新型无人海道测量艇的设计与实现

为提升无人艇在浅水区和危险区等复杂水域开展专业化海道测量的应用能力,在广泛调研国内外同类型无人海道测量艇功能定位和设计要求的基础上,采用了一种优化后的M型艇型设计和油电混合动力,引入高精度惯导姿态定位系统提升姿态控制和避障能力,研发了基于电子海图的测量和导航一体化控制系统,并综合给出了一种适应浅水区测量和专业海道测量的无人海道测量艇的设计方案。实际应用表明该无人海道测量艇具有优良的水动力性能和水下噪声抑制能力,具备了适应多种环境的通信保障能力,实现了高精度的航行轨迹控制和自主避障,能够在复杂水域自主完成高精度测量任务,测量成果满足海道测量规范要求。本项研究为后续无人艇作为测量平台持续提升海道测量能力提供了借鉴和参考。     

反水雷无人艇的发展趋势分析

水雷作为一种重要的水中兵器,在历次海战中发挥了巨大作用.反水雷用于清除水雷,保护编队的航行自由.随着"零伤亡"战争理念日趋深入人心,雷区无人化成为反水雷的发展方向.综合对比了无人艇、无人水下航行器、无人机等无人平台的特点,分析了无人艇用于反水雷的独特优势,探讨了美国、英国、法国等反水雷无人艇的发展以及在反水雷中的应用情...     

测量无人艇研究进展综述

主要基于船体、航速、续航能力、作业海况、搭载仪器、操作方式以及主要用途等方面,详细阐述了国内外测量无人艇的技术参数,分析了国内无人艇的不足和重点攻克的技术,以及螺旋桨、喷泵两种推进方式的优缺点;分析了测量无人艇艇型、自动控制、载体总体设计及集成、环境感知、通信等关键技术及实现途径;指出测量一体化、智能化水平的提升、水陆一体化测量技术、组网测绘为测量无人艇未来的发展方向。     

无人艇载多波束组网测量系统

为了提高传统多波束测量的效率,开展无人艇载多波束组网测绘系统总体设计以及测绘/航行一体化、组网拼接、伴随控制等关键技术的研究。试验表明,该测量系统中两艘无人艇可伴随母船航行以及多波束设备实现了组网测量,测量效率提高二倍,数据精度符合相关规范。本文所实现的测量系统极大地提高了水深测量数据快速获取的能力,所研究得到的航行/测量一体化技术对于测绘无人艇的开发具有参考意义,所提出的组网测量作业方式对海洋测量、调查作业有着借鉴和启发意义。     

多无人艇协同目标分配算法研究

未来战争中很多作战任务需要由多艘无人艇相互配合才能完成,多无人艇协同目标分配是无人艇自主协同控制研究的关键技术之一。为了解决多参数、多约束条件下的目标分配问题,改进贝叶斯优化算法中网络构造方式及需要存储大量数据的不足,提出了基于决策图贝叶斯优化算法(Bayesian Optimization Algorithm with Decision Graphs,DBOA)的多无人艇协同目标分配方法。根据无人艇的消耗、目标价值的毁伤和执行任务预计耗费时间 3 个决策变量,并结合约束条件构建了多无人艇协同目标分配数学模型。仿真实例表明,DBOA 算法收敛速度快,能够达到全局最优解,基于 DBOA 的协同目标分配方法具有良好的时间效率和分配效果。     

海上风电无人系统自主巡检应用构想

随着我国清洁能源的不断应用与发展,海上风电将成为清洁能源应用的重点方向。海上风电设施与风电桩基的运行维护与保障将逐步向智能化、自动化、无人化的方向发展。本文基于当前无人机技术与无人艇技术的应用现状,结合海上风电巡检的具体需求,将无人值守无人系统引入海上风电巡检应用中,提出一种基于无人值守的海空结合自主风电巡检方法,实现...     

