水下潛器全球研發前沿識別與國家研發布局

王云飛，王志玲，宋 偉，初志勇，薛 釗

（1.青島市科學技術信息研究院，山東青島 266000；2.青島國家海洋科學與技術試點實驗室，山東青島 266000）

1 研究背景

水下潛器作為海洋高新技術的重要組成部分，擁有強大的水下作業能力，是開展海洋探查和資源開發利用、進行海洋科學研究以及維護國家海洋權益和資源安全不可或缺的手段，其技術水平在一定程度上代表國家國防能力和科技水平。水下潛器主要包括載人深潛器（human occupied vehicle,HOV）和各種類型無人潛水器（unmanned underwater vehicle,UUV）。其中，典型的無人潛水器有無人自治式潛水器（autonomous underwater vehicle,AUV）、無人遙控潛水器（remotely operated vehicle,ROV）、水下滑翔機（autonomous underwater glider,AUG）以及新概念無人潛水器等［1］。本研究主要對HOV、AUV、ROV、AUG 的論文和專利數據進行挖掘分析，揭示水下潛器領域科技研發的熱點和前沿，以期為研發人員、決策者客觀把握全球水下潛器領域的研發前沿、國家布局以及判斷該領域未來研發方向提供參考。

水下潛器技術不僅對國民經濟社會發展和國防安全有極為重大的意義，還對海底空間利用、海洋旅游業、深海打撈、救生等有著不可估量的價值和戰略意義。國內外有關水下潛器的研究較豐富。美國、歐盟等國家和地區發布的一系列戰略報告分析顯示，水下潛器向著無人化、智能化、常態化的方向發展，加速與人工智能、水下導航定位、新型通信組網以及新能源等技術融合，不斷打破水下作業的深度。其中，歐洲海事委員會［2］在《潛得更深：21 世紀深海研究面臨的挑戰》中，明確未來將研發重點集中于具有良好操作深度、范圍、自持力和取樣能力的水下自主系統，更好的機器智能、行為協調、導航、通信、組網的水下自主潛器及多個自主潛器的控制協調技術；美國國家科學研究委員會［3］在《海洋變化：2015—2025 海洋科學年度調查》中，提出應加快發展海洋水下滑翔機、自主水下潛航器及海洋能潛器等新型潛水器，同時美國海軍積極與國防高級研究計劃局（DARPA）開展合作，探索構建以廣域反潛探測、水下作戰環境保障、潛艇無人協同、海底預置等為代表的新型裝備體系，包括X-Ray/Z-Ray大型重載水下滑翔機、波浪滑翔機等混合潛水器；俄羅斯對水下潛器的研制工作可以追溯到蘇聯時期，其目前研發了能夠在深水行進、航程跨越大洲、速度數倍于潛艇的“波塞冬”無人混合潛航器等；英國勞氏船級社［4］和愛爾蘭海洋研究所［5］分別在《全球海洋技術趨勢2030》和《國家海洋研究及創新戰略2017—2021》都強調了要重點發展水下機器人和自主系統。國內學者對水下潛器綜述的研究集中在水下潛器的關鍵技術、發展趨勢及應用前景等，如朱大奇等［6］提出深海潛水器關鍵技術包括水下環境感知與地圖構建、水下導航與通信、水下路徑規劃及安全避障、水下軌跡跟蹤控制、水下目標探測與識別、潛水器故障診斷與容錯控制以及總體設計與仿真技術等；劉峰［7］認為載人潛水器未來將應用更多的新材料技術，加強與其他深潛器的協同作業；黃琰等［8］研究認為AUV 未來智能化的核心技術在于探測感知、航行控制決策、路徑規劃、故障診斷等；梁益豐等［9］、劉明雍等［10］對AUV 中的導航技術進行了詳細分析；連璉等［11］提出ROV 關鍵技術涉及總體設計、導航定位、綜合控制、浮力材料及臍帶纜技術；沈新蕊等［12］認為水下滑翔機關鍵核心技術在于浮力驅動、姿態控制、多模混合推進、輕量化耐壓外殼、編隊與協作觀測技術以及專用傳感器集成技術等方面，提出可變翼水下滑翔機、仿生水下滑翔機、智能水下滑翔機技術3 個未來研究方向。

