挑战创新 迎接无人艇时代到来

陈安文

为了发展未来舰船技术，维护国家海洋权益，广东华中科技大学工业技术研究院（简称“工研院”）于2015年引进了全自主无人艇关键技术研究创新团队（简称“无人艇团队”）。无人艇团队是工研院引进的第三支省创新团队，是“珠江人才计划”引进的创新科研团队之一。该团队围绕全自主无人艇的复杂环境实时感知、路径规划与自主控制、多艇协同和集成验证等四个方向开展工作，专业方向涵盖了智能控制与优化、模式识别、导航等多个领域，深入研究无人艇在复杂多变和不确定环境下实时感知、模型不确定和欠驱动导致下的路径规划与自主控制，利用多自主体协同控制理论解决多艇协同作业中的控制问题，以实现高效率、宽范围、多维度的数据监测。截至目前，团队已成功研发HUSTER-12s、HUSTER-68、HUSTER-30等多个型号无人艇，在水质监测、水面垃圾清理、航道勘测、面向突发事件或危险情况下的应急处理与救援及水面违法行为的监控与监管等领域开展了应用研究。

无人艇核心技术研发是国家战略和未来市场的需要

目前，无人艇的核心技术仍然掌握在以美国为首的西方国家手中。我国对于无人艇技术的研究工作开展得相对较晚，很多关键技术领域都是空白，与美国等西方发达国家相比存在很大的差距。加之国外对我国实行技术封锁，我国无人艇技术发展任重而道远。当前，国内进行无人艇技术研究的单位主要以科研院所和高校为主，并且应用领域比较狭窄，在许多领域的应用还处在尝试和探索阶段。在我国全面加快海洋强国建设的进程中，无人艇技术的发展对于维护我国海洋权益，促进海洋经济的发展具有非常重要的意义。无人艇核心技术的研发是国家战略的迫切需要，也是未来市场的需求。

为加速我国制造业转型升级、提质增效，深入贯彻实施《中国制造2025》，广东省委、省政府实施了“珠江人才计划”。“珠江人才计划”是广东省委、省政府实施的最高级别的人才引进计划。工研院无人艇团队一直秉承“求真、务实”的理念，致力于无人艇核心技术的研发，以期填补国内全自主无人艇技术空白，扩大我国无人艇研究的国际影响，为我国无人艇产业发展提供知识产权、技术上储备和体系化理论成果，在自主掌握核心技术上拥有更多话语权。

实现国内首次视觉自主无人机艇协同运动起降

自成立以来，在“珠江人才计划”大力支持下，无人艇团队依托工研院先后克服了“看不清”、“识别慢”、“走不直”、“颠簸大”、“易掉队”等技术难题，实现了在复杂水域环境场景解析与目标实时识别、无人艇智能控制、自主导航与避障、无人艇机构综合、无人艇编队构型调控技术和无人艇群集协同作业等突破性进展。

其中，无人艇多艇协同技术研究被Nature.Physics（自然·物理）以研究亮点（Research Highlights）报道，无人艇团队关于群集动力学构型相变的工作，在国内和国际学术界产生了重要的影响。2018 年2月，无人艇团队对其研制的HUSTER- 68 全自动无人艇进行了测试，实现了多艘无人艇的协同编队，初步展示了无人艇蜂群战术的应用。

2019年1月14日，无人艇团队在东莞松山湖进行机艇协同起降实验。无人机自主从HUSTER-68无人艇上起飞，执行指定空域探测任务。HUSTER-68无人艇自主探测周围水域环境，对无人机发出返航指令，无人机返航跟艇，并自主识别HUSTER-68无人艇的可降落位置，经历“跟随”、“下降”、“着艇”三个阶段，平稳降落在HUSTER-68无人艇上。这标志着该团队在国内首次实现了视觉自主无人机艇协同运动起降，为我国海洋跨域无人智能系统装备的革新和“海上丝绸之路”战略的实施作出了贡献。

敢于挑战攻克重重难关

无人艇核心技术的研发过程是漫长而艰难的。人工智能技术最大的难点在于其属于高精尖技术，并且由于技术保密性，国内可以借鉴的研发经验较少。在这样的前提下，无人艇团队敢于打破常规进行技术创新，“敢于打硬仗、敢啃硬骨头”。经过不懈努力，团队先后攻克了一个个技术难题，使不可能成为可能，为无人艇系列产品的研发奠定了坚实的技术基础。

同时，性能优良的无人艇，除了要有先进的智能技术外，船体技术、推进技术也是制约其发展的关键因素，但是无人艇产业并没有形成配套的上下游产业链，为此，无人艇团队相继研发出性能优良的、具有自主知识产权的无人艇平台及推进器，为无人艇技术的研发提供了可靠保障。

为了验证无人艇性能，还需要不断对产品进行测试。该团队实验小组成员经常在松山湖边、东江口岸对无人艇反复开展性能和效果测试。无论风吹日晒雨淋，他们都默默坚持、无怨无悔。正是凭着这样的干劲，一个年轻的团队在短短几年时间里就迅速占领了国内外无人艇技术的制高点，取得了一个个骄人成绩。

科学技术是第一生产力，科研创新成果形成生产力的一个关键环节就是要把成果转化成为产品，实现产业化。无人艇团队最大的优势是有高校背后深厚的理论和技术支持，使高校优势学科和关键技术顺畅地通过研发团队进一步延伸。长期以来，工研院积极推动高校科技成果轉化与技术转移，并成功转化五十余项科技成果。工研院无人艇团队通过技术攻关掌握核心技术，不仅实现了自身的巨大飞跃，也必将有力推动我国无人艇技术进一步发展。未来，工研院将继续深化无人艇核心技术创新，提高无人艇智能化和自主化程度，并推进技术可靠性研究，提高无人艇装备的产业化水平，最终落地于应用，从而实现服务于社会，服务于海洋强国战略。