陳洪濱 李軍 馬舒慶 魏應(yīng)植 趙宇

(1 中國科學(xué)院大氣物理研究所，中層大氣和全球環(huán)境探測重點實驗室，北京100029；2 南京信息工程大學(xué)，氣象災(zāi)害預(yù)報 預(yù)警與評估協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210044；3 中國氣象局氣象探測中心，北京100080；4 福建省廈門市氣象局，廈門 361012)

引言

在中國經(jīng)濟發(fā)達的沿海地區(qū)、海島以及瀕臨海域，經(jīng)常發(fā)生災(zāi)害性天氣，包括大風(fēng)、暴雨、大霧和海上強對流天氣等，每年都造成很大的人員和經(jīng)濟損失[1-3]。為了增加對海上天氣系統(tǒng)生成與演變規(guī)律的科學(xué)認識，提高海上和沿海地區(qū)氣象預(yù)報的準確率以及防災(zāi)減災(zāi)的能力，需要多種觀測平臺和觀測技術(shù)提供海上氣象水文要素信息，包括衛(wèi)星遙感、岸基和島嶼地面氣象站與氣象探空站網(wǎng)、油氣平臺和船舶自動氣象站、海上錨定浮標、漂流浮標(包括飛機投擲的)、有人駕駛飛機下投探空、無人飛行器探空和岸基多普勒天氣雷達等[4-11]，但已有的這些平臺和技術(shù)所提供的資料與陸地站網(wǎng)相比，在時空覆蓋和分辨率方面還有很大差距，遠不能滿足當(dāng)前科學(xué)研究和業(yè)務(wù)工作的需求。為了解決大洋上大氣和海洋觀測資料不足的問題，國際上有兩個發(fā)展趨勢[12-13]：一是提高地球觀測衛(wèi)星的遙感能力，發(fā)射更多搭載多種遙感器的衛(wèi)星，應(yīng)用多波段和主被動結(jié)合等技術(shù)提升氣象和海洋天基遙感能力，不斷改進多源資料融合和模式同化技術(shù)；二是針對重點區(qū)域和特定大氣海洋現(xiàn)象或科學(xué)研究目標，開展海上加強觀測試驗研究，使用島基、科考船、有人駕駛和無人駕駛飛機等平臺，同時布設(shè)或投放陣列浮標和漂流浮標，以獲取大氣和海洋的多要素綜合觀測資料。

隨著衛(wèi)星導(dǎo)航、無人駕駛、衛(wèi)星通訊和數(shù)字化傳感器等技術(shù)的發(fā)展，近20年來國內(nèi)外科技人員已研發(fā)了數(shù)種基于無人水面艇(USV：unmanned surface vehicle)和自動水下航行器(AUV: autonomous underwater vehicle)的海洋氣象與水文觀測系統(tǒng)，具有長航時、自動部署、人員安全等優(yōu)點。例如，美國Liquid Robotics公司于2007年研制成一種水面穿浪器(wave glider)，由波浪能提供航行動力，上部太陽能板收集太陽能為定位、探測傳感器和通訊等子系統(tǒng)提供能源，可以連續(xù)一年以上以走航或駐點方式實時收集和發(fā)送海洋氣象水文觀測數(shù)據(jù)。該型穿浪器單艘航行最大距離達9384海里，歷時14個月橫跨南北太平洋，經(jīng)歷過惡劣的海況，實時獲得了海面氣象要素及海溫、海鹽和海流數(shù)據(jù)。Lenan 和 Melville[14]使用該型穿浪器穿過熱帶氣旋時的原位觀測資料，對氣象要素的變化進行了分析。2014年4月，美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)與Liquid Robotics 公司簽署了合作協(xié)議，旨在提高海洋天氣預(yù)報和海洋環(huán)境監(jiān)測能力；合作已顯示海面無人穿浪觀測數(shù)據(jù)與NOAA的數(shù)據(jù)分析和模式相結(jié)合提高了颶風(fēng)預(yù)報、CO2的觀測和北極海洋環(huán)境的監(jiān)測能力。

