什么讓“蛟龍”號在7000米海底想游就游，還能穩穩“定位”？

　　答案就在被喻為“龍腦”的控制系統。

　　這顆睿智的“龍腦”流著純正的“中國血統”——由中科院沈陽自動化研究所自主研制，它的創造者既有院士，也有工人，既有70后，也有50后老教授。

　　前不久，全程參與“蛟龍”號海試的研究員張艾群、郭威、副研究員劉開周和高級工程師祝普強載譽歸來，筆者走進中科院沈陽自動化研究所，聽他們解密控制系統，講述“龍腦”誕生的故事。

　　五大技術“亮點”讓“蛟龍”暢游海底

　　控制系統相當于“蛟龍”號的神經系統，每條神經末梢都連著其他的系統，“蛟龍”號在海底的每一個動作都必須得到“大腦”的“命令”。

　　航行控制系統是“龍腦”的核心，具備自動定向、定深、定高以及懸停定位功能，使“蛟龍”號能全自動航行，免去潛航員長時間駕駛之累。

　　綜合顯控系統相當于“儀表盤”，能夠分析水面母船傳來的信息，顯示出“蛟龍”和母船的位置以及潛水器各系統的運行狀態，實現母船與“蛟龍”間的互動。

　　水面監控系統顯示母船信息與“蛟龍”信息的集合，使指揮員能對母船的位置和“蛟龍”的位置進行正確判斷，進而做出相應調整，保證“蛟龍”安全回家。

　　數據分析平臺可以對綜合顯控系統所采集的數據如深度、溫度及報警信息等進行分析，使之自動生成圖形。這一平臺還可查看歷次下潛的時間、地點以及潛航員的操作流程。

　　半物理仿真平臺的主要用途是驗證“蛟龍”控制系統設計的準確性。科研人員通過輸入相關參數，模擬水下環境，測試控制系統運行狀況，可以節約人力、物力，降低風險縮短研制周期，提高系統可靠性和安全性，還能為潛航員訓練提供“虛擬環境”。

　　十年自主創新年輕人挑大梁

　　2002年，“蛟龍”號7000米載人潛水器正式立項，中科院沈陽自動化研究所承擔控制系統的研制工作。一個涵蓋老中青的工作組逐漸形成：50后的張艾群是總體組成員，60后的研究室主任王曉輝任組長，劉開周和祝普強當時還是20出頭的小伙。

　　“蛟龍”號是我國首臺深海載人潛水器，7000米深度的指標在世界同類型的潛水器中也是首例。

　　“盡管此前研究所積累了豐富的水下機器人控制系統研制經驗，但7000米仍然給我們提出了挑戰，很多硬件和軟件都是第一次應用，控制方法、控制技術全部要自己摸索。”王曉輝說。

　　“控制系統跟其他系統都密切耦合，哪怕只是傳感器變一點，控制系統都需要做出相應的調整。”工作組“大管家”郭威說，他負責收集其他系統的控制需求信息，統籌分工。

　　10年間，這個團隊有人加入，也有人離開，但中堅力量——王曉輝、張艾群、郭威、劉開周、祝普強一直沒變動。

　　“我們最初想了6種控制方法，為了選出最佳，需要在水池試驗、海試中反復比較，不斷改進和優化。”劉開周說，他完成了航行控制和導航定位的大部分設計，也是參與首破7000米深潛，與“神九”航天員對話的3位試航員之一。

　　綜合顯控、數據分析平臺、水面監控系統，所有“對外露臉”的部分都出自祝普強之手。其中數據分析平臺由小祝為查找一個數據設計了一個私用小軟件發展而來。隨著海試進展，需要分析的數據越來越龐大，小軟件逐步完善成數據分析平臺。

　　一絲不茍為深潛原班人馬再出發

　　沈陽不靠海，每次海試，研究者都需要離家很久。“在船上的時候，長期接不到地氣，心里總覺得不踏實。”郭威說，他們不僅要承受離家的孤獨，還要應對可能出現的暈船反應和甲板上的暴曬。

　　“90%的時間都在承受壓力。”從立項之初，郭威很少輕松過，“理論上好用，實踐中可能不行；單個部分好用，組合起來又出問題；水池調試沒問題，海試時環境一變，控制系統可能又需要做出相應的變化。”直到7000米海試結束，他才松了一口氣。正是這種責任意識和一絲不茍的工作態度，保證了4年海試中，“龍腦”從無故障。

　　“蛟龍”號7000米海試結束，相關技術的研究之路卻剛剛鋪開，在延長坐底作業時間、提高潛水器定位精度等方面還有很多值得探索。

　　王曉輝說：“7000米海試成功說明我們具備一種手段去探查、取樣，具備了解這個深度海底世界的能力，而海洋里任何一個未知的地方都可能隱藏著巨大的科學意義。”

　　為保持我國載人深潛技術領先地位，這個團隊不會因任務完成而解散。“蛟龍”號的姊妹——一個4500米載人潛水器關鍵技術研究項目已于3年前立項，研制人員仍是原班人馬。

　　資料：蛟龍號載人潛水器

　　為推動中國深海運載技術發展，為中國大洋國際海底資源調查和科學研究提供重要高技術裝備，同時為中國深海勘探、海底作業研發共性技術，中國科技部于2002年將深海載人潛水器研制列為國家高技術研究發展計劃(863計劃)重大專項，啟動“蛟龍號”載人深潛器的自行設計、自主集成研制工作。“蛟龍號”載人潛水器設計最大下潛深度為7000米，工作范圍可覆蓋全球海洋區域的99.8%。2012年6月27日，中國載人深潛器“蛟龍”號7000米級海試最大下潛深度達7062米，再創中國載人深潛記錄。