目前，隨著科學知識圖譜、文獻計量學等方法的不斷發展，通過對文獻和專利數據中反映的研發領域的發生、匯聚、發展（萎縮、消散）以及分化進行分析，能夠減少主觀判斷、更加客觀地對熱點前沿進行識別。科學研究前沿探測主要采用引文分析和主題詞分析方法，而技術開發前沿研究主要通過專利聚類分析等方法［13］。國內最具代表性的研究前沿報告為中國工程院發布的《全球工程前沿》系列報告和中國科學院科技戰略咨詢研究院、中國科學院文獻情報中心、科睿唯安聯合發布的《研究前沿》系列報告。其中，《全球工程前沿2021》基于2015—2020 年全球科學引文索引（SCI）期刊論文、會議論文以及德溫特專利數據，通過共被引聚類、專利地圖方法實現了工程研究前沿及工程開發前沿的識別分析［14］；《2021 研究前沿》基于基本科學指標數據庫（ESI）論文數據，遴選了11 個學科領域的熱點前沿和新興前沿［15］。此外，趙丹群［16］提出知識圖譜作為一個相對較新的交叉研究領域，目前已形成文獻計量范式和自然語言處理兩種研究范式。但國內海洋領域研究前沿的相關文獻較少，主要基于引文分析方法對學術文獻資源進行計量分析和可視化展示，如于路云［17］選取Web of Science核心合集和德溫特專利庫中2011—2017 年海洋科學領域的學術論文、專利文獻,利用CiteSpace 軟件構建基于共被引分析和耦合分析的研究前沿知識圖譜；胡瑾秋等［18］、張紅燕［19］、杜軍等［20］借助CiteSpace 軟件的文獻共被引聚類、關鍵詞突現等功能，分別對海洋油氣安全領域、水產科學和海洋漁業的研究前沿趨勢進行了探討，但未對研究前沿方向進行深入解讀。

因此，本研究基于全球SCI 論文和發明專利數據，通過論文引用網絡和專利地圖聚類方法，從全球視角深入分析解讀水下潛器領域的研發前沿，并對有關研發布局進行分析，以期為中國水下潛器發展方向的判斷和政策制定提供一定的數據支撐和定量判斷。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

參考《全球工程前沿》和《研究前沿》系列報告中采用的論文年限，同時對應國家“十二五”和“十三五”階段，選擇2011—2020 年的相關論文進行分析，研究數據來自Web of Science 核心合集的SCIE 數據庫，通過檢索得到水下潛器領域論文約4 800 篇，其中有關載人深潛器、AUV、ROV、AUG分別檢索出202 篇、2 928 篇、1 230 篇和395 篇。專利數據來自合享全球專利數據庫、智慧芽專利數據庫，時間節點以發明專利申請時間為準，限制條件為“發明有效專利”，數據截止時間為2020 年年底，共檢索水下潛器領域約3 200 件發明有效專利，其中載人深潛器、AUV、ROV、AUG 分別為152 件、1 617 件、1 234 件和208 件。

2.2 研究方法

對SCI 論文進行直接引用聚類分析，形成研究主題；通過深度挖掘每個聚類中被引次數較多的論文，根據聚類文獻的題目、摘要、關鍵詞進行高頻詞、高被引新詞的分析，由此總結分析每個研究主題中的研發前沿，同時基于聚類論文第一作者所在地進行國家（地區）發文影響力對比分析。技術開發方向上的專利分析過程與論文分析類似。在整個分析過程中，專家參與了檢索關鍵詞的選擇、聚類結果和研發前沿的分析提煉等環節，保證了分析的專業性。論文間的引用關系主要分為共被引網絡、直接引用網絡、耦合引用網絡以及加權網絡等，不同網絡的形成時間有所區別，共被引網絡的形成時間最長、形成的聚類也最成熟，而直接引用網絡形成時間相對較少［21］。通過對不同引用網絡的對比和分析，采用了聚類效果較好的直接引用網絡，其重要節點作為識別研究前沿的核心。