基于深度学习的水面无人艇目标检测算法综述

随着人工智能的发展,水面无人艇可代替人工进行危险任务作业,目标检测是其完成自主探测的核心技术。深度学习技术克服了人工特征提取精度低、通用性差等局限性,已成为图像处理的主流方法。首先,对当前基于深度学习的目标检测算法的发展现状进行了全面总结,对算法分类进行了详细的定义,并指出了不同类型算法的优缺点及适用场景;然后,分析了无人艇水面目标检测技术的研究现状,指出了各类深度学习工作的贡献、优势和局限性;最后,总结了面向水面无人艇的深度学习目标检测算法中亟需解决的关键科学问题,并对可行的方案以及该应用研究领域的未来发展做了进一步的展望。     

操纵性约束下的无人艇区域覆盖路径规划

随着日益增长的水域开发需求,区域覆盖是无人艇面向应用的重要能力。然而,经典的平行线扫描路径规划在转弯处期望艏向角不连续,无人艇路径跟踪误差大,单位航程区域覆盖率低。为此,基于无人艇操纵性约束,提出平行线扫描路径规划方法。该方法根据扫海宽度与无人艇定常回转直径大小关系,结合无人艇艏向角连续约束,着重对回转段进行路径规划。经仿真验证,该方法可实现对任意扫海宽度与无人艇回转直径进行区域覆盖路径规划。相比经典平行线扫描路径规划,该方法提高了无人艇单位航程区域覆盖率,提升了无人艇路径跟踪效果。     

基于无人机/无人艇的最优动态覆盖观测技术

针对无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)/无人艇(unmanned surface vehicle,USV)对海面区域的最优动态覆盖观测问题,提出了一种以最大化观测收益为指标的航路优化方法。采用区域分解、子区域分配、航路规划相结合的分层求解思路:首先,根据信息密度等先验知识,采取基于高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM)的区域特征提取理论,从任务区域中提取出若干个子区域;然后,将子区域进行排序与分配,从而将复杂的协同优化问题转化为多个简单的单UAV或USV航路规划问题;最后,各UAV或USV在分配的子区域内采用并行滚动时域控制(receding horizon control,RHC)算法进行航路规划。仿真结果表明,本文提出的GMM-RHC方法具有更高的观测效率,可有效解决无人机/无人艇最优动态覆盖观测问题,具有重要的应用价值。     

无人水面测量艇技术研究(一):船型及推进方式设计

目前,无人水面舰船代表了海洋测量装备自动化、智能化的发展趋势,是海洋测量技术研究的热点。针对浅水区域水下地形复杂、暗礁众多、涌浪较大的特点,对无人水面测量艇水深测量技术进行研究,涉及的关键技术包括船型及推进方式设计、测量设备加装测试、无线数据传输功能、测量艇吊放回收技术等,本文主要围绕船型及推进方式展开研究,提出三体喷水推进无人水面测量艇设计方案,基于该方案实现的测量模式具有很强的机动性和高效性,必将极大地提高测量部门在浅水区域水深数据的快速获取能力。     

无线通信在海上数据采集系统中的应用

本文针对海上数据采集系统在信号传输方面存在的不足之处，提出采用微机控制下的无线通信方式进行改进。文中介绍了系统设计思想，系统硬件构成，通过对传输数据进行ＤＴＭＦ编码，大大提高了系统的可靠性。     

多模式自适应水下无线通信网络框架研究

对当前典型的水下无线通信网进行分析,针对水声、光、射频3种通信模式在水下无线通信中的优缺点,提出基于软件无线电技术的多模式自适应水下无线通信网络的概念及其框架结构,并对其中的自适应调制解调方式展开研究.结合MAC层协议,提出一种跨层的自适应调制解调解决方案,即通过收发双方的握手信息携带当前信道状态,由发射方根据握手信息,判断双方通信距离,预计信道未来状态,结合需要传输的数据量,自适应选择合适的通信模式和调制方式,并利用握手信号通知接收方,从而实现在通信网络范围内数据或指令的快速可靠传输.     

