Разработка научных основ и технологий автоматизированного исследования океанической среды.

Проблемы автоматизации океанографических исследований были и остаются актуальными в связи с расширением масштабов исследовательских работ и появлением новых задач по освоению Океана. Для решения данных проблем эффективно используются автономные измерительные платформы, основу которых составляют робототехнические системы, способные функционировать в сложной подводной среде.   

В настоящее время область применений АНПА и сответствующих им задач по автоматизации подводных исследований включает в себя как «традиционные», так и новые направления  и развивающиеся технологии различного назначения:

• обзорно-поисковые работы, включая поиск и обследование затонувших объектов, инспекцию подводных сооружений и коммуникаций;
• развертывание широкомасштабных долговременных систем наблюдения и мониторинга морских акваторий, рельефа дна, геологических образований, биологических объектов и гидрофизических полей;
• геологическую разведку, включая топографическую, фототелевизионную осъемку морского дна, акустическое профилирование и картографирование рельефа;

патрулирование морских акваторий, освещение подводной обстановки и другие задачи по охране подводных территорий.

Исторически наибольшее практическое значение имели обзорно-поисковые задачи. Первоначально их суть заключалась в обеспечении эхолокационной и фотографической съемки дна по площади с целью поиска и обнаружения затонувших объектов, а также в проведении различных физических измерений по характерным маршрутам и профилям. В последующем обзорно-поисковые задачи усложнились, благодаря включению в них функций обследовательского характера. Специализация аппаратов на решении подобных задач привела к появлению отдельного класса обзорно-поисковых и обследовательских аппаратов.

Современные АНПА способны выполнять довольно разнообразные обзорно-поисковые и обследовательские работы: съемку дна по площади, поиск и обследование затонувших объектов и искусственных сооружений, геологоразведку и картографирование дна.

К перспективным направлениям использования АНПА в области геодезии и геологоразведки можно отнести исследования придонных аномальных явлений и активных геологических образований океанского дна. Аппараты подобного назначения, кроме обычных задач, могут решать задачи геомагнитной и гравиметрической съемки, акустического профилирования дна, съемки геологических разломов и наблюдения за процессами вулканической деятельности.

Исследовательские океанографические задачи, связанные с широкомасштабными измерениями параметров среды в водной толще и вблизи дна, относятся к числу наиболее трудоемких задач, присущих АНПА. Методика проводимых исследований согласуется с принятыми в океанографии подходами для съемки физических полей и объективного анализа результатов измерений по разрезам, опорным профилям и площадям. В настоящее время существует достаточно широкий класс многоцелевых исследовательских аппаратов, использующихся для океанографических измерений, как на шельфе, так и на больших глубинах. По перспективным проектам предполагается использование комплекса таких аппаратов для изучения активных придонных источников (например, гидротермалей), обследования нефтяных разработок, исследования широкомасштабных океанических структур, акустической томографии, мониторинга водной среды. Очевидно, что столь многообразные применения аппарата могут быть реализованы только при высоком уровне организации всей системы управления на основе многопроцессорной бортовой вычислительной сети и ее способности к реконфигурации применительно к различным задачам.

Использование АНПА для экологических исследований водных акваторий предполагает измерение  гидробиологических, гидрохимических и гидрофизических параметров среды с последующим картографированием данных. Наиболее эффективно использование АНПА для экологического мониторинга водной среды в придонных слоях, включая оценку гидрохимического состояния воды по параметрам, определяемым с помощью датчиков, и характеризующим состояние экосистемы: содержание кислорода, соленость, рН, температуру, электропроводность, мутность воды, концентрацию хлорофилла и др.

Теория и практика подводных исследований неразрывно связана с применением акустических средств и методов, как в целях навигации и связи, так и изучения физических свойств океанической среды. Это направление исследований и разработок неразрывно связано с созданием и развитием средств навигационного обеспечения, гидролокационных поисковых и информационно-управляющих средств, организацией систем связи и взаимодействия составных элементов подводных инфраструктур.

Особое значение  имеют теоретические и экспериментальные исследования звуковых полей и их аномальных особенностей вблизи морского дна.  В этом направлении выполнен цикл работ, представленных как «Обобщенная теория волновых процессов в слоистых средах». Математической основой данного научного направления является несамосопряженная модельная постановка граничных задач для уравнения Гельмгольца в сингулярном случае. Предметом теоретических и экспериментальных исследований служат явления  и процессы, относящиеся к области придонной акустики:

• существование придонной волны пограничного типа на границе раздела «вода – морское дно осадочного типа»;
• эффект самофокусировки ненаправленного акустического излучения в слоистых средах (в донном полупространстве слоистой среды);
• эффект резонансного возбуждения придонной волны в нерегулярном волноводе типа берегового клина.

Практическое использование новых явлений, а также исследование векторно-фазовых характеристик звуковых полей  предполагает разработку гидроакустических навигационных систем и систем связи дальнего радиуса действия, средств томографии верхнего слоя морского дна для АНПА нового поколения.