根據對目前主流研究前沿算法的測試和比較，以及水下潛器發展實際，本研究自定義了針對水下潛器引文聚類網絡的高被引論文、高頻關鍵詞、高被引關鍵詞3 個指標，從論文、主題的被關注度總結出水下潛器的研究前沿。在論文引用聚類網絡中，論文間引用次數越高，其網絡中心度和影響力越高，在一定程度上反映了該領域的重點研究方向。水下潛器細分技術領域引用聚類網絡中的論文數量在50～627 篇之間，大部分聚類網絡在200 篇左右。參考ESI 高被引論文的定義［22］，通過反復測試和征求領域專家意見，將被引次數排名前20%的論文定義為“高被引論文”，認為其可以較好地反映聚類網絡的前沿方向。基于論文的題目、摘要、作者關鍵詞形成新的關鍵詞，關鍵詞共現次數越多說明相關的研究越多，可用于分析聚類網絡研究的熱點［23］，而新出現的且引用率較高的詞一般可用于分析研究前沿［24］。根據水下潛器細分技術領域共現關鍵詞的規模及領域專家意見，將引文聚類網絡中共現次數排名前20%的關鍵詞定義為“高頻關鍵詞”，近3 年出現且引用次數排名前40%的關鍵詞定義為“高被引新詞”。

基于專利的題目、摘要進行專利數據文本分析聚類，以每個專利為基礎形成專利地圖，采用“重要專利”和“高頻概念詞”兩個指標，分別從專利地圖核心節點和專利地圖主題兩個角度識別技術開發的熱點和前沿。為識別專利地圖中的核心節點，參考國家知識產權局定義的高價值專利［25］、科睿唯安的《德溫特2018—2019 年度全球百強創新機構》等報告［26］，根據水下潛器研發領域專利的地圖規模、整體海外布局情況及專家意見，將滿足以下3 個條件之一的有效發明專利定義為“重要專利”：一是專利同族數為3 項及以上，即該專利在海外擁有同族專利權；二是專利存在質押、轉移、侵權等法律狀態，具有創造收益的能力；三是專利同族被引次數在10 次及以上。根據水下潛器細分技術領域的專利地圖規模及領域專家意見，基于專利題目和摘要，采用自然語言處理算法，提取出專利地圖中出現次數排名前30%的概念詞，將其定義為“專利高頻概念詞”。

3 水下潛器研發前沿分析

3.1 水下潛器基礎研究前沿

由圖1 可見，全球載人深潛器的研究主題集中在海試、耐壓殼體等方面；AUV 的研究主題主要集中在整體設計、自主控制、多平臺協同、相關通用技術及應用；ROV 的研究主題主要集中在控制技術及其應用；AUG 的研究主題主要集中整體設計及其應用。

圖1 2011—2020 年全球水下潛器領域SCI 論文直接引用網絡

參考中國科學院科技戰略咨詢研究院等［15］發布的《2020 研究前沿》報告，將水下潛器領域SCI 直接引用網絡中的SCI 論文定義為核心論文；核心論文的平均發表年為核心論文出版年之和與論文數量的比值，平均發表年較新說明發文集中在近期，可以用于反映研究主題的熱度。近10 年全球水下潛器核心論文主要發表時間集中在2015—2017 年之間，發文增速較快，說明該領域備受關注。如表1 所示，在AUV 研發中，設計方向的核心論文增長較快，自主控制及多平臺協同方向的核心論文均呈現出規模較大、平均發文年份近、數量增長快、篇均被引次數較多的特征，相關通用技術的核心論文數量規模較大、被引頻次高、發文年代相對較新，應用研究的論文數量增速較為緩慢但被引用頻次最高；ROV研發方向中，因ROV 技術目前整體上已較為成熟，因此與ROV 應用相關的核心論文數量是水下潛器領域中最多的；AUG 是相對較新的技術，目前有關整體設計研發的核心論文較多，而在應用技術方面的研究仍處于初步階段。

