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《数字海洋与水下攻防》主要刊载海洋环境与资源科学、海洋数据与信息技术、海洋智能装备技术、海上攻防技术、水下预警与指挥控制技术、战场环境与对抗技术等领域，涉及体系研究、基础前沿、应用技术、工程设计、使用保障等方面的研究和综述论文。系《中国学术期刊综合评价数据库》统计源期刊、《中国学术期刊影响因子年报》统计源期刊、《万方数据——数字化期刊群》收录期刊、《中国核心期刊（遴选）数据库》收录期刊，被《中国期刊全文数据库（CJFD）》、超星期刊域出版平台全文收录。  1. ROV的无缆自主操作能力 2. 美海军为“海上远征远程响应”项目选中ROVs 3. Saab公司向西班牙海军提供用于潜艇逃生和救援的ROV 4. Oceanbotics公司的SRV-8系列新型ROVs 5. 新一代深海ROV——SRV-8X Optimus 6. 新型ROV视觉系统  Greensea Systems公司展示了配备OPENSEA Edge软件的ROV能够在无缆情况下模拟EOD任务，进行搜索、分类、绘制海图和检查。
图1-1 “防御者”（Denfender）ROV在无缆状态下自主工作 海洋机器人软件开发商“绿海系统公司”（Greensea Systems, Inc.）已经完成了它的ROVs的无缆自主性演示。 Greensea公司使用了VideoRay公司的商用“防御者”（Defender）ROV，为ROV配备了电池、声学调制解调器和新的OPENSEA Edge系统，成功地验证了ROV可在海上无缆工作。 OPENSEA Edge将处理能力置于机器人的边缘，在那里它可直接与传感器一起处理ROV上的数据，从而消除了通过系缆连接船上计算机的需要。 这种双并行NVIDIA边缘平台，运行Greensea公司的开放式架构软件OPENSEA，处理声呐和视频感知信息，同时为机器人提供自主性、导航、通信和任务管理。 一旦不再需要将所有数据随时发送到船上计算机，数据就可驻留在航行器上，只发送供操作员监督的最关键的信息片段。减少传输数据的数量和频率意味着可以使用较低带宽/较大延迟的通信方法，如声学调制解调器。 Greensea公司演示了配备OPENSEA Edge的VideoRay Defender能够在无缆情况下进行模拟爆炸物处理（EOD）任务中的搜索、分类、绘图和检查。操作人员通过Greensea公司的EOD Workspace用户界面对自主ROV进行监督。
图1-2 配备了OPENSEA Edge软件的VideoRay Defender ROV Greensea公司还利用其成熟的Safe C2（远程指挥控制）技术提供从海底通信到超视距通信手段，使操作员可用平板电脑在很低带宽和很大延迟的稀疏数据联通条件下监督ROV。 Greensea公司首席执行官Ben Kinnaman表示：“取消ROV作业中的系缆、水面舰船和现场操作员，为业内实现海上作业的新时代提供了机会。在这个概念中，我们可到达的海洋是无限的，存在是持久的。这次演示表明，这是可能的、负担得起的、可行的。” 除了VideoRay公司作为本次试验的航行器合作伙伴外，Greensea公司还与SeeByte公司合作开发了OPENSEA Edge上的自动目标识别（Automatic Target Recognition，ATR）系统，并与OceanComm公司合作开发了声学调制解调器解决方案。 Greensea公司将继续开发用于国防和商业用途的OPENSEA Edge，并将在英国Ocean Business展会上和德克萨斯州休斯顿Offshore Technology会议上与Safe C2一起展示最新的开发成果。 美国海军（USN）将根据订单继续采购ROV并装备爆炸物处理（EOD）部队，且将“任务专家防御者”（Mission Specialist Defender）ROV作为MK20“防御者”（Defender）ROV项目的基础平台。