美國Saildrone公司于2009年，成功研制一款自動駕駛雙體帆船(SD1: saildrone 1)，完全利用風(fēng)帆推進航行，平均航速3～5 kn，最大速度可達14 kn。 在2013年底，一艘SD1在太平洋海上航行超過100天，航程超過8000 km。該公司與美國海洋科學(xué)技術(shù)基金會(MSTF)合作，計劃在將來用SD1取代海洋中的錨系浮標，進行各個大洋上的氣象觀測(http://saildrone.com)。

近十多年來，我國一些部門也大力開展無人海洋航行器(UMV: unmanned marine vehicle)的研發(fā)與應(yīng)用工作，從無人水面艇到深海水下滑翔機的海上試驗時有報道[15]，但其實用性和可靠性等有待驗證與提高?？傊?，研發(fā)和應(yīng)用多種類型無人駕駛平臺的探測技術(shù)是當(dāng)前海洋環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的一大發(fā)展趨勢，為國際各大海洋觀測組織和計劃所推薦[16-17]。

自2013年，本團隊基于衛(wèi)星導(dǎo)航與通信、自動駕駛和數(shù)字傳感器等技術(shù)，開始研發(fā)一種基于全太陽能無人艇的海洋氣象水文探測系統(tǒng)，命名為MWO-I(Marine Weather Observer-I)；2015年4月原理樣機在福建東山縣海域下海測試，隨后幾年進行了多次海上試驗，不斷改進和驗證其實用性和觀測能力。本文對這一長航時太陽能艇海洋氣象觀測系統(tǒng)進行介紹，并給出2018年4月一次海試個例的初步探測結(jié)果。

1 系統(tǒng)的介紹

MWO-I系統(tǒng)具備的主要功能有：長航時自動駕駛、抗惡劣海況、自動探測海面氣象要素、實時監(jiān)控工作狀態(tài)和傳輸數(shù)據(jù)。設(shè)計的原則是：①小型化，隨浪性好， 便于運輸和釋放與回收；②模塊化，易于集成安裝和調(diào)試，便于加載輕小型氣象和水文傳感器；③高可靠性，能夠長時間工作，適應(yīng)各種天氣和海況，即在強風(fēng)浪高海況下能夠生存。系統(tǒng)的主要組成有：太陽能無人艇平臺、艇載傳感器與資料采集子系統(tǒng)、衛(wèi)星通訊模塊、陸基子系統(tǒng)(圖1)。

圖1 太陽能無人艇海洋氣象探測系統(tǒng)(MWO-I)組成

1.1 太陽能無人艇

太陽能無人駕駛艇是實現(xiàn)自動部署、機動航行探測的平臺。根據(jù)設(shè)計原則，研發(fā)的無人艇主要技術(shù)參數(shù)列于表1，其主要組成包括艇體、電動動力推動裝置、太陽能電力裝置和計算機控制裝置(圖2)。

表1 太陽能無人駕駛艇主要技術(shù)參數(shù)

無人艇整體結(jié)構(gòu)如圖2所示，艇身采用雙體結(jié)構(gòu)，雙浮筒大部分位于水線之下，其質(zhì)量約占全系統(tǒng)的70%，所以具有較好的穩(wěn)定性和隨浪性。艇體尺寸的選擇不僅考慮了有效載荷的承載能力，還考慮了陸上運輸?shù)谋憬菪?，即在不拆卸的情況下，一輛小型箱式貨車可以運輸兩艘。這樣，運抵海邊后，可減少安裝調(diào)試時間和難度，便于快速布放。

圖2 太陽能動力雙體無人艇設(shè)計效果(a)和實物(b)