表1 2011—2020 年全球水下潛器領域研究熱點及前沿

（1）載人深潛器。相關研究包括俄羅斯科學院希爾紹夫海洋研究所、上海海洋大學等機構對載人深潛器活動的綜述，江蘇科技大學、中國船舶重工集團公司第七〇二研究所、印度理工大學等對載人深潛器殼體耐壓性能的研究，以及美國伍茲霍爾海洋研究所、美國斯克利普斯海洋研究所、中國國家深海基地管理中心等對載人深潛器在深海探測活動中的應用開展的探討。

（2）AUV。

1）AUV 設計方面的熱點集中在仿生水下機器人的研究，如美國密歇根州立大學、美國西北大學等的研究仿生對象為魚類鰭運動，而美國弗吉尼亞理工學院等對水母的形態學和運動學進行模擬和研究，其中所采用的材料涉及形狀記憶合金及離子聚合物金屬復合材料等，推進方式包括身體/尾部致動振蕩和致動波動、中位/成對致動振蕩和致動波動以及噴射推進；此外，新加坡南洋理工大學、美國麻省理工學院等因受到魚側線啟發而開始了傳感器陣列研究。高被引新詞顯示，整體設計前沿集中在軟體水下機器人和兩棲球形機器人。

2）AUV 自主控制方面的熱點集中在智能自主控制技術和實時規劃與控制技術，中國西北工業大學、挪威科技大學、美國佛羅里達大學、中國哈爾濱工程大學、中國華中科技大學等開展了相關研究。高被引新詞顯示，自主控制的前沿集中在追蹤控制、軌跡追蹤、避障算法、滑膜控制算法、人工神經網絡算法等。

3）AUV 多平臺協同方面的熱點集中在多個AUV 有限時間共識的控制算法、潛水器編隊以及協同作業技術等，如中國華中科技大學等對水上船只與潛水器的協同作業研究；研究前沿涉及水下物聯網、云計算、機器學習等。

4）AUV 相關通用技術方面的研究熱點集中在水下導航、仿生動力推進、視覺輔助、智能感知等技術。

5）AUV 應用研究方面的熱點涉及生物多樣性、底棲生物研究、地質演化、地貌特征、沉積物分析、天然氣水合物勘探以及海底熱液、海洋垃圾等具體應用，美國斯克利普斯海洋研究所、美國蒙特利灣海洋研究所、美國伍茲霍爾海洋研究所、英國國家海洋中心等機構對相關領域進行了研究探討。

（3）ROV。

1）ROV 控制技術方面的熱點集中在容錯控制、模糊邏輯控制、魯棒自適應運動控制和軌跡跟蹤控制技術，具有代表性的研究機構包括意大利卡梅里諾大學和中國的華中科技大學、上海交通大學和上海海事大學等。

2）ROV 應用技術。ROV 廣泛應用在海洋工程、海洋管理及海洋科研中，具體涉及海洋石油天然氣探測、海洋底棲生境的保護、海洋垃圾分析、海洋底棲生物等方面，具有代表性的研究機構包括美國蒙特利灣海洋研究所、英國南安普敦大學、意大利熱那亞大學、西班牙巴塞羅那大學、德國不來梅大學、德國阿爾弗雷德·韋格納極地與海洋研究所、阿拉伯聯合酋長國石油研究所等。

（4）AUG。

1）整體設計及控制。研究熱點集中在水下滑翔機的動力學建模及仿真、姿態控制、路徑規劃以及相關通用技術等，近期備受關注的地點為中國南海和墨西哥灣（暖）流區域，其中，中國天津大學、馬來西亞大學等機構的混合動力水下滑翔機，中國科學院沈陽自動化研究所的仿海豚水下滑翔機以及美國密歇根大學的微型水下滑翔機等研究被引次數較高。自主控制研究主要集中在多尺度/亞中尺度AUG 路徑規劃，美國麻省理工學院、斯洛文尼亞馬里博爾大學等機構均開展了相關研究；通用技術研究集中在速度估算、地形輔助導航、制導、相變材料等，相關研究機構包括美國伍茲霍爾海洋研究所、加拿大紐芬蘭紀念大學、美國佐治亞理工學院和天津大學等。