图2-1 USN正在部署Defender ROV （图片来源：USN） USN已授予水下技术公司VideoRay一份合同，为“海上远征远程响应”（Maritime Expeditionary Standoff Response，MESR）项目提供“任务专家防御者”（Mission Specialist Defender）ROVs及其相关配件。 这份价值1 610万美元的最新订单使USN在与该公司达成生产-其他交易协议（Production-Other Transaction Agreement，P-OTA）后，对Mission Specialist Defender航行器和配件的采购总额达到4 900万美元。 根据这份订单，USN将继续采购ROV并装备爆炸物处理（EOD）部队，且将“任务专家防御者”（Mission Specialist Defender）作为MK20“防御者”（Defender）ROV项目的基础平台，该项目利用这些ROVs提供的先进技术来定位和消灭水雷。 VideoRay首席执行官Chris Gibson表示：“VideoRay很自豪能够继续为我们的USN客户服务，并被选为MESR项目的生产合作伙伴。美国海军MK20 Defender ROV的前身是Mission Specialist Defender，它提供模块化和开放式系统架构，可以轻松集成第三方传感器和载荷。我们的产品在尺寸、重量和功率方面为客户提供了行业领先的性能，并有经证实的可靠性记录。所有这些都可在一套便携包中交付，能够在最具挑战性的水下环境中执行各种苛刻的任务。” 在MESR项目中，海军计划通过对传感器、自主性、工具和机械臂的增量更新来升级基线航行器，为EOD操作员提供增强的能力，进一步增加远距离操作能力并降低风险。 USN曾派出Mission Specialist Defender ROV部队在南卡罗来纳州海岸回收一个坠落的高空气球。对于像这样的关键任务、或定位和安全处理水雷等任务，VideoRay相信Defender ROV的易携性、功率、多功能性和可靠性是无与伦比的。 VideoRay已经建立了一个不断扩大的授权经销商和服务中心网络，以支持国际和商业销售，并提供广泛的在线知识库，包括所有产品的培训材料和有用的参考资料。 该公司在其位于宾夕法尼亚州波茨敦（Pottstown）的总部和加利福尼亚州圣地亚哥的保障设施提供培训服务，并能以机动培训团队的形式为全球客户提供服务。 Seaeye Leopard ROV可以利用其声呐系统和摄像头定位和调查陷入困境的潜艇。
图3-1 Seaeye Leopard ROV 萨博公司（Saab）已经证实，它已经向西班牙海军提供了其Seaeye Leopard ROV系统，用于潜艇逃生、救援和水下作业（intervention）。北约保障和采购局（NATO Support and Procurement Agency，NSPA）通过获得Seaeye Leopard ROVs来履行国际潜艇逃生和救援联络办公室（International Submarine Escape and Rescue Liaison Office）的职责并提供潜水支援。 此次采购标志着NATO首次对符合他们标准的ROV进行了清理。Leopard（豹）ROV也符合西班牙海军关于ROV的ISO/IEE 15288标准以及他们的控制舱室标准。 Leopard ROV可定位和调查陷入困境的潜艇，用它的声呐系统基阵和摄像机为救援计划者提供彩色变焦和微光黑白视频图像。在紧急救援情况下，Leopard ROV可在充满挑战的条件下连续数日、每天24 h不知疲倦地工作。 根据西班牙海军通过NSPA提供的信息，Leopard ROV还将为西班牙海军水下作业能力做出巨大贡献，特别是在打捞行动、水下搜索和侦察、以及潜水支援活动方面。 为保证艇员的生命安全，Seaeye Leopard ROV可将携带应急生命支持物资的吊舱运送和插入潜艇，并连接通风软管。为了清除碎片，Leopard ROV配备了强大的工作级机械手，以及1个6 inch的旋转式圆盘切割机和1个38 mm的砧式割刀。 整套任务包包括一个系缆管理系统，它用作为Leopard ROV的水下“车库”，当Leopard ROV到达工作深度时就从这里游出。