為了實現(xiàn)超長航時并考慮到減排環(huán)保，無人艇可選的潔凈能源有太陽能、風(fēng)能、波浪能及其組合。本系統(tǒng)采用易獲取和易改造安裝的太陽能供電技術(shù)。太陽能膜貼敷在艇身上方的平板上，平板內(nèi)不僅有金屬支撐骨架保持強度，還有泡沫墊層在半潛狀態(tài)時產(chǎn)生浮力。太陽能板轉(zhuǎn)換的電能傳送至安放在浮筒內(nèi)的蓄電池組，然后向動力推進裝置、氣象探測儀、通訊裝置和計算機控制裝置等供電。在晴天條件下，太陽能電力裝置能夠提供平均約600 W的輸出功率，在多云天氣下白天也能提供無人艇推進與探測和通訊所需的電力。在白天蓄電池充滿的情況下，能夠滿足夜晚MWO-I低速航行與探測的需要；在極端連陰天的情況下，自動關(guān)閉動力推進裝置，能夠保障一周時間的連續(xù)探測與通信的供電。

無人艇由純電動動力推進，雙推進器裝置在浮筒后部，用于推進無人艇前后運動，并通過左右推進器速差控制調(diào)整艇的運動方向。推進器螺旋槳外加一金屬網(wǎng)罩，雖然增加了一點阻力，但可以防止大部分水中雜物對螺旋槳的直接撞擊與纏繞等影響。

太陽能蓄電池置于浮筒內(nèi)前部，而推進器位于筒體的后部，調(diào)節(jié)位置即可保持前后平衡。在艇筒體的中段隔離出一段壓水艙，對其注水和排水能夠?qū)崿F(xiàn)無人艇整體的下沉半潛和恢復(fù)上浮。半潛下沉是為了進一步增加其穩(wěn)定性和抗傾覆性，增加無人艇抗風(fēng)浪的能力。因此在太陽能艇上設(shè)計和加裝了進排水裝置，與艇載計算機控制裝置連接，實現(xiàn)壓艙水箱中的水量調(diào)節(jié)。 在5級以上的高海況時，自動或遠程指令控制開啟水泵，向兩個筒體壓水艙內(nèi)注水，使艇體整體下沉，但太陽板仍位于水面之上(需時約3 min)。此時，無人艇吃水深度增加，處于半潛狀態(tài)，艇在水中的穩(wěn)定性及抗風(fēng)浪能力得以進一步提高。當(dāng)風(fēng)浪較小時，自動或遠程控制排水，艇體上浮，水中阻力減小，有利于MWO-I的航行探測與機動部署。這一半潛功能的實現(xiàn)是本系統(tǒng)的一大創(chuàng)新點。

1.2 艇載氣象傳感器

本系統(tǒng)選用一款通用的船載小型自動氣象站，用于探測海面大氣溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速和風(fēng)向，并輸出數(shù)據(jù)到計算機控制裝置保存，再由北斗通訊機發(fā)送回陸基子系統(tǒng)接收處理。此型自動氣象站具有測風(fēng)姿態(tài)和航向的自訂正功能，在太陽能艇上安裝之前，進行過車載和無人機搭載的測試，證明了其在運動狀態(tài)下氣象要素探測的可靠性與穩(wěn)定性。

自動氣象站安裝于太陽能襯板的上中部，距靜水面高度1.5 m。由于艇的隨浪性好，測試表明在6級海況下，氣象傳感器受涌浪水浸的影響幾率較小。自動氣象站的采樣時間間隔設(shè)為1 min一組，與北斗衛(wèi)星的通信時間相適應(yīng)。

一只海溫傳感器安裝于無人艇浮筒的側(cè)下方，靜水中距水面高度0.25 m，用于探測并輸出海水溫度至艇載計算機。此外，在太陽能襯底板前部安裝了兩只小型硅基太陽總輻射表(EKO公司生產(chǎn)的ML-02)，一只朝上測量向下的太陽輻射，另一只朝下測量海面的反射太陽輻射。所用水溫傳感器和輻射表的時間響應(yīng)很快，但仍1 min取一組平均值，然后保存和發(fā)送。各要素的測量范圍和精度滿足氣象和水文探測規(guī)范要求(表2)。

