2 我国水下导航定位技术研究进展
在过去的20多年里，我国水下导航装备研制取得了一定突破，在水声测量方面逐渐打破国外技术壁垒，与国外的差距正在不断缩小。“十五”期间，我国研制成功了长程超短基线系统，实现了3800 m水下信标定位;通过将GPS定位技术与声学技术结合，研制了长基线定位系统和差分水下GPS定位系统。GRAT LBL水下定位系统是我国第一套高分辨率、大范围、无线电遥控浮标阵水声跟踪系统。差分水下GPS定位系统采用了先进的差分定位思想，在一定程度上削弱了诸如声线传播误差等系统误差的影响，但该系统海面的浮标个数有限，多余观测量不足，定位精度尤其是高程精度还需要进一步提高。尽管这些系统可实现米级精度定位，但系统整体性能、工程化和实用化水平还有待提高。在LBL数据处理技术方面，利用长基线同步定位原理对测阵方法进行了仿真研究。笔者认为，这类研究在我国仍处于相关技术的吸收和消化阶段。
海洋声学定位集成应用取得许多重要进展，为近海、深海石油勘探提供了重要技术保障。研究表明，声学定位技术用于海底电缆勘探、深海拖缆勘探、深海海底地震数据采集，可以完成放缆船、震源船、拖缆船、测深船的导航定位和数据采集任务，但其定位的精度还需要进一步提高。
近几年，重力实时测量与匹配导航引起国内学者广泛关注，研制了重力辅助惯性导航系统，并开展了海上实船验证与应用。但是，绝大多数研究还只停留在数据仿真，模拟计算方面。
水下磁力匹配导航也有部分探索性成果，但是，由于地磁基础资料欠缺，分辨率较低，而且地磁变化较快，易受其他因素的影响，离实用化水下导航还存在很大差距。
综上所述，我国虽然在水下导航定位装备研制和水下定位关键技术方面取得了许多重要成果，但在水下定位装备系列化、集成化、小型化等方面还有很大的发展空间，声呐、重力、惯导等多传感器集成的水上、水下无缝导航定位技术也有待发展和突破。
3 海洋大地测量基准与海洋导航定位关键技术
对于大区域控制网布测、运行、维护和导航应用而言，GNSS加声学定位体系还存在许多瓶颈技术问题，例如声线传播误差改正技术。最新研究主要通过优化海面动态控制构型和改进水下框架网数据处理模型与算法，以提高水下参考点平面坐标的传递精度，然而在很多情况下水下高程方向定位精度还有待进一步提高。因此需要系统解决海洋三维基准构建与传递、水下基准装置建设与维护、海洋及水下无缝导航与位置服务等瓶颈技术问题。
(1)发展海洋大地测量基准建立理论与方法。需要突破陆海一致、连续动态的海洋大地测量基准构建瓶颈技术问题，发展海底高精度定位理论、模型和方法。首先，需要研究水下控制点(坐标框架点也是导航参考点)的密度、分布，于是需要精细研究海面及海底框架点组成及其分布，发展经济可行的海洋大地测量组网观测技术;利用海洋温度、盐度等信息研究建立声线延迟误差改正模型，发展声速残余误差抑制技术，构建多源海洋大地测量数据处理模型与算法，发展海底框架网高精度网解技术;探索全球/区域海洋大地测量观测网络和位置服务原型系统，构建海洋大地测量基准与位置服务体系。
(2)发展海洋基准与陆地基准无缝连接技术与方法。突破海底三维坐标基准精密传递、复杂多源数据的陆海大地水准面精化，海洋及水下无缝垂直基准实现等技术难题。为实现精密水下三维坐标基准传递，需要顾及短程测距方程非线性影响，解决声线改正残余误差抑制技术和具有某些先验信息的基准连接技术;此外，还需综合利用CORS站、长期验潮站、GNSS浮标、卫星测高等多源数据，解决与陆地一致的海洋垂直参考框架动态维护与实现技术难题。
(3)发展水下参考框架点建设与维护技术。突破海底参考点勘选、方舱研制、校准等关键技术，解决深水方舱的抗压、防腐、布放和回收等技术瓶颈。此外，水下控制点的运行方式、能源供应、能源替换等也需要进行系统研究，以便提出切实可行的解决途径。
(4)发展海洋重力和磁力匹配导航技术。水下重力匹配和磁力匹配技术存在很多核心技术问题。如基准重力格网的分辨率问题，实时重力传感器测量值与基础重力格网快速匹配问题;地磁场时空模型建立是地磁导航的基础，而磁力场变化快，严重受外界环境的影响，基础磁场模型及其相应的精度和可靠性是制约磁场导航的关键问题。于是，需要突破重力场、磁力场信息与地理位置信息相关匹配技术，研制重力匹配和磁力匹配导航装备，发展声呐、惯性导航、重力和磁力匹配导航集成理论与方法。
(5)海洋多传感融合导航核心技术。水下多传感器集成、数据融合是水下导航十分重要的环节。多源导航传感器应该具备高度集成化、小型化，多源信息应该具备兼容与互操作前提，多源导航定位信息要具备自适应融合和智能化服务功能。此外，还需要突破水下导航定位装备的标定技术，形成国家自主多源传感器导航定位装备与数据处理平台。
(6)极区导航定位也是重要的关键技术。由于卫星导航信号在极区几何结构欠佳，电离层影响较大，定位效果比低纬度地区差;惯性导航在极区更易失去方向;极区地磁导航更难实施，于是，极区多源信息组合导航定位及其性能分析也值得研究。
4 结论与展望
我国虽然已形成了较为完备和先进的陆地大地测量基准体系，并在大地测量数据处理理论、模型与算法方面取得了丰硕成果，但我国海洋大地测量基准和海洋位置服务技术与国际先进水平存在较大差距，水下导航技术单调、手段匮乏，陆海测绘地理空间信息未形成统一体系。为此，笔者认为，应该加紧进行海洋大地测量基准论证、研究与建设，研究可行的水下导航定位信息源，实现陆海大地测量基准统一;突破海底框架点建设与维护关键技术，攻克水下高精度动态定位及多传感器融合导航关键技术，构建我国自主可控的高精度海洋大地测量基准和位置服务技术体系;自主研发我国海洋导航定位硬件装备和软件平台，构建全球/区域海洋位置服务框架体系，为我国海上丝绸之路战略、海洋资源开发、海洋权益保护、水下潜器导航定位、舰船航行安全等提供技术支持。
此外，海洋大地测量基准及其水下导航技术还会极大促进海洋科学等相关领域研究，在监测重点海区海底沉积物运移变化、海洋地质变化、海洋灾害预测研究等领域具有重要应用前景。
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