与同类水下航行器相比，Leopard ROV的效率高50%，体积减小30%，重量轻50%。脐带电缆及其操作系统也明显更小和更轻，从而降低了对甲板载荷、甲板面积、船舶吨位和运输等方面的要求。 作为世界上同尺度中最强大的ROV，Seaeye Leopard ROV拥有11个强大的推进器，其iCON智能控制系统在强水流中比常规水下航行器更具机动性，且噪音更小，可生成更准确的声呐数据。该系统正在申请获得空客A400M空中运输认证，以便在全球救援行动中发挥作用。 Saab Seaeye公司的智能控制系统为驾驶员提供了更好的操作特性，包括俯仰和横滚稳定性，以获得最佳质量的调查数据，同时即使在安装大型工具和运输重物时也能稳定航行。重要的是，iCON为操作员和驾驶员提供了清晰和增强的信息，他们同时独立地管理着航行器上的每个设备，包括自动冗余，确保航行器即使在多个设备损坏的情况下也能继续工作。 采购中也包括一套用于驾驶员训练的完整的模拟器系统，它将模拟Leopard ROV在救援任务期间的工作过程。 4.1 新型排雷ROV——SRV-8 MDV Oceanbotics（海洋机器人）公司的SRV-8 MDV配备了最先进的成像声呐和先进的IED中的排雷技术。
图4-1 SRV-8 MDV Oceanbotics公司推出了SRV-8 MDV（Mine Disposal Vehicle，MDV，排雷航行器），这是该公司特种航行器部门的新成员，旨在快速、高效地探测和消除水雷威胁。ROV利用“ECS特殊项目”的Viper（毒蛇）MDS技术来扫除简易爆炸装置（Improvised Explosive Devices，IEDs），使商业和海军的EOD团队能够有效地定位和处理水雷威胁。 操作人员将首先使用SRV-8 MDV最先进的成像声呐来探测水雷威胁。一旦到达水雷处，Viper MDS将把灭雷炸药固定在水雷上。然后，操作人员将引导ROV远离水雷威胁，同时布放一条从炸药到ROV的缠绕式冲击管。通过冲击管激活装药，操作人员将有效地消除水雷威胁，确保人员和ROV的安全。 SRV-8 MDV具有北约仓储编号，代表了排雷系统的重大进步，其中革命性的技术与无与伦比的易用性相结合。新型专用ROV优先考虑了潜水员的安全，提高了作战效率，使SRV-8 MDV成为任何EOD潜水分队的重要补充。 4.2 新一代深海ROV——SRV-8X Optimus Oceanbotics公司的SRV-8X Optimus ROV具有很强的载荷能力，并比其前期产品增加了更多的传感器数量，可用于要求更高、更深的水下任务。
图4-2 Oceanbotics公司推出了SRV-8X Optimus，这是该公司SRV-8 ROV系列中体积更大、能力更大的版本 Oceanbotics公司称，SRV-8X Optimus突破了海上部署的极限，为更高要求和更深的水下任务提供了更强的载荷能力和更多的传感器。 该型ROV采用电池为动力，提高了运动距离和机动性（下潜深度达500 m）。它还提供了与SubNav-X软件之间的复杂的数据同步，可实现与可选附件的无缝集成和“即插即用”安装。 这些增强的功能使SRV-8X Optimus成为搜索和救援、民用检查、军事和国防、海上钻井等市场应用的理想选择。 SRV-8X Optimus通过其流线型设计和使用简便的接口，扩展了使用范围，使操作员能够完全控制他们的水下环境。 近日，Voyis公司推出了用于ROVs的视觉系统新产品线，旨在捕捉用于驾驶的低延迟增强视频，同时捕捉用于3D建模的高质量静态图像。 驾驶摄像机优先考虑低延迟视频，而牺牲了3D模型生成所需的图像数据。相反，3D相机优先考虑图像数据，以牺牲驾驶效能为代价，受到更大延迟和更小视场的限制。 Voyis公司的新型“发现视觉系统”（Discovery Vision System）提供4K驾驶视频和3D数据，为驾驶、检查和自主性应用提供高分辨率视频和实时3D感知。 该公司提供两个版本的“发现”型（Discovery）装置：“发现”相机（Discovery Camera）和“发现”立体视镜（Discovery Stereo）。
