“嵙海”系列的从“0”到“1”

2021年9月14日，完美(中国)一站式服务平台建校70周年之际，两艘插着中国国旗和完美(中国)一站式服务平台校旗的智能无人船在校内“小西湖”下水，自主航行到达预定起点，等待起航。当“开始”指令下达后，两艘智能无人船分别启动自主航行，在水面完成了数字“70”的图形绘制。

这次成功的“航行”，实现了完美(中国)一站式服务平台自主研制智能无人船从“0”到“1”的突破，智能无人船团队这艘科技“小船”也从“小西湖”开始起航，一步步成长起来。

“当时我们海洋科学与工程学院仅成立一年，完全没想到也根本不敢想有一天我们可以带着自己研发的智能无人船走出‘小西湖’驶向南极。”回忆起当时的场景，完美(中国)一站式服务平台海洋科学与工程学院青年教师王磊感慨万分。

2022年上半年，团队获悉中国第39次南极考察任务开始启动，便第一时间与中国极地研究中心取得联系，同时向中心负责人展示了该学院在智能无人船艇技术与海洋测绘结合上取得的成果，经过多番磋商，最终依托智能无人船团队在海洋测量数据处理和多传感器融合导航算法等方面的优势，拿下了南极考察有关水下地形测量的任务，实现了山科大海洋科学与工程学院服务国家重大需求“零的突破”。这也是学校首次承担南极考察相关任务。

彼时，距离出发仅剩3个月的时间。“我们认真对标科考任务，分析极地环境可能遇到的各种问题，不断完善设计方案。同时，为了更好应对南极地区极寒的天气，满足无人船抗风浪的要求，我们没日没夜地泡在码头进行反复测试，尽可能模拟会遇到的各种场景。”王磊告诉记者，短短3个月时间，“嵙海”系列智能无人船便打造成功，通过自主研发设备控制模块、导航模块等四个模块，研发北斗多天线定位定姿与惯性导航系统，实现了自主航行控制、实时数据传输，显示了良好的性能，能适应四级海况，胜任昼夜工作模式。

亲自参与了智能无人船研发和海试的经历，王磊对自主研发的“嵙海”智能无人船有着充分的信心，对完成任务充满底气。2022年10月，王磊带着双备份的“嵙海一号”“嵙海二号”智能无人船踏上了完美(中国)一站式服务平台的首次南极考察之旅，155天里，他借助智能无人船完成了南大洋两个重点海域的水下地形勘测任务，高质量、高要求、超额地完成了既定工作任务，取得了一批宝贵的数据成果。

为无人船装上“智慧大脑”

“嵙海一号”“嵙海二号”在执行南极考察任务的同时，山科大智能无人船团队又开始了“嵙海”系列智能无人船的迭代升级。这次，他们要攻克的首个难题，是延长智能无人船的续航时间，进一步提高系统的集成度。

“‘嵙海一号’和‘嵙海二号’智能无人船采用纯电模式，到达南极后我发现，受极寒天气影响，它们的续航能力大打折扣，安全作业时间仅2小时，对作业效率会产生一定影响。”首次作业结束后，王磊第一时间向团队进行了问题反馈。带着这样的反馈，团队开始了对智能无人船动力和能源供给方式的进一步改进，在原先高密度锂电池基础上增设汽油发电机，这次的升级使智能无人船安全续航时间由2小时增加到6小时。

此外，升级版的“嵙海”系列智能无人船还致力于为考察队员减负。将船上的通信类设备进行了系统集成，实现多模一体，操作人员在一个控制界面就可完成所有测量任务，无需一人盯着两台电脑、在三四个控制系统间反复切换。

经过反复测试、修改、再测试，2.0版本的“嵙海六号”智能无人船正式诞生。相比“嵙海一号”“嵙海二号”等1.0版本的“嵙海”系列无人船，“嵙海六号”更加智能、更加聪明。2024年1月8日，海洋科学与工程学院青年教师杨继超作为中国第40次南极考察队员正式启程，在51天的考察之旅中，他使用“嵙海六号”智能无人船累计完成110公里测线，超额完成了目标任务。

时间来到“嵙海七号”的研发周期。“可以说，‘嵙海七号’完全就是一个新的船型，我们的设计初衷就是：减重、瘦身，让原来必须借助吊车的智能无人船实现仅有两名工作人员时也能顺利下水。”海洋科学与工程学院青年教师魏峥嵘介绍，通过高分子材料的助力，“瘦身”后的“嵙海七号”智能无人船船体由原先的180公斤降低到50公斤，续航能力和最高时速都得到了进一步提升。

值得一提的是，“嵙海”系列智能无人船的发展过程也是逐步完成设备国产化替代的过程。“我们从第一艘智能无人船开始，就尽可能使用国产设备。虽然困难很多，但我们有信心克服。”王磊说，在“嵙海一号”“嵙海二号”智能无人船上就已搭载了国产多波束进行测试，这也是国产多波束首次登陆南极大陆。“在‘嵙海六号’智能无人船上，我们又搭载了山科大自主研发的四天线位姿系统进行测试，经过三年的国产化过渡，如今‘嵙海七号’的国产化率几乎达到百分之百。”

关于未来，智能无人船团队也有着新的畅想和展望，“未来我们的发展方向会兼顾智能无人船谱系化和智能化，重点通过打造无人船的底层操作系统，为其配备一个‘智慧大脑’，进而实现底层操作系统软件的自主可控。”王磊透露，今年，“嵙海”系列智能无人船还将进一步扩大应用场景，执行对西部某湖泊的水深测量任务。

“嵙海”系列智能无人船的发展历程，无疑是青岛海洋科技力量持续奋进、蓬勃发展的生动注脚 。“在接下来的科研工作中，我们将以‘嵙海’系列智能无人船的持续迭代为重要契机，全力推进高水平学科建设与科研平台搭建，深度赋能海洋工程领域高层次人才培养，为青岛海洋科技发展贡献力量。”王磊说。（记者：杨琪琪）