”、“下降”、“著艇”三個階段，平穩(wěn)降落在HUSTER-68無人艇上。這標志著該團隊在國內(nèi)首次實現(xiàn)了視覺自主無人機艇協(xié)同運動起降，為我國海洋跨域無人智能系統(tǒng)裝備的革新和“海上絲綢之路”戰(zhàn)略的實施作出了貢獻。

敢于挑戰(zhàn)攻克重重難關(guān)

無人艇核心技術(shù)的研發(fā)過程是漫長而艱難的。人工智能技術(shù)最大的難點在于其屬于高精尖技術(shù)，并且由于技術(shù)保密性，國內(nèi)可以借鑒的研發(fā)經(jīng)驗較少。在這樣的前提下，無人艇團隊敢于打破常規(guī)進行技術(shù)創(chuàng)新，“敢于打硬仗、敢啃硬骨頭”。經(jīng)過不懈努力，團隊先后攻克了一個個技術(shù)難題，使不可能成為可能，為無人艇系列產(chǎn)品的研發(fā)奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

同時，性能優(yōu)良的無人艇，除了要有先進的智能技術(shù)外，船體技術(shù)、推進技術(shù)也是制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素，但是無人艇產(chǎn)業(yè)并沒有形成配套的上下游產(chǎn)業(yè)鏈，為此，無人艇團隊相繼研發(fā)出性能優(yōu)良的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的無人艇平臺及推進器，為無人艇技術(shù)的研發(fā)提供了可靠保障。

為了驗證無人艇性能，還需要不斷對產(chǎn)品進行測試。該團隊實驗小組成員經(jīng)常在松山湖邊、東江口岸對無人艇反復開展性能和效果測試。無論風吹日曬雨淋，他們都默默堅持、無怨無悔。正是憑著這樣的干勁，一個年輕的團隊在短短幾年時間里就迅速占領(lǐng)了國內(nèi)外無人艇技術(shù)的制高點，取得了一個個驕人成績。

科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力，科研創(chuàng)新成果形成生產(chǎn)力的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是要把成果轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)品，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。無人艇團隊最大的優(yōu)勢是有高校背后深厚的理論和技術(shù)支持，使高校優(yōu)勢學科和關(guān)鍵技術(shù)順暢地通過研發(fā)團隊進一步延伸。長期以來，工研院積極推動高?？萍汲晒D(zhuǎn)化與技術(shù)轉(zhuǎn)移，并成功轉(zhuǎn)化五十余項科技成果。工研院無人艇團隊通過技術(shù)攻關(guān)掌握核心技術(shù)，不僅實現(xiàn)了自身的巨大飛躍，也必將有力推動我國無人艇技術(shù)進一步發(fā)展。未來，工研院將繼續(xù)深化無人艇核心技術(shù)創(chuàng)新，提高無人艇智能化和自主化程度，并推進技術(shù)可靠性研究，提高無人艇裝備的產(chǎn)業(yè)化水平，最終落地于應(yīng)用，從而實現(xiàn)服務(wù)于社會，服務(wù)于海洋強國戰(zhàn)略。