表2 艇載氣象和水溫傳感器的主要性能參數(shù)

1.3 艇載通信與控制裝置

海上自主航行探測與數(shù)據(jù)遠程傳輸，需要通過衛(wèi)星通訊實現(xiàn)。MWO-I采用我國北斗衛(wèi)星的通信功能，雖然普通用戶機每分鐘僅傳輸70個字節(jié)數(shù)據(jù)，但其重量、功耗和價格等適用于本系統(tǒng)。為了滿足多氣象水文探測數(shù)據(jù)的實時傳輸、系統(tǒng)多種狀態(tài)信息的傳輸與監(jiān)控和陸基指令接收的需求，本系統(tǒng)安裝使用了兩套北斗用戶機，一套收發(fā)多種運行指令和平臺狀態(tài)信息，一套發(fā)送氣象水文探測數(shù)據(jù)。

控制裝置是本系統(tǒng)的大腦，主要由艇載計算機和系列軟件組成，與電源管理單元、自動駕駛儀、遙控接收機、電動推進裝置、氣象傳感器I/O口和衛(wèi)星通訊單元等連接(圖3)，主要功能是控制實現(xiàn)自動駕駛、自動探測和遠程數(shù)據(jù)傳輸。圖4顯示平臺運行的主要控制流程，艇載計算機中的廣義狀態(tài)信息包括：預(yù)設(shè)的航行模式、預(yù)設(shè)航跡、平臺當(dāng)前位置與姿態(tài)、當(dāng)前工作狀態(tài)(航速航向)與電量、實時氣象信息以及附近船舶信息等。

圖3 MWO-I控制裝置結(jié)構(gòu) (供電單元與其他單元的連線略)

圖4 MWO-I平臺運行主要控制流程

MWO-I上安裝了北斗/GPS雙模定位信息接收裝置，實時定位信息傳送至艇載計算機。根據(jù)預(yù)設(shè)航線(包括航速)和實時定位信息，艇載自動駕駛儀輸出兩個推進器的速度，改變航向由左右推進器的速度差實現(xiàn)。

控制裝置與電源單元連接，一路接受供電，一路實現(xiàn)對其管理。白天太陽能板轉(zhuǎn)化的電力一部分用于動力推進，一部分對蓄電池進行補充充電。在電池完全充滿的情形下，全部太陽能電力用于動力推進，且在夜晚能保證無人艇低速航行和傳感器與通信單元的連續(xù)正常工作；在充電不足(例如連陰雨天氣)使得動力供電電壓低于19 V時，無人艇進入無動力自由漂流狀態(tài)， 此時剩余電量能夠保證約7天平臺狀態(tài)信息和探測數(shù)據(jù)的采集與傳輸。當(dāng)充電使動力供電電壓高于19 V時，MWO-I自動進入預(yù)先設(shè)定的航行探測模式。

控制裝置與氣象水文傳感器的數(shù)據(jù)傳輸單元連接，對每分鐘一組數(shù)據(jù)保存并處理，然后發(fā)送至北斗通信單元。在探測數(shù)據(jù)和狀態(tài)參數(shù)出現(xiàn)異常時，發(fā)送標識數(shù)字字符。陸基子系統(tǒng)接收并識別3組及以上異常數(shù)據(jù)時，顯示出異常提示，即在監(jiān)視屏幕上異常參數(shù)后面不再出現(xiàn)具體數(shù)值，而是為醒目的紅點替代。氣象水文數(shù)據(jù)的采集、變送、傳輸和監(jiān)控技術(shù)的詳細流程設(shè)計和實現(xiàn)，與陸基或島基自動氣象站的類似，這里不再詳述。

