水声定位导航技术的发展与展望
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面向新时期我国水声定位导航的研究前沿
走向更深更远的全海深水声定位导航技术
近年来，深渊科学正成为海洋科学中蕴含重大突破的最新前沿领域，深渊探测装备技术亦成为国际海洋科技竞争的焦点[10]。“十三五”期间，科技部部署了国家重点研发计划“深海关键技术与装备”重点专项“全海深潜水器研制及关键技术攻关”项目群，其中就包括“全海深潜水器声学技术研究与装备研制”项目，以开展全海深潜水器声学设备研制，解决全海深潜水器定位及声学通信技术，支撑“十三五”重点研发计划中全海深载人潜水器和无人潜水器的研制。全海深水水声定位技术难在深，难在远，其工作深度不小于 11 000 m，最大作用距离超过 12 000 m，对高耐压换能器设计、弱信号检测技术、高精度阵列误差补偿及高精度长信号累计方位估计等关键技术提出了严峻的挑战。
面向水下无人航行器集群作业“互联、互通、互操作”的水下动态网络定位
近年来，随着水下无人航行器技术及水声通信技术的发展，水下无人航行器集群作业在海洋环境监测、海洋资源开发与利用及海洋国防安全等领域呈现出重要潜在应用价值。而水下无人航行器间的“互联、互通、互操作”能力是多平台协同作业的基础。快速精确水声动态网络定位和可靠水声通信是“互联、互通、互操作”的核心。面对这一由海洋环境监测、海洋资源开发和海洋权益维护对水下传感器网络定位及通信提出的重大需求，国家自然基金委于 2014 年和 2015 年连续 2 年建立重点项目群“分布式水声网络定位与探测基础研究”和“面向移动节点的水声传感器网络基础研究”来开展相关基础科学问题研究。受水下传感器网络带宽有限、能量有限、信道条件差、声速慢等因素制约，目前还缺乏适应快速、精确、大范围需求的定位方法，有效的评价机制，以及定位协议等。
此外，在弱联通条件下，声学/惯性一体化导航定位是新的技术增长点。惯性导航技术能够连续地输出姿态、速度、位置等信息，具有短时精度保障能力，但其误差会随时间发散；水声定位技术能够获得无累积误差的位置信息，但是受海洋声传播特性的影响，存在数据更新慢、容易受多途及突发性噪声干扰出现无效数据的缺点。水声/惯性一体化导航定位则能够兼得两者的优点，可有效抑制导航系统位置误差的发散，适合于水下高精度长航时导航定位。但与其他组合导航模式相比，受复杂海洋环境的影响，水声定位导航的观测数据存在着高延迟、低数据率、低有效性等特点，使得水声/惯性一体化定位导航技术目前还刚刚处于起步阶段。
目前水下无人潜水器集群定位还处于初级阶段，以理论研究为主，实践较少，亦缺乏验证平台，需建立完善的水下动态网络定位通信技术体系，为未来我国水下无人航行器集群作业“互联、互通、互操作”奠定理论与技术基础。