2025年大學(xué)《海洋技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——海洋科考裝備技術(shù)創(chuàng)新考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種水下航行器主要依靠自主導(dǎo)航系統(tǒng)在無需人工干預(yù)的情況下執(zhí)行任務(wù)？A.ROV（遙控?zé)o人潛水器）B.AUV（自主水下航行器）C.深海潛水器（DSV）D.水下滑翔機(jī)2.能夠提供高分辨率海底地形地貌數(shù)據(jù)的海洋探測(cè)技術(shù)主要是？A.多波束測(cè)深系統(tǒng)B.側(cè)掃聲吶系統(tǒng)C.海底重力測(cè)量D.拉線測(cè)深儀3.下列哪項(xiàng)不屬于傳統(tǒng)聲學(xué)探測(cè)技術(shù)的范疇？A.聲吶（Sonar）B.水聲通信C.衛(wèi)星雷達(dá)高度計(jì)D.水聲定位系統(tǒng)4.海洋科考浮標(biāo)主要用于收集哪些類型的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)？A.深海地質(zhì)樣本B.海洋生物個(gè)體C.溫度、鹽度、流速、氣壓等水文氣象數(shù)據(jù)D.海底礦產(chǎn)資源信息5.適用于大范圍、遠(yuǎn)距離海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段是？A.船載調(diào)查B.衛(wèi)星遙感C.AUV集群作業(yè)D.ROV定點(diǎn)采樣6.使水下設(shè)備能夠承受深海巨大壓力的關(guān)鍵技術(shù)是？A.高效的水下通信B.耐壓殼體設(shè)計(jì)與材料選用C.潛水員生理適應(yīng)訓(xùn)練D.快速充電電池技術(shù)7.能夠在水下進(jìn)行連續(xù)、緩慢水平移動(dòng)，并利用機(jī)翼產(chǎn)生升力的科考裝備是？A.AUVB.ROVC.水下滑翔機(jī)D.深海潛水器8.下列哪種技術(shù)常用于測(cè)量水體中特定化學(xué)物質(zhì)的濃度？A.聲學(xué)多普勒流速儀（ADCP）B.顆粒物捕獲器C.化學(xué)傳感器D.水聲通信設(shè)備9.人工智能技術(shù)在海洋科考裝備中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在哪些方面？（多選，請(qǐng)選出所有正確的選項(xiàng)）A.自動(dòng)化導(dǎo)航與避障B.傳感器數(shù)據(jù)智能處理與解譯C.裝備故障預(yù)測(cè)與健康管理D.水下環(huán)境三維建模10.深海科考對(duì)能源供應(yīng)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，目前常用的AUV能源方案中，哪種技術(shù)具有較長(zhǎng)的續(xù)航能力，但功率相對(duì)較低？A.大功率鋰電池B.氫燃料電池C.太陽能電池板（適用于表層）D.鉛酸蓄電池二、填空題（每空1分，共10分）1.遙控?zé)o人潛水器（ROV）通常需要通過______與水面母船進(jìn)行通信和遠(yuǎn)程控制。2.水下滑翔機(jī)通過改變______的姿態(tài)來調(diào)節(jié)浮力和前進(jìn)方向，實(shí)現(xiàn)節(jié)能高效的動(dòng)力推進(jìn)。3.用于精確測(cè)量水中聲波傳播速度的儀器稱為______。4.海洋科考中，用于獲取海底沉積物樣本的設(shè)備通常稱為______。5.衛(wèi)星遙感技術(shù)在海洋領(lǐng)域可用于監(jiān)測(cè)海面______、海流、赤潮等。6.為了適應(yīng)深海的高壓環(huán)境，科考潛水器的耐壓殼體通常采用高強(qiáng)度鋼或______等材料制造。7.水聲通信由于受到海水噪聲和______的限制，其傳輸距離和帶寬通常遠(yuǎn)小于陸地通信。8.AUV在執(zhí)行任務(wù)前，需要在水面母船進(jìn)行詳細(xì)的______，確保其按預(yù)定航線和任務(wù)要求運(yùn)行。9.海底觀測(cè)網(wǎng)（OOI）通過部署在海底的______、傳感器節(jié)點(diǎn)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)海底環(huán)境的長(zhǎng)期、連續(xù)監(jiān)測(cè)。