1.4 海上觀測模式

無人艇具有自動駕駛和遠程更改航線的功能，可以根據(jù)科學(xué)研究與業(yè)務(wù)工作需求實現(xiàn)多種航行模式的觀測，包括走航、漂流和準錨定觀測模式。走航觀測，就是按預(yù)設(shè)航線航行并進行探測和數(shù)據(jù)傳輸；漂流觀測主要在夜晚進行，就是無人艇關(guān)閉推進動力，進行“隨波逐流”狀態(tài)下的探測和數(shù)據(jù)傳輸。

準錨定觀測有兩種方式(圖5)。一種是在一給定經(jīng)緯度的固定目標點(或稱“錨點”)周圍連續(xù)轉(zhuǎn)圈，圓形和方形都可(圖5a)，半徑或邊長度小于300 m，在這一“錨點”提供時間連續(xù)的觀測數(shù)據(jù)。另一是以“錨點”為圓心(圖5b)，設(shè)置一半徑范圍(例如500 m)，當(dāng)無人艇接近“錨點”時(例如設(shè)為30 m)自動關(guān)閉動力，進入漂流狀態(tài)探測；當(dāng)無人艇達到預(yù)設(shè)半徑時自動啟動動力，進行返回錨點的航行觀測；這一模式可以簡稱為“漂離—動返”式觀測。初步試驗表明，在風(fēng)速和流速不大的情況下，約1.5 h實現(xiàn)一次500 m半徑的“漂離—動返”式觀測。與連續(xù)轉(zhuǎn)圈方式相比，此種方式的優(yōu)點是可以節(jié)省部分能耗，尤其是在夜晚。下沉半潛漂離與動力回返的多次往返準錨點觀測，有望測得表面海流，具體試驗與初步結(jié)果分析由另文介紹。

圖5 “準錨定”觀測模式示意：(a)連續(xù)轉(zhuǎn)圈式, (b)“漂離—動返”式 (圖a中實際航跡在轉(zhuǎn)彎處有一定的向外彎曲，轉(zhuǎn)彎半徑約20 m； 圖b中為了清晰顯示，夸大了漂流軌跡的彎曲度)

1.5 陸基子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)的主要功能是規(guī)劃和發(fā)送更新的航跡與任務(wù)，接收海上無人艇系統(tǒng)的狀態(tài)與探測數(shù)據(jù)，資料預(yù)處理與顯示及分發(fā)和存儲；主要組成是北斗用戶機、兩臺計算機和系列應(yīng)用軟件。使用通用的遠程控制與監(jiān)控軟件，在任何地點的入網(wǎng)計算機或智能手機上都可實現(xiàn)遠程操作，包括MWO-I工作狀態(tài)監(jiān)視、數(shù)據(jù)信息瀏覽、航跡和任務(wù)更改與發(fā)送、數(shù)據(jù)下載等。

2 海上試驗個例

自2015年系統(tǒng)研發(fā)成功后，在海上進行了多次試驗。在海試前，每艘艇首先在“工廠”露天水池內(nèi)進行約20 d的浸水試驗，以檢查其水密性和系統(tǒng)連續(xù)工作性能?？紤]到海上試驗的不確定性，我們遵循循序漸進的原則，即先短航時后長航時、先港內(nèi)再港外、由近及遠的進行，航時從2 h擴展到130 h以上，MWO-I的主要技術(shù)設(shè)計指標都得到了驗證。

作為一個個例，本節(jié)介紹2018年3月30日至4月6日的初步試驗結(jié)果。此次試驗?zāi)康氖沁M行較長航時多技術(shù)性能的全面測試，氣象探測結(jié)果盡可能地與海上浮標站的觀測進行比較，因為錨定浮標是當(dāng)前開闊洋面上能夠進行連續(xù)和實時氣象與水文觀測的主要平臺，其提供的資料已有多種應(yīng)用，包括海上臺風(fēng)特征的分析研究[18]。本次試驗抵近的兩個海上目標浮標分別是廈門浮標(區(qū)站號59334，本文標記為XM)和海峽南浮標(區(qū)站號59544)，分別位于(23°38′02″N，118°11′53″E)和(22°36′01″N，119°00′02″E)。試驗以福建省東山縣澳角村漁港東側(cè)為出發(fā)點。3月30—31日，MWO-I在近岸處航行測試，結(jié)果表明各子系統(tǒng)全部正常運行。4月1日上午約10:00，為了避開近岸海洋養(yǎng)殖網(wǎng)箱，租用一小漁船將MWO-I拖出離岸50 km處釋放，然后按預(yù)設(shè)航線自動駕駛航行。