2）應用研究。AUG 能夠在相對精細的水平尺度上進行持續觀測，可用于中尺度和亞中尺度的觀測，例如鋒面和渦旋，由于亞中尺度在海洋的垂直通量中占主導地位，因此AUG 已在生物地球化學過程研究中得到應用。目前，水下滑翔機已被美國斯克利普斯海洋研究所用于測量呂宋海峽附近的內波和湍流耗散，而水下滑翔機的采樣能力同樣備受關注，且在聲學監測等方面也具有強大的應用潛力。

3.2 水下潛器技術開發前沿

如圖2、表2 所示，全球載人深潛器的技術開發主題主要集中在整體設計、相關裝置及控制技術、作業技術、通用技術等方面；AUV 的技術開發主題集中在整體設計、布放回收、路徑規劃、相關通用技術及載荷；ROV 的技術開發主題集中在布放回收/臍帶纜、水下作業及油氣業應用；AUG 的技術開發主題主要集中在AUG 整體設計及自主控制。參考《全球工程前沿2020》［14］5-6，表2 中平均公開年定義為重要專利的公開年之和與重要專利數量的比值，平均公開年較新說明專利集中在近期公開，可以用于反映技術開發主題的熱度。

表2 2011—2020 年全球水下潛器領域技術開發熱點及前沿

圖2 2011—2020 年全球水下潛器領域專利地圖

（1）HOV。

1）整體設計。目前相關專利的申請人有中國船舶集團公司第七〇二研究所、美國DeepFlight 公司及烏克蘭國立造船大學。其中，美國DeepFlight 公司申請了一種包括多個垂直推進器的固定的正浮力載人深潛器，可支撐一個或多個乘客。

2）相關裝置及控制技術。重要專利主要集中在載人深潛器的拋載機構、自動脫纜可擺動式拖曳掛鉤、應急救援裝置、艙口蓋鎖緊裝置以及節能型水下姿態控制系統，相關專利申請人包括中國船舶重工集團公司第七一〇研究所、中國海洋石油集團有限公司、中國船舶重工集團公司第七〇二研究所、中國船舶重工集團公司第七一九研究所、中國哈爾濱工程大學和中國艦船研究設計中心等。

3）相關作業技術。重要專利集中在深海敷纜作業系統、采樣籃、沉積物取樣器以及深海巖芯鉆機等，涉及的專利申請人包括中國船舶重工集團公司第七一九研究所、國家深海基地管理中心和中國科學院三亞深海科學與工程研究所等。

4）相關通用技術。重要專利包括圓周環形推進器和控制組件、水下充電站以及超短基線定位系統海上標定試驗方法等。

（2）無人自治潛水器。

1）整體設計。整體設計方面的研發起步相對較早，目前已出現了多種形態的AUV 產品，重要專利涉及水下無人深潛器及定向推進系統、自埋式自主水下航行器、模塊式水下機器人、水下高速AUV、混合驅動水下自主航行器以及具有復合移動功能的多關節海底機器人等；相關專利申請人包括美國雷神公司、法國地球物理公司、意大利埃尼集團、中國哈爾濱工程大學、中國天津大學、韓國海洋科學技術院等。

2）布放回收。合適的布放回收系統能夠滿足作業需求、提高作業效率、減少風險。相關重要專利涉及用于AUV 的回收裝置和方法、海底車庫設計、無人潛器發射系統、多個智能水下機器人快速部署裝置；相關專利申請人包括法國海洋開發研究院、法國泰勒斯公司、英國海底七有限公司等。

3）路徑規劃。該領域算法相關專利申請人基本為中國的研發機構，如哈爾濱工程大學、西北工業大學等，涉及神經網絡反步法、PID 反饋增益、改進螢火蟲等算法。

4）AUV 通用技術。相關通用技術主要涉及組合導航定位及AUV 供電，重要專利包括中國東南大學等的AUV 組合導航定位方法、美國雷神公司的環境參數匹配導航技術以及中國哈爾濱工程大學等的無線充電及智能充電技術。

5）AUV 載荷。相關專利主要包括利用AUV 獲取地球物理數據并進行海洋地震勘探，代表性專利申請人為荷蘭格庫技術有限公司、荷蘭輝固與法國地球物理公司的合資企業Seabed Geosolutions 海床解決方案公司、法國地球物理公司、美國埃克森美孚上游研究公司等。

