该概念设计采用小型水线面积双体船，作为自主水下航行器和空中无人机的停泊和充电站，利用太阳能和涡轮机能源实现持续监测。 | 来源：佛罗里达大西洋大学
来自佛罗里达大西洋大学工程与计算机科学学院的研究人员今天提出了一种替代的、自主的北极冰观测方法。研究人员表示，这种方法有望提高海洋车辆的自主性，帮助执行海上任务，并加深对北极海冰融化对海洋生态系统影响的理解。
了解海冰在北极的生态作用至关重要，尤其是该地区海冰范围正在以前所未有的速度减少。此外，专家们也想知道如果北极海冰融化速度更快，北极海洋生态系统会发生什么。为了回答这些问题，在恶劣的北极环境中需要一个长期的监测和数据收集系统。
然而，直接观测具有挑战性，因为卫星传感器具有粗糙的空间分辨率，无法检测到冰的精细分形结构。由于极端天气条件以及漂浮的碎冰带来的障碍，将载人船只部署到该地区也很困难。传统的海洋观测方法提供的时空覆盖范围有限，而空中无人机和自主水下航行器 (AUV) 受到能源限制的阻碍，限制了它们的科研潜力。
让机器人上天入海
该研究由佛罗里达大西洋大学海洋与机械工程系博士毕业生徐文强博士领导。 | 来源：佛罗里达大西洋大学
佛罗里达大西洋大学团队的概念设计采用小型水线面积双体船 (SWATH)，作为 AUV 和空中无人机的停泊和充电站。SWATH 船的设计注重稳定性，使其能够在融化的冰中航行，并在各种海况下运行。
该船的设计旨在实现自给自足，利用自动航行、太阳能电池板以及位于双体船之间的水下涡轮机发电和储存能量，即使逆着洋流航行也能确保持续的任务支持。该系统将使用先进技术从空中、水面和水下监测北冰洋。
“我们提出的自主观测平台系统为研究北极环境和监测海冰融化的影响提供了一种综合方法，”佛罗里达大西洋大学海洋与机械工程系高级作者兼教授苏宗超博士说。“其设计和功能使其非常适合克服北极独特条件带来的挑战。通过为持续数据收集提供一个自给自足的平台，该设计支持科学研究、环境保护和资源管理，为全年监测北极奠定了基础。”
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探秘团队成果
该研究结果发表在《应用海洋研究》杂志上，表明利用风力帆船的运动从 SWATH 下方的涡轮机发电是支持长期北冰洋监测任务的可行方法。该设计与它所监测的环境相融合，提供了关于北极海冰融化的全新数据，超越了卫星和载人船只所能提供的范围。
佛罗里达大西洋大学表示，其船只对于海洋数据收集至关重要，它整合了空中无人机和 AUV，用于实时监测、资源勘探和研究。无人机使用高分辨率相机和传感器进行测绘和导航，而 AUV 收集水下数据。
DJI Dock 2 系统使无人机能够自主着陆、充电和重新部署，而先进的水下对接系统则允许 AUV 补充燃料和传输数据，从而扩展其范围。水下船体中的测量仪器收集特定任务数据，这些数据在船上进行处理并通过卫星传输，从而实现长期的无人海洋监测。
本文最初发表在《机器人报告》上，标题为“研究人员构建系统以自主跟踪北极冰融化”。