10.激光雷達(dá)（LiDAR）技術(shù)在水下應(yīng)用面臨的主要挑戰(zhàn)是______。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.水下航行器（UnderwaterVehicle,UV）2.多波束測(cè)深（MultibeamEchosounder,MBES）3.水聲通信（UnderwaterAcousticCommunication）4.耐壓球殼（PressureHull）5.海洋觀測(cè)浮標(biāo)（OceanographicBuoy）四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述AUV與ROV在作業(yè)方式、自主性等方面的主要區(qū)別。2.簡(jiǎn)述側(cè)掃聲吶系統(tǒng)的基本工作原理及其在海底地形探測(cè)中的作用。3.簡(jiǎn)述影響水下聲學(xué)探測(cè)（如聲吶）有效距離的主要因素。4.簡(jiǎn)述海洋科考中，系泊浮標(biāo)系統(tǒng)相比于自由漂移浮標(biāo)的主要優(yōu)缺點(diǎn)。五、論述題（10分）結(jié)合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，論述人工智能技術(shù)（如機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺）在提升海洋科考裝備智能化水平方面的潛在應(yīng)用方向及其可能帶來的變革。試卷答案一、選擇題1.B2.A3.C4.C5.B6.B7.C8.C9.A,B,C,D10.C二、填空題1.水下電纜2.機(jī)翼（或翼型）3.聲速計(jì)（或聲速剖面儀）4.抓斗（或采樣器）5.水位6.碳纖維復(fù)合材料7.多途效應(yīng)（或聲波傳播損耗）8.軌跡規(guī)劃（或任務(wù)規(guī)劃）9.水下基站（或數(shù)據(jù)傳輸鏈路）10.光水吸收（或生物噪聲）三、名詞解釋1.水下航行器（UnderwaterVehicle,UV）：指在水中進(jìn)行移動(dòng)、作業(yè)的各種自動(dòng)化或遙控的載具，包括AUV、ROV、潛艇、水下滑翔機(jī)等，用于執(zhí)行水下探測(cè)、測(cè)繪、采樣、通信、作業(yè)等任務(wù)。2.多波束測(cè)深（MultibeamEchosounder,MBES）：一種水下地形測(cè)繪技術(shù)，通過在船底安裝的聲學(xué)系統(tǒng)向海底發(fā)射多條扇形波束，并接收回波，精確測(cè)量聲波傳播時(shí)間，從而計(jì)算出水深，并能生成高分辨率的海底地形地貌圖。3.水聲通信（UnderwaterAcousticCommunication）：利用聲波在水介質(zhì)中傳播的特性進(jìn)行信息傳輸?shù)募夹g(shù)。由于海水對(duì)聲波的吸收損耗較大且存在多途效應(yīng)、噪聲干擾等問題，水聲通信是海洋工程中的一個(gè)重要但具有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。4.耐壓球殼（PressureHull）：深海潛水器或水下設(shè)備為了承受深水巨大壓力而設(shè)計(jì)的堅(jiān)固外殼。通常采用高強(qiáng)度鋼或復(fù)合材料制成，呈球形或接近球形，以確保在壓力作用下殼體各處應(yīng)力分布均勻。5.海洋觀測(cè)浮標(biāo)（OceanographicBuoy）：一種漂浮于海洋表面或水下，用于布放傳感器，實(shí)時(shí)或定期收集海洋環(huán)境數(shù)據(jù)（如氣象、水文、化學(xué)、光學(xué)參數(shù)等），并通過無線通信方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨痘蛐l(wèi)星的觀測(cè)設(shè)備。四、簡(jiǎn)答題1.區(qū)別：*作業(yè)方式：AUV自主航行，按預(yù)設(shè)航線和程序執(zhí)行任務(wù)，通常在任務(wù)結(jié)束后自行返回或漂移；ROV需要水面母船通過電纜進(jìn)行供電、控制、通信，并由船員遠(yuǎn)程操作。*自主性：AUV具有高度的自主性，能獨(dú)立完成導(dǎo)航、避障、任務(wù)執(zhí)行等；ROV的自主性相對(duì)較低，主要依賴水面指令和操作員。