由国内多家海洋科研院所、高校及深海装备企业联合攻关的深海环境智能感知关键技术专项研究顺利完成全海深综合海试验证,系列自主核心技术、传感装备与智能算法实现规模化落地,全面突破深海高压、无光、强噪声、低带宽通信等极端环境带来的感知瓶颈,构建起覆盖传感硬件、多源数据融合、水下 AI 认知、无人平台协同的完整技术体系,为海洋资源勘探、深海灾害预警、海底生态观测、海洋国防安全提供国产化核心支撑,助力海洋强国建设纵深推进。
深海是地球认知、资源开发与海洋安全的战略主战场,但万米深海存在超高压、水体光衰减严重、水声信道干扰大、传感器长效稳定性差、海量异构数据实时解析难等世界级难题。传统深海探测依赖单一声学设备、人工事后数据分析,存在探测精度不足、自主识别能力弱、设备服役周期短、无法实现全域动态监测等短板,长期制约深海精细化探索能力提升。针对行业痛点,联合攻关团队历时多年开展材料、器件、算法、平台一体化协同攻关,实现多项底层技术原创突破。
在深海高精度传感硬件层面,团队自主研发碳基固耦合微型传感阵列、高耐压多参数原位探测传感器、轻量化合成孔径声呐、量子磁力探测模组四大核心器件。创新界面改性调控工艺解决传感材料高压团聚、信号漂移难题,原创固 – 固界面碳基传感机制摒弃传统液态传感结构,大幅提升万米水深下温盐、水压、甲烷、重金属、地磁、地形地貌多参数同步采集精度;新型传感器可耐受 110MPa 深海压力,弱信号捕捉灵敏度较进口设备提升 50% 以上,设备无故障连续工作时长突破 180 天,实现全海深低成本、长时程原位监测。
在多模态数据融合与水下智能认知算法领域,研究团队搭建面向深海场景的物理引导深度学习网络,打造国内自主深海生境多模态智能认知大模型,兼容声呐影像、水下光学图像、水文剖面、沉积物、生物声学、地磁多源异构数据输入。通过水下视觉特征增强、散射噪声抑制、垂向海洋物理特征约束优化模型架构,有效解决水下图像模糊、声学杂波干扰问题;实现深海热液、冷泉、海底矿产、珍稀生物、水下障碍物、管线缺陷实时自动识别、三维环境动态重构,目标识别综合准确率超 87%,温盐三维场重构精度较传统数值模型提升 36%—59%,推动深海观测从 “数据采集” 转向 “智能自主认知”。
针对水下通信带宽受限、无人平台独立作业智能化不足问题,项目攻克低码率水声压缩传输、多无人潜航器集群协同感知、自适应路径智能规划技术。构建 AUV/ROV/ 水下滑翔机协同感知网络,搭载轻量化边缘 AI 计算单元,水下平台可自主规避复杂地形障碍物、动态调整探测航线、就地完成数据预处理,仅回传高价值目标信息,大幅降低水声通信数据传输压力;海试期间在南海千米、万米级海域完成集群协同探测示范,一次性获取上万组海底立体环境数据,实现大范围海域全覆盖快速勘察。
目前,全套深海环境智能感知技术已完成多轮南海、西太平洋海上试验,搭载于国产深海钻探监测机器人、深海资源开发一体化装备、深海观测浮标阵列完成实地应用。相关研究成果累计发表 TOP 期刊论文 40 余篇,授权发明专利 72 项,多项核心传感器件、智能算法实现国产化替代,打破国外高端深海感知装备技术垄断。
项目负责人表示,下一步团队将围绕 “十五五” 海洋科技发展规划,持续迭代全海深微型化、低功耗智能感知器件,完善深海开源多模态数据集,推动感知技术与深海采矿、深海碳汇监测、海底地质灾害预警、水下国防安防场景深度融合,加速科研成果产业化落地,打造全球领先的深海智能感知技术产业链,为全球海洋可持续治理输出中国技术方案