（3）ROV。

1）布放回收/電纜技術。重要專利包括美國韋特柯格雷公司的ROV 軟著陸系統及其實現方法、ABB 瑞士股份有限公司的應用于深水的徑向防水屏障和動態高壓海底電纜、意大利普睿司曼股份公司的采用輕質抗拉元件的深水電纜，以及日本松下知識產權經營株式會社的用于水下用途的扭曲弦形電纜等。

2）水下作業。水下作業主要是利用ROV 執行多種水下采樣、挖掘等工作。重要專利包括諾蒂勒斯礦物新加坡有限公司的水下結核集中系統、海底Ip 英國有限公司可安裝在海底泵沖洗和采樣系統的ROV、中國上海交通大學的深海海底集礦裝置、中國科學院重慶綠色智能技術研究院的水下沉積物采樣機器人等。

3）油氣業應用。重要專利包括美國FMC 有限公司的水下采油樹安裝ROV 部署樹帽的方法、美國貝克休斯公司的ROV 可回收海底泵、美國殼牌石油公司的海底管道加熱等。

（4）AUG。

1）整體設計。相關發明專利重點關注水下滑翔機能源驅動及浮力調節。其中，能源類型的專利包括中國天津大學的電驅動和溫差驅動的復合能源，中國船舶重工集團公司第七一九研究所、中國浙江大學的海洋波浪能等；仿生驅動方面的專利包括中國華中科技大學的噴水推進型深海滑翔機、中國上海交通大學等的鰈型、圓碟形水下滑翔機等；性能方面的重要專利涉及中國西北工業大學的高機動水下滑翔機，中國船舶重工集團公司第七〇二研究所、第七一〇研究所的組合翼、旋轉翼水下滑翔機，以及美國艾羅伯特公司的兩棲滑翔機等；浮力調節專利主要針對提升相關裝置的質量、體積和功耗、調節能力等技術問題，相關專利申請人為中國的西北工業大學、天津大學等。

2）自主控制。重要專利有能耗最優的運動參數優化方法、組合導航裝置及方法、拓撲優化的水下滑翔機巡航路徑規劃算法等，相關專利申請人包括中國的中國科學院沈陽自動化研究所、東南大學和西安交通大學等。

4 水下潛器國家研發布局

4.1 基礎研究布局

如圖3 所示，美國在水下潛器領域的研發覆蓋了基礎研究熱點，有關論文的總影響力處于全球最高水平，在AUV 通用技術以及AUV、ROV 和AUG等水下無人潛器在海洋科研中的應用研究方面具有明顯優勢，有關論文總影響力排名全球首位；英國、加拿大、法國、德國及意大利等國家的研發熱點普遍集中在水下無人潛器的應用，有關論文總影響力排名全球前列，且在AUV 相關通用技術、ROV 控制技術、AUG 整體設計等方向具有優勢；挪威、澳大利亞、日本、荷蘭、俄羅斯在AUV 自主控制、AUV多平臺協同、ROV 應用等方向具有一定優勢；巴西、韓國、印度等國家的研發熱點分別集中在ROV 應用、AUV 自主控制、AUV 多平臺協同等方向；中國在AUV 自主控制算法、AUV 多平臺協同、ROV 控制技術、AUG 整體設計等方向的論文總被引數量居全球首位，但在AUV、ROV、AUG 等無人潛水器應用研究的影響力與美國等海洋強國仍存在較大差距，說明中國目前仍處于無人潛水器研發階段，無人潛水器在海洋科研和海洋經濟中的應用是當前基礎研究的薄弱環節。