*載荷能力：AUV通常載荷較大，可用于較重或較多的傳感器；ROV載荷能力范圍較廣，從小型到大型均可。*深度與耐壓：AUV和ROV都可以設(shè)計(jì)用于不同深度，但ROV可以通過更換耐壓設(shè)備或母船支持進(jìn)行超深淵作業(yè)。2.原理：側(cè)掃聲吶系統(tǒng)由聲源、聲吶頭（包含發(fā)射和接收換能器）、信號(hào)處理單元和顯示器組成。聲吶頭向海底發(fā)射扇形掃描的聲波，接收從海底反射回來的聲波，根據(jù)聲波傳播的時(shí)間、強(qiáng)度和相位信息，繪制出詳細(xì)的海底聲學(xué)圖像。作用：可生成高分辨率的海底聲景圖，用于探測(cè)海床地形地貌特征（如礁石、溝槽、沉船、電纜管道等）、底質(zhì)類型分類、測(cè)量水深、輔助ROV或AUV導(dǎo)航。3.主要因素：*距離：聲波在水中的傳播會(huì)隨距離增加而衰減。*海水特性：聲速隨溫度、鹽度、壓力的變化而變化，影響傳播時(shí)間和路徑；海水吸收系數(shù)與頻率有關(guān)，高頻聲波衰減快。*多途效應(yīng)：聲波在海底和海面之間多次反射，形成多條傳播路徑，相互干擾，降低接收信號(hào)的信噪比和清晰度。*噪聲水平：環(huán)境噪聲（生物噪聲、船舶噪聲、風(fēng)浪噪聲等）會(huì)疊加在有用信號(hào)上，降低探測(cè)距離和精度。*發(fā)射功率和接收靈敏度：發(fā)射信號(hào)能量越大、接收設(shè)備越靈敏，有效作用距離越遠(yuǎn)。*信號(hào)頻率：頻率越高，方向性越好，分辨率越高，但衰減也越快，作用距離越短；頻率越低，衰減越慢，作用距離越遠(yuǎn)，但方向性和分辨率越差。4.優(yōu)點(diǎn)：*穩(wěn)定性好：可以固定在較深或特定站位，提供連續(xù)、穩(wěn)定的觀測(cè)。*數(shù)據(jù)質(zhì)量高：可進(jìn)行長(zhǎng)期、定點(diǎn)觀測(cè)，獲取高時(shí)空分辨率的數(shù)據(jù)。*供電便利：可通過系泊線穩(wěn)定供電，支持功耗較大的傳感器。*便于維護(hù)：可定期通過系泊線進(jìn)行維護(hù)、更換傳感器或升級(jí)設(shè)備。缺點(diǎn)：*布放和回收難度大、成本高，尤其深水系泊。*受風(fēng)浪等海洋環(huán)境條件影響較大，可能發(fā)生漂移或損壞。*靈活性差，無法快速移動(dòng)到感興趣的區(qū)域。*系泊線可能纏繞或受到海底障礙物損壞。五、論述題*自主導(dǎo)航與智能避障：利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法和傳感器融合技術(shù)（如聲學(xué)、視覺、慣性導(dǎo)航），AI可以使AUV/ROV具備更強(qiáng)的環(huán)境感知、路徑規(guī)劃和自主決策能力，在復(fù)雜海底環(huán)境中自主導(dǎo)航、避開障礙物，減少對(duì)人工干預(yù)的依賴，拓展科考范圍和效率。*智能化數(shù)據(jù)采集與處理：AI能夠?qū)崟r(shí)分析傳感器數(shù)據(jù)流，識(shí)別目標(biāo)特征（如特定生物、地質(zhì)構(gòu)造），智能調(diào)整采集策略（如聚焦于感興趣區(qū)域、優(yōu)化采樣路徑），并自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)解譯和初步分析（如自動(dòng)識(shí)別魚類種類、判讀海底圖像中的地物形態(tài)），極大提升數(shù)據(jù)獲取的針對(duì)性和處理效率。*預(yù)測(cè)性維護(hù)與健康監(jiān)測(cè)：通過對(duì)裝備運(yùn)行數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練，AI可以實(shí)現(xiàn)對(duì)AUV/ROV關(guān)鍵部件（如電機(jī)、電池、聲學(xué)換能器）的健康狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)測(cè)，提前預(yù)警潛在問題，優(yōu)化維護(hù)計(jì)劃，提高裝備的可靠性和使用壽命。*增強(qiáng)人機(jī)交互與協(xié)同作業(yè)：AI可以作為智能助手，輔助操作員理解復(fù)雜的海洋環(huán)境信息，提供決策建議，簡(jiǎn)化遠(yuǎn)程操控流程。在多平