-OVERVIEW OF MOBILE OBSERVATION PLATFORM-
移动观测平台综述
漂流浮标、水下自主观测平台(潜水器)、海面自主观测平台统称为移动观测平台，具有灵活性、机动性、多功能性以及自动化和智能化等特点。随着科技的不断进步，移动观测平台在海洋的各个领域的应用越来越广泛，成为了实现高效、精确数据采集的重要工具。从无人艇、无人船到AUV(自主式潜水器)、ROV(无人遥控潜水器)、Argo浮标等多种形式的移动观测平台，不仅提升了环境监测、灾害预警、资源勘探、科学研究等领域的工作效率，也为数据分析和决策提供了更为精准的支持。本篇文章将带您深梳理漂流浮标、水下自主观测平台(潜水器)、海面自主观测平台的具体分类，特点以及应用场景。
01
海面自主观测平台
NO.1
波浪滑翔器
图一 波浪滑翔器原理图
波浪滑翔器是一种以波浪动力前进，利用太阳能为仪器通讯、控制、定位、导航、传感器数据采集等供应能量的新型海洋移动观测平台。由水面艇、挂缆、水下驱动单元三部分组成。
图二 MEPUS-WG
图三 ‘黑珍珠’波浪滑翔器
波浪滑翔器可以全方位支撑海气界面各种要素的长期实时业务化观测，为气象水文调查、水质生态监测、背景噪声测量以及卫星遥感验证等海洋应用提供技术解决方案。
NO.2
无人水面载具(usv)
无人水面载具（Unmanned surface vehicle，缩写为USV），或称自主水面载具（Autonomous surface vehicles，缩写为ASV）、无人舰艇、水上无人机、水面无人机、海上无人机、海面无人机，是于水上操作的无人机。
图四 无人艇 M40P
在海洋学的研究上，水面无人机比气象浮标效用更多，也比同等级的气象观测船与研究船便宜。水面无人机也可用于在港口附近搜集垃圾以及救援溺水者。
图五 无人船 saildrone
02
水下观测平台
NO.1
载人潜水器（HOV）
载人潜水器是指具有水下观察和作业能力的潜水装置。主要用来执行水下考察、海底勘探、海底开发和打捞、救生等任务，并可以作为潜水人员水下活动的作业基地。载人潜水器，特别是深海载人潜水器，是海洋开发的前沿与制高点之一，其水平可以体现出一个国家材料、控制、海洋学等领域的综合科技实力。它可以完成多种复杂任务，包括通过摄像、照相对海底资源进行勘查、执行水下设备定点布放、海底电缆和管道检测等。
图六 我国自主研发的载人潜水器‘蛟龙号’
NO.2
无人遥控潜水器（ROV）
无人遥控潜水器（ROV）是无人潜水的重要设备。由于ROV具有安全、经济、高效和作业深度大等突出特点，在世界上得到了越来越广泛的应用。ROV是专门为在水下环境中运行而设计的，在这种环境中，高压、能见度有限以及浮力和水流的影响等条件带来了独特的挑战。虽然陆地和空中交通工具使用无线通信进行控制，但ROV通常依赖于物理连接，如系绳或脐带电缆，来传输电力、视频和数据信号
图七 无人潜水器（ROV）
NO.3
自主式潜水器（AUV）
图八 操作员正在下放AUV
自主水下航行器（AUV）是一种无需操作员连续输入即可在水下行驶的机器人。AUV是被称为无人水下航行器的一大类水下系统的一部分，这一分类包括非自主遥控水下航行体（ROV），由操作员/飞行员通过脐带或使用遥控器从水面控制和供电。在军事应用中，AUV通常被称为无人驾驶水下航行器（UUV）。水下滑翔机是AUV的一个子类。
图九 我国制造的AUV‘海寻一号’
NO.4
水下滑翔机
图十 水下滑翔机原理图
水下滑翔机是一种自主水下航行器（AUV），它采用可变浮力推进，而不是传统的螺旋桨或推进器。它以类似于仿形浮子的方式使用可变浮力，但与只能上下移动的浮子不同，水下滑翔机配备了水翼（水下机翼），使其能够在水中下降时向前滑翔。在一定深度，滑翔机切换到正浮力，来回爬升，然后重复这个循环。
图十一 水下滑翔机构造图
与传统AUV相比，水下滑翔机提供了更大的航程和续航力，将海洋采样任务从数小时延长到数周或数月，甚至数千公里的航程，在长期采样工作中起到了很大的作用。
图十二 天津大学研发的万米级水下滑翔机‘海燕’
NO.5
混合式潜水器（ARV）
图十三 混合式AUV MBARI
混合式潜水器将两种不同的潜水器优势结合在一起，形成一种新的潜水器系统，是当前发展的主要趋势。目前有两种，一种是AUV与Glider结合，称为混合式AUV或混合式Glider，其具有较强的续航能力，比传统的AUV工作时间更长；一种是AUV与ROV结合，称为自主／遥控潜水器ARV，拥有更强的机动能力。
图十四 遥控潜水器ARV Nereus
03
漂流浮标
漂流浮标的定义为：在海面或一定深度随海流漂动的浮标，用卫星或声学方法获得其位置信息，用拉格朗日法由浮标流动轨迹得到海流。漂流浮标包括表面漂流浮标、中性漂流浮标以及自持式剖面浮标。
NO.1
表面漂流浮标
表面漂流浮标位于海洋表面，通过近地表洋流运输。它们没有固定在海底，因此它们会随洋流“漂流”。因此，这些仪器被称为漂流浮标。
图十五 表面漂流浮标构造图
表面浮子包含测量不同参数的传感器，例如海面温度、气压、盐度、波高等。从这些传感器收集的数据被传输到经过头顶的卫星，然后中继到陆基数据中心。其应用主要有：追踪洋流运动、研究海洋表层生态系统以及海洋预报及防灾减灾。
图十六 拓展类型的表面漂流浮标 ADOS
NO.2
中性漂流浮标
中性漂流浮标是一种在水域中漂浮的设备，它的设计目的是使浮标在水面上保持相对稳定的状态，不受水流或风力的影响。这种浮标的关键特点是其密度与水的密度相匹配，或者通过内部装置调节浮力，使浮标既不沉入水中，也不会完全浮出水面，而是保持在水面上漂浮。
中性漂流浮标常用于海洋、湖泊、河流等环境中，主要用于测量水流、温度、盐度、气象条件等数据。它们广泛应用于气象预报、海洋研究、环境监测和航行安全等领域。通过这些浮标收集的数据，科学家和研究人员可以更好地了解水域环境和气候变化趋势。
图十七 中性漂流浮标
NO.3
自持式剖面浮标（Argo浮标）
图十八 Argo浮标工作原理
自持式剖面浮标（Argo浮标）是一种专门用于全球海洋观测的高科技设备，属于Argo计划的一部分。Argo计划是一个国际合作项目，旨在通过部署大量浮标在全球范围内实时监测海洋的温度、盐度、压力等参数，为海洋学、气候变化研究和环境监测提供重要数据。全球 Argo 网近 20 年投约 15000 个浮标成实时观测网，为海洋研究提供数据。自持式剖面浮标可长期、连续、广域、多要素（CTD、溶解氧等传感器）观测，助于理解海洋生态、气候相关过程。
图十九 美国Teledyne APEX剖面浮标
图片文字｜金俊成、杜韶琛、易昱廷
编辑｜霍秉骋
指导老师｜刘子洲、孙永明
信息来源：海洋调查仪器操作。
转载请注明信息来源及海洋知圈编排。
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