水下机器人具有广泛应用范围，涵盖了诸如结构力学、材料物理、流体力学、控制理论、能量传输、计算机科学、水声学等众多科学及技术领域。它不仅能在海洋工程中大展拳脚，如进行海洋水文参数测量、矿产资源勘测、深海生物种群调查、深海基因获取等任务，还能在军事领域发挥重要作用，如进行隐蔽侦察、载荷投送、中继通信等任务，为社会带来了显著的经济效益和社会效益，同时也展现出广阔的发展潜力。

    在水下机器人家族中，载人潜水器堪称翘楚，能够搭载科学家深入深海的海山、热液、盆地和洋脊等复杂海底地形进行巡航、悬停、精准就位和定点坐坡作业，让人们有机会亲身体验深海探索的魅力，也让人类的聪明才智在深海作业中得以淋漓尽致地发挥。正因如此，深海载人潜水器技术成为了美国、俄罗斯、法国、日本等全球各国竞相投入大量资金进行研发的热门领域。

    在深海载人潜水器控制系统的研究过程中，两个最为关键的问题便是如何准确掌握潜水器当前的位置，以及在复杂海洋环境下如何自动调整控制参数。而这两项正是载人潜水器的核心技术所在。

    近期，一篇题为“载人潜水器‘蛟龙’号的控制系统研究”的学术论文在《科学通报》2013年第58卷的增刊Ⅱ中发表，文章从“蛟龙”号控制系统的角度出发，重点探讨了其深海高精度导航、复杂海洋环境下的控制参数在线调整策略，此外还开发了载人舱内综合信息显控、水面监控、黑匣子数据分析和控制系统测试等平台。经过不懈努力，成功实现了世界上首次在7000米深度近海底的自动定向、定深、定高、定速和悬停定位5种全自动航行控制功能。该项研究由中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室的王晓辉研究员领衔，主要研究人员包括刘开周、祝普强、赵洋、崔胜国等人。

    与浅水区域导航相比，深海区域导航面临着更为严峻的挑战。由于无法直接获取潜水器相对海底的速度，只能通过声学定位来获取位置信息，但声学定位存在散点过多、观测周期与控制周期难以保持同步等问题。

    值得一提的是，本研究的创新之处在于提出了无色自适应卡尔曼滤波的深海高精度导航定位方法。针对“蛟龙”号参数时变、闭环系统各环节存在不确定性的问题，研究团队借鉴专家控制经验，提出了基于模糊原理的控制参数在线自动调整的控制策略，以及基于数论的数值处理方法以获取执行机构的控制量。“蛟龙”号自2009年8月至10月、2010年5月至7月、2011年7月至8月和2012年6月至7月期间，先后完成了1000米、3000米、5000米和7000米级别的海上试验，并于2013年成功完成首次实验性应用，采集了丰富的海底样本，发现了新的物种，同时也经受住了5年70余次的下潜考验。试验结果证明，“蛟龙”号控制系统功能完备、性能卓越、运行稳定可靠，同时也标志着我国载人深潜技术和深海资源勘探能力已跻身国际领先水平。