低功耗无线网络通信潜标设计应用

介绍了基于802.15.4无线个人网络通信协议和嵌入式模数混合处理器AD 73460在低功耗无线通信潜标系统设计中的应用。内容包括AD 73460(AD I公司的218x系列处理器)和小硬盘在低功耗数据采集电路的设计和基于802.15.4的M AC层无线网络协议芯片(F reesca le公司的M C 13192)在组建无线通信潜标网络中的应用,组建网络的基本形式为星型网络和树型网络。     

水声通信半物理仿真平台设计与应用

信道自身的复杂性和现场级试验的高投入、高风险限制了水声通信技术的发展。针对高效率水声通信技术研究的需求,提出1种水声通信半物理仿真平台水声通信半物理仿真平台(A Hardware-in-Loop Simulation Platform for Underwater Acoustic Communication)。水声通信半物理仿真平台以可配置水声Modem为核心,包括现场测试采集系统、算法仿真评估系统、算法实现装载系统、水声波形存储播放系统。基于建立的水声通信半物理仿真平台,进行水声直接序列扩频通信系统的半物理仿真研究,结果表明水声通信半物理仿真平台可有效提高水声通信技术的研究效率。     

水声扩谱通讯中的自适应多普勒补偿方法

本文介绍了一种水声扩谱通讯中，应用子波对多普勒效应进行补偿的方法。针对多普勒效应本身是否会随时间变化，分别应用直接估计、自适应估计的方法。其中自适应多普勒补偿方法同自适应信道均衡算法结合在一起，对多普勒漂移、信道参数进行联合估计。两种方法都应用了子波变换对多普勒展宽程度进行估计并用线性插值进行补偿。计算机仿真结果令人满意。     

MFSK水声通信接收系统中的幅度均衡设计

为了抗幅度随频率的衰减，提出了一种基于多频移频健控（MFSK）调制方式的水声通信接收系统中的幅度均衡技术，介绍了构成幅度均衡电路的基本原理以及在厦门港浅海域中的实验结果，实验结果表明，该技术能有效克服上系统中的信号民幅度随率的衰减问题。使接收到的图像清晰易读。     

海洋环境监测数据卫星通信系统技术研究与设计

结合我国海洋环境监测数据传输现状技术分析及其今后技术发展方向，阐述了海洋环境监测数据的通信需求和特点以及建立海洋环境监测数据卫星通信系统的必要性和可行性。并就系统建设所涉及的组成体系结构、数据通信流程和实现功能及其关键技术进行设计与论述。     

一种快速自适应船载水声定位系统设计

提出一种可快速布置、自动适应阵型、基于同步信标的高精度船载短基线水声定位系统。该定位系统采用柔性短基线四元阵,可布置在各型试验船或测量船,利用回波测距,自动计算出试验船上4个声基元布放点的坐标位置关系,再结合双天线卫星罗经的GPS高精度定位、定向数据,快速生成短基线阵在大地坐标系中的位置。描述了该定位系统的系统原理、组成和工作过程,并完成了一套用于湖上试验场的定位系统,试验效果较为理想。     

一种新型浅地层剖面仪试验平台的设计与应用

为探讨浅地层剖面声学影像形成原理,探索不同类型沉积物声学影像特征,厘清不同沉积物厚度的识别算法,采用模块化设计理念研发一套新型浅地层剖面仪室内试验平台。综合室内定位技术、浅剖试验平台尺寸合理性分析技术、直线轨道与换能器之间的固定连接技术和海底声学参数反演技术,形成一个试验高效的新型平台。通过铺设沉积物和布设障碍物,利用浅地层剖面仪进行走航测试,精确识别了沉积物的厚度和障碍物的位置。该平台可为开展理想环境下沉积物厚度和障碍物识别提供较好的测试环境,为声学海洋设备性能检测提供测试平台,也为高校学生和技术人员提供设备使用培训场所。     

海上实习综合信息管理系统的设计与实现

基于院校实习图库的特点,探讨了海上实习综合信息管理系统的设计与实现方法。该系统通过资源共享,提高航海图书资料的利用率;建立快速高效的航海图书资料的查询、检索和借阅,并且实现航海图书资料的增减、及时更新和日常维护,保证了航海图书资料的现势性和准确性,对于实现航海保障模式的信息化、现代化有着重要指导意义。