圖3 2011—2020 年全球水下潛器領域國家研發布局

4.2 技術開發布局

由圖4 可見，美國在水下潛器領域的研發覆蓋了大部分技術開發熱點，相關專利的總影響力處于全球最高水平，特別是在ROV 油氣業應用、ROV水下作業、ROV 布放回收及臍帶纜、AUV 布放回收等多個方向具有明顯優勢，專利數量及影響力遠超其他國家；荷蘭在AUV 載荷方向專利影響力最高；法國、意大利、德國、澳大利亞分別側重于AUV 的布放回收、AUV 整體設計、ROV 水下作業和換能器；韓國相關專利數量較多，在多個技術方向上有所布局，其中重點布局AUV 整體設計；而印度在深海進入領域目前尚無重要專利；中國的技術方向較為全面，相關專利數量龐大，其中在AUV 整體設計、AUV 的回收布放、AUV 路徑規劃、AUV 相關通用技術、AUG 整體設計等方向專利布局較多，但在ROV水下作業、ROV 油氣業應用等無人潛水器應用技術開發方面為空白。

圖4 2011—2020 年全球水下潛器領域技術開發熱點前沿的國家布局

5 結論

5.1 水下潛器研發處于活躍狀態

2011—2020 年，全球水下潛器SCI 論文平均發表時間和專利平均公開時間分別為2017 年和2016年，說明水下潛器領域的論文和專利發表時間較新，整體研發處于活躍狀態。從近10 年年均發文增長率來看，AUV 方向一直保持較高的熱度，相關研究起步早，發文體量大、增速最快，達20.8%；AUG 技術起步較晚，在2015 年后進入快速發展階段，發文增速達19.7%；ROV 相關研究和發文起步早，但在2015 年后的發文增速明顯落后于其他方向；而HOV 相關發文體量較小。在技術開發方面，HOV、AUV、ROV 及AUG 等4 個方向發明的專利申請趨勢基本一致，均在2011 年之后快速增長，尤其是AUG在2015 年之后增長迅速。其他主要國家和地區在HOV、AUV，特別是在ROV 領域的研究起步都早于中國，其中AUV、ROV 相關專利在2011—2013 年保持增長態勢，之后基本保持穩定。

5.2 無人潛器的基礎研究有較大影響力

全球無人潛器在應用研究方面的成果具有被引用量高、參與單位多、發表期刊水平高的特點。其中，ROV 技術較為成熟，應用非常廣泛，覆蓋海洋調查、海洋科研及海洋工程的方方面面，且在海洋垃圾方面的應用備受關注；AUV 的應用研究較多，主要用于相對精細尺度的觀測，部分學者期望通過AUV 技術實現海洋更高分辨率尺度的研究；AUV 自主控制和多平臺協同注重與物聯網、人工智能、云計算等新技術結合，相關論文具有較高的被引用率。

5.3 AUV 布放回收、通用技術、載荷以及ROV 油氣業應用等的影響力最大

全球水下潛器技術開發方向中影響力最大的為AUV 布放回收、通用技術、載荷以及ROV 油氣業應用。其中，AUV 布放回收技術一直是專利關注的熱點，重點關注AUV 回收系統、智能布防領域；AUV通用技術專利布局集中在導航定位方法及供電方式，其中組合導航、無線充電等專利引用較多、布局較廣；AUV 載荷主要是基于AUV 搭載功能傳感器，實現海洋地球物理數據方面的采集及地質勘測等；ROV 在油氣業中的應用較多，是油氣業中水下作業的“手”，國外企業進行了廣泛的專利布局，主要集中在海底管道修理和海底采油應用。

5.4 中國水下潛器的理論研究仍需加強

中國的水下潛器研發活躍、產出豐富，是領域內重要的貢獻者，但從高被引論文來看，尚缺乏關于水下潛器領域相關技術的理論研究，如水下聲學、深海科學等，相關研究仍主要出自美國高校院所和部分歐洲高校院所。在技術開發方面，基于相關專利的海外布局、法律狀態、同族被引次數以及價值估值等評價指標分析顯示，重要的專利仍然集中在歐美的企業當中，中國在ROV 相關電纜技術、ROV 油氣業應用技術方面鮮有專利布局；同時，根據對專利的內容分析，國內專利的主題詞集中在“方法”“算法”，海外的專利主題詞更集中在“系統”“組件”“載荷”等方面。可見，中國在水下潛器領域中的理論研究以及海洋調查、海洋科研、海洋工程領域產品市場競爭力等方面仍滯后于領先國家。