作者：尉佳|船舶也可自动驾驶？怎么走？何时转向？海洋探测“指挥家”帮您安排作者：尉佳

作者：尉佳，冯京，王威，马理新（青岛海洋地质研究所）
来源：《知识就是力量》杂志
在“一切皆可AI”的背景下，自动驾驶技术被给予了前所未有的关注。其实，自动驾驶技术早已被运用到海洋领域实现运行，甚至成为海洋探测的好帮手，在探测过程中起到至关重要的作用。

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当海洋探测遇到自动驾驶
先进的海洋调查设备与调查方法为人类现代海洋科学的发展立下汗马功劳。以物理声学为基础的多普勒声速测量、单波束与多波束测深，单道与多道地震勘探更是走航（驾驶移动工具,在范围内边行驶、边检测、边反馈）式海洋探测大营中的“五虎上将” ，这5位“大将”都是针对某一区域开展工作的。
区域性的海洋探测工作需要先将调查区域网格化，然后调查船拖带仪器、按照测线采集相关数据。那么，走航式海洋探测如何结合船舶自动驾驶？如何自动沿测线测量？何时自动转向？如何等间距激发设备呢？这都需要我们的“指挥家”——海洋综合导航系统进行统一安排。
探海之眼——全球卫星导航系统
那海洋探测中“指挥家”是怎么开展工作的呢？首先，我们需要介绍最基础的系统——全球卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem ，简称GNSS）。它是利用多个卫星对地球表面以及近地空间的任何地点开展三维坐标定位、测量运动速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。全球卫星导航系统离我们的日常生活很近，我们的手机时间，运动监控以及常见的地图都是基于它的功能。

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全球四大卫星导航定位系统标志（供图/尉佳）
现如今，全球共有四大卫星导航：美国的全球定位系统GPS ，俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统GLONASS ，欧盟的伽利略卫星导航系统GALLIEO以及令国人自豪的中国北斗卫星导航系统BDS 。正是因为这些“天空之瞳” ，才能够全天候地为我们提供坐标、速度、时间等信息，让自动走航式海洋探测成为现实。
在海上“画格子”

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科考队员在进行测线设计与输入（供图/尉佳）
【作者：尉佳|船舶也可自动驾驶？怎么走？何时转向？海洋探测“指挥家”帮您安排】区域海洋地质调查，首先需要将区域进行网格化。科考队员需要进行测线设计工作，确定测线的方位角、测线起止点坐标、测线长度等信息。

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导航控制系统的自动计划绘制过程（供图/尉佳）
船载导航控制系统能够将测线信息转化为特有的格式，结合海图中出现的岛屿、浮标等障碍物的坐标信息，根据时间最优化原理绘制航次计划，包括施工顺序、施工完成时间等，以提高海洋探测作业效率。
自动驾驶的“最强大脑”——实时计算
当船舶拖带设备在测线上施工作业时，何时激发设备，何时存储数据呢？以海洋多道地震探测手段为例，按照施工原则，海洋多道地震勘探的震源应每间隔固定距离完成激发与接收。但是由于船舶在海上的状态就像摇曳的树叶，根本无法用传统的尺子测量距离，也就无法确定船舶走过的距离，但导航控制系统中的“最强大脑”——实时计算就能轻松解决这个问题。
顾名思义，实时计算就是导航系统对船舶与设备的当前坐标、速度、时间进行实时存储并计算，确定船舶相对于上一个计算点前进了多少距离，用了多少时间，速度变化是多少。这需要导航系统具有超强的计算能力与判断能力，时间误差精度控制在毫秒级，距离误差精度控制在亚米级。