圖6顯示4月1—6日MWO-I的航行軌跡，總航時達128 h，累計航程約為474 km。由圖6可見，在白天MWO-I按預(yù)設(shè)航線航行，經(jīng)計算實際航行軌跡與預(yù)設(shè)路線的平均距離差小于10 m。為了考查其漂浮探測狀態(tài)和能力，設(shè)計進行了在傍晚至次日早晨無動力的漂流探測試驗，即在太陽能充電不能使動力供電電池電壓維持在19 V以上時，MWO-I自動停止動力航行，處于漂浮探測狀態(tài)；第2天早晨太陽能充電提供足夠電量時，MWO-I自動恢復(fù)動力航行，首先向預(yù)設(shè)航線最近航點航行，然后沿預(yù)設(shè)航線前進，這樣在圖6中看到5個夜晚不規(guī)則圓弧形航跡。

圖6 2018年4月1—6日MWO-I航行軌跡 (直線為有動力航行，曲線為漂流；黃色圖釘為兩個浮標的位置)

圖7顯示6天連續(xù)的原始氣象和水文探測數(shù)據(jù)時間序列，每個小圖給出一個要素，MWO-I的是黑色線；為了直觀比較，同時顯示XM浮標的小時平均值，由藍色曲線表示。由圖首先可見，MWO-I每分鐘獲得的氣溫、相對濕度、氣壓、風(fēng)速風(fēng)向和水溫數(shù)據(jù)是連續(xù)的，沒有出現(xiàn)異常值，這次試驗數(shù)據(jù)獲取率為100%。這表明，在這幾天的天氣和海況情況下，氣象水文傳感器和通信收發(fā)裝置不僅工作正常，而且氣象傳感器的探測沒有受到海浪的影響。

由圖7中無人艇與XM浮標的距離可見，在4月1日午夜兩者之間的距離最近，最小距離約10 km。再看圖7中前3天大部分要素的日變化特征，無人艇與浮標測得的基本一致(風(fēng)向除外)；隨著距離(時間)的增加，無人艇與浮標觀測的變化特征的一致性變差。MWO-I所測要素值的變化幅度一般大于浮標的，這主要因為前者是分鐘級數(shù)據(jù)，后者是小時平均數(shù)據(jù)。在風(fēng)速的時間序列上可見，6日晚無人艇與浮標都觀測到大風(fēng)，MWO-I測得的最大值為18.9 m/s。關(guān)于海面水溫SST的測量，值得注意是，MWO-I的不僅日變化幅度大，而且在午后有明顯偏大的數(shù)據(jù)(>25 ℃)，其原因有待進一步分析。

圖7 2018年4月1—6日MWO-I測得的原始數(shù)據(jù)(黑色線)及廈門浮標(XM)小時平均數(shù)據(jù)(藍色線):(a)MWO-I與XM浮標的直線距離D,(b)海面氣溫T,(c)相對濕度RH,(d)海面水溫SST,(e)氣壓P,(f)風(fēng) 向WD,(g)風(fēng)速WS)

