在深海科技前沿，中国装备正不断刷新纪录：“悟空”号深潜器实现了万米深潜。
随着全球海洋战略的重心逐渐从近海转向深海领域，具备自主探测能力的无人潜水器（AUV）已成为探索深海奥秘的关键技术装备。人工智能（AI）技术的深入整合，正促使AUV从单一的“机械执行者”转变为具有智能探索能力的“智能探索者”。近年来，一系列专注于 AUV智能化升级的专利技术逐渐显现，这些技术揭示了人工智能如何解决深海探测中的目标识别、安全避障以及故障诊断等关键问题，为 AUV深入探索深海领域提供了坚实的技术支持。
提高海洋科技自主创新能力，这不仅是战略要求，更是产业实践的迫切需求。笔者从专利视角进行分析，以期为行业提供参考。
穿透迷雾|重构AUV目标识别技术
在数千米的海洋深处，由于光衰减和浮游生物散射的影响，光学成像技术在目标检测与识别方面受到限制。同时，声学技术也因多径效应和水体流动的干扰而难以精确操作。人工智能算法的创新应用已成为破解这些难题的关键所在。
笔者通过专利检索后发现，中国科学院深海科学与工程研究所的一件专利技术，通过提取深海视频中的关键帧，并构建线性景深模型来计算对应的关键帧景深图。基于这些景深图，该技术能够独立计算背景光和传输图，进而结合水下成像模型，对关键帧图像进行增强处理。这项技术不仅能够校正色彩偏差，消除模糊，恢复物体的原始色彩，还确保了水下机器人在深海环境中的精确目标识别和追踪能力。
相较于光学图像，声呐图像通常分辨率较低、特征不明显且噪声较为严重。深海技术科学太湖实验室与中国船舶科学研究中心共同布局的专利，发现了声呐图像中存在大量相同像素图像块和噪声不相关的特点。因此，该专利采用了非局部均值滤波技术进行去噪处理，显著提升了目标检测和追踪的效果。
智能避障|驱动AUV避障策略升级
在深海环境中，由于地形复杂性、流体特性以及海洋生物等多种未知因素的存在，AUV的航行安全面临严峻挑战。因此，AUV必须具备自主规避静态和动态障碍物的能力。传统的避障方法，包括人工势场法、模板匹配法和地图构建法等，通常依赖于精确的数学模型和完整的环境信息，这导致了它们在适应性方面的局限性。借助人工智能技术，AUV的安全避让算法模型得以实现，使得 AUV能够在未知环境中进行自适应决策。
针对静态障碍物，哈尔滨工程大学在“悟空”号 AUV的研发过程中布局了相关专利。该专利通过构建大尺度连续性障碍物模拟环境，并结合改进的强化学习算法进行避障训练。这种方法使得 AUV能够自主学习如何在峡谷、岩壁等复杂地形中进行避障，并在实际海况测试中证明了其对大尺度静态障碍物的高效规避能力。
针对动态障碍物，中国海洋大学布局了四维风险评估模型的专利。该专利引入了相对时间维度，以筛选出重点障碍物并生成避碰动作。例如，对于远离 AUV的海洋生物，该专利可降低其避障优先级。通过结合改进的强化学习算法，该专利不仅实现了自主动态避障，还提升了避障效率。
健康管家|构建AUV故障预警体系
在深海作业中，AUV一旦发生故障，极有可能遭遇通讯中断的风险，导致重大损失。鉴于深海环境的错综复杂性以及 AUV所具有的非线性、强耦合特性与模型不确定性，传统的基于规则和模型的故障诊断方法面临诸多挑战。人工智能算法所构建的 AUV故障预警系统，采用数据驱动的方式，不依赖于专家经验和精确的数学模型，为 AUV的长期作业提供了安全保证。
中国科学院沈阳自动化研究所为“潜龙”系列 AUV提供获得专利保护的健康管理方案。该方案利用卷积神经网络（CNN）提取 AUV传感器监测数据的局部空间特征，并通过双向长短期记忆网络（BiLSTM）来捕捉AUV故障与变量之间的相关性。此外，方案还嵌入了时间模式注意力机制，实现了对 AUV运行数据的实时监测和微小故障的识别，有效避免了故障在晚期突变为严重功能障碍而造成的损失。
上海理工大学布局的相关专利，用于识别深海潜水器推进器的故障程度。该专利通过在推进器的桨叶上缠绕不同长度的绳索来模拟不同程度的推进器堵塞故障，并采用深度卷积神经网络作为故障识别模型，以满足更为细致的实际应用场景需求。
公开的专利数据显示，自2020年起，我国在 AUV与人工智能融合领域的专利申请量持续增长，每年的申请量在全球占比均超过60%。深海探测领域的专利实践正在重新定义深海科技的战略价值。通过智慧 AUV系统的专利布局，我国将科技创新成果转化为产业竞争力，从南海资源开发到国际深海科考合作，搭载自主专利技术的 AUV正成为“蓝色经济”的核心载体。
当然，我国在相关领域也存在一定的不足，例如，相关专利的产学研用方面有待加强。笔者建议，相关部门应继续加大对 AUV与人工智能融合领域的科研投入，鼓励技术创新和专利布局，以进一步巩固我国在深海探测领域的领先地位。同时，加强国际交流与合作，推动 AUV技术的标准化与国际化，促进全球深海科技的共同发展。通过持续的专利布局和技术创新，我国 AUV将在深海探测、资源开发等领域发挥越来越重要的作用，为人类的海洋探索事业贡献更多中国智慧和中国方案。（郑星 作者单位：国家知识产权局专利局电学发明审查部）
（编辑：刘珊）
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