图5-1 “发现”相机（Discovery Camera） Discovery Camera为小型ROV平台提供了紧凑的成像和照明载荷，可连续产生4K低延迟驾驶视频流，并记录可直接用于3D建模的清晰的静态图像。通过利用较大的高灵敏度传感器和广角镜头，它可提供一个超宽视场（130°x130°），无需倾斜相机即可实现完整的态势感知。 相机的800万像素传感器与分辨率匹配的光学器件实现了真正的4K视频质量，以及无损的传感器变焦。同步大功率Nova Mini照明灯提供了行业领先的125 000流明均匀照明，增加了视觉系统的作用距离和特征探测能力。边缘计算实时纠正视觉误差，并利用高动态距离信息来修正照明，使得静态图像能直接用于3D建模。
图5-2 “发现”立体视镜（Discovery Stereo）和 Nova Mini大功率照明灯 Discovery Stereo为水下4 000 m的ROV平台带来了真正的深度感知和实时3D建模能力。它可保持宽视场（75°x75°）和产生低延迟的驾驶视频流，同时ROV上的计算机为测量和范围监测而实时计算3D深度图。 这些深度图是根据一对图像之间在单个时间点上的特征匹配计算的3D点云（3D point clouds），可以在实时可旋转视频流中显示，以观察正在变化的3D场景，并允许驾驶员监控航行器相对于目标的位置。这种深度感知能力有可能在新型机器人平台上实现自主能力，如机械手自动化或无海床固定装置的位置保持能力。 这两个产品版本都集成了Nova Mini照明灯，可直接支持DDS（Data Distribution Service，数据分发服务）和ROS2（Robot Operating System，机器人操作系统）。据Voyis公司称，对这些新的机器人标准的支持大大简化了航行器的集成和自主性，同时也提高了系统可靠性。 Voyis公司的首席执行官Chris Gilson说：“Voyis公司将继续引领创新，增强水下探索和检查应用的能力。Discovery视觉系统代表了ROV视觉系统性能的重大飞跃，可以同时提供4K视频和3D数据流。我们相信该系统将成为水下机器视觉和自主性的标准平台，有助于推动水下机器人的革命。” Blueye Robotics（“蓝眼机器人”）公司的Blueye X3 ROVs将在母船和载人舷外小艇上使用，可用于预防环境犯罪、检查、搜索和救援等许多任务。
图6-1 在斯瓦尔巴群岛（Svalbard），挪威海岸警卫队的一艘船搭载了Blueye X3 ROV （图片来源：The Norwegian Coast Guard） Blueye Robotics公司正为挪威海岸警卫队提供ROVs，ROV上配备了一些传感器和载荷，如用于水下定位的DVL、用于导航和延伸视线的双频多波束声呐，以及1只机械手。
图6-2 Blueye X3 ROV （图片来源：The Norwegian Coast Guard） Blueye Robotics公司为挪威海岸警卫队运营的整个船队配备了Blueye X3模型，该模型于2021年推出。除了提高导航和数据收集能力外，ROVs还将为挪威海岸警卫队的潜水队提供更多的水下眼睛。 根据该合同，Blueye X3 ROV将在母船和载人舷外小艇上使用，使用场景包括： 7）代替简单的潜水作业。
图6-3 Blueye X3 ROV从斯瓦尔巴群岛水面开始下潜 （图片来源：The Norwegian Coast Guard） 挪威海岸警卫队表示，之所以选择Blueye Robotics公司的ROV解决方案，是因为其良好的易用性、传感器模块化能力、极端环境下的鲁棒性、从2 ft的水下到开阔海域的作业能力、便携性（重9 kg）和电池容量（工作时间4 h）。可直接在Blueye App中轻松创建潜水报告也被认为是它获胜的特性之一。 编译：Whitehead 译自：www.unmanned-systemstechnology.com |
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