為了進一步比較分析MWO-I與XM浮標的觀測，按幾個距離檔繪出對比散點圖(圖8)，雖然小時平均數(shù)據(jù)量較少，但仍分別計算其相關(guān)系數(shù)。由圖可見，總體上兩者距離較近時一致性更好，其中氣壓的相關(guān)性最好，這是自然合理的；風(fēng)速和風(fēng)向的一致性在時間序列上(圖7)看不清楚，但在散點對比圖中看得比較清楚；SST在有些時段一致性差，原因在前面已提及。無人船與廈門浮標距離在20 km以內(nèi)，其觀測的溫度、相對濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速和海溫的標準差分別是：1.68 ℃、14.9%、0.99 hPa、44.85°、0.70 m/s和0.76 ℃。

圖8 無人艇MWO-I與廈門浮標觀測的散點圖 (不同顏色代表幾個距離范圍的測值，例如：綠色表示30～40 km距離范圍內(nèi)時間對應(yīng)的觀測值)

對MWO-I與海峽南浮標的觀測數(shù)據(jù)也進行了對比分析(后者風(fēng)速和風(fēng)向缺測)，總體上結(jié)果與上述相同，這里不再贅述。這次試驗主要是考察MWO-I跨晝夜長航時的探測能力，沒有專門設(shè)計和實施在浮標附近的“定點”觀測，所以可比較的數(shù)據(jù)量還不夠多。此外，試驗中獲得了比較連續(xù)的海面向下和向上的太陽總輻射數(shù)據(jù)，雖然可看出云層的影響，但數(shù)據(jù)姿態(tài)訂正問題還沒有解決，故此處不做進一步分析研究。

3 結(jié)論和討論

針對海上氣象水文原位探測技術(shù)不足和資料稀少的問題，我們研發(fā)了一種基于太陽能無人艇的新型海上氣象探測系統(tǒng)MWO-I，經(jīng)過3年多近10次的海上測試，得到的結(jié)論如下：

(1)各項性能指標基本達到了設(shè)計指標，實現(xiàn)了基于衛(wèi)星導(dǎo)航的自動駕駛、自動部署、自動探測、自動數(shù)傳等功能。

(2)依靠北斗通信，能夠每分鐘實時地發(fā)送提供一組海面氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)速風(fēng)向、太陽總輻射和海面水溫資料；無人艇平臺還有約10 kg載荷余量，可以加裝其他小型傳感器，例如：波浪儀和能見度儀等設(shè)備。

(3)實現(xiàn)了海上航程大于450 km的探測試驗，艇載自動氣象站的觀測與廈門和海峽南兩只錨定浮標的比較一致。

該系統(tǒng)大于6個月超長航時的工作能力和抗惡劣海況的能力，有待在今后海試中得到證明；需要與錨定浮標和科考船等的氣象水文要素觀測進行更為長期和系統(tǒng)的對比分析。下一步將結(jié)合業(yè)務(wù)和科研需求，在不同季節(jié)開展長航時探測試驗，獲取更多的觀測數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制規(guī)范化的分析研究。此外，將考慮在MWO-I上加裝其他傳感器(例如波浪儀)和自動船舶識別系統(tǒng)(AIS)，增加其探測與生存能力。

隨著衛(wèi)星導(dǎo)航、衛(wèi)星通訊、自動駕駛和傳感器等技術(shù)的進步，采用無人機和無人船平臺構(gòu)建新型高智能化的海上氣象水文觀測系統(tǒng)已成為可能，多無人船海上組網(wǎng)觀測將提供大量海上原位探測數(shù)據(jù)，必將增強包括臺風(fēng)在內(nèi)的海上強烈天氣的監(jiān)測能力，提高海洋氣象和海-氣相互作用等的研究水平，并應(yīng)用于數(shù)值天氣和海洋環(huán)境預(yù)報及衛(wèi)星遙感產(chǎn)品驗證業(yè)務(wù)之中。

致謝:在多次海上試驗過程中，項目組得到了福建省廈門市氣象局、漳州市氣象局和廣東省茂名市博賀海洋氣象科學(xué)實驗基地的大力協(xié)助；河北淳博航空科技有限公司安裝和調(diào)試系統(tǒng)；上海氣象儀器廠協(xié)助進行水池試驗。在此一并致謝。