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。     

跨域无人系统协同技术在海洋监管工作中的应用

文章介绍无人机、无人船和水下无人潜水器等及其组成的跨域无人系统协同技术的进展和应用,分析海域海岛、自然资源和生态环境等海洋监管面临的问题,研究结果表明跨域无人系统协同技术可低成本和高效率地提升海洋监管能力,并探究跨域无人系统海上监管的创新模式。     

水下无人集群协同态势感知技术要点初探

水下无人集群的作战运用与相关技术研究方兴未艾,水下无人集群协同态势生成是水下无人集群作战的基础,是水下无人集群协同决策和协同打击的重要前提。此外,水下无人集群作战效果的评估也需要通过对战场态势的再认知来评价。从水下无人集群的作战使用出发梳理了水下无人集群态势生成的需求,分析了在态势生成过程中态势要素表示、目标识别、态势推理以及群体认知等方面面临的主要困难,最后针对性地提出了技术路线和实现路径,为后续更深入和广泛的研究提供了思路。     

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。     

基于无人机和无人船的岛礁地形测绘技术

无人岛礁及其周边环境复杂、基准不一,对其进行高精度测绘存在诸多困难。介绍了一种基于无人机和无人船的测绘系统,融合大地测量、无人机航空遥感、无人船水下测绘等多源观测技术获取无人岛礁一体化测绘成果。并在广东省珠海市的三角岛进行实地测量,获取了海岛水上水下一体的三维点云、等值线、DOM等数据,陆上成果精度达厘米级,水深测量成果符合相关规范要求,该成果可广泛应用于海洋、国土、测绘、规划、建设等领域,有助于解决无人岛礁缺乏控制点造成的数据精度低、各部门需求数据多次采集耗时费力等问题。实践证明该技术具有一定的工程意义。     

无人艇载水陆一体化测量系统集成优化技术

为提高水陆一体化测量系统的作业精度和性能,开展无人艇载水陆一体化测量系统集成优化技术研究。借助仿真分析手段,对艇型及设备布置进行优化研究,并开展多传感器集成、时间同步、盲区无缝和实时拼接技术研究,设计并集成了无人艇载水陆一体化测量系统。实验表明,无人艇载水陆一体化测量系统获得的水上水下数据的平均垂直误差为0.12m。所提出的无人艇载水陆一体化测量系统集成优化技术是可行的,可为测绘艇和水陆一体化测量系统集成提供理论依据。     

美国水下无人系统发展趋势分析

美国水下无人系统发展处于世界领先水平,跟踪和了解其现状和发展趋势具有非常重要的意义。 介绍了美国若干个水下无人系统的发展规划内容,描述了美军典型的水下无人系统的主要使命任务和技术性能,分析了美军水下无人系统的发展特点和趋势。     

水陆两栖无人平台技术研究进展

水陆两栖平台是一种既可以在陆上行驶又可以在水中航行的特种装备,在军事和民用领域具有广泛的应用前景。随着近年新域新质无人化装备的深化和智能化技术的发展,水陆两栖无人平台成为世界强国竞争发展的新高地。回顾并分析了近年水陆两栖无人平台及其关键技术的研究进展,根据推进模式将水陆两栖无人平台分为轮/履式水陆两栖无人平台、复合式水陆两栖无人平台和仿生式水陆两栖无人平台3大类,按照分类归纳了水陆两栖无人平台的典型样机及其参数。梳理了未来水陆两栖无人平台发展的关键技术,为开展水陆两栖无人平台的研究提供借鉴。     

国外海军无人自主系统反潜战创新运用研究

梳理了以美海军为代表的国外海军在反潜战领域面临的主要风险和挑战,分析了国外海军正在发展的有人无人协同进攻性反潜战概念和防御性反潜战概念,剖析了无人自主系统在未来反潜作战中的地位作用,结合虚拟作战场景对有人无人协同反潜战的作战效能、采办成本和运维成本进行了深入分析和对比研究,提出了对无人自主系统反潜战运用未来发展趋势的认识。     

基于视觉定位的水下机器人无通信高精度编队技术研究

水下机器人集群技术是目前水下机器人技术领域的发展热点之一。针对以往基于通信的水下机器人编队存在的编队精度低、队形保持困难等问题,提出了基于水下矢量光图案及视觉定位的水下集群编队方法,并通过水池试验分别验证了视觉定位以及水下密集编队的功能和相关指标。试验结果表明：水下视觉定位能够达到不大于3%的定位精度和不小于2Hz的定位频率,能够为水下机器人自主航行提供准确连续的控制输入。基于视觉定位的水下集群能够实现相互距离10 m以内的密集编队,编队精度不大于10%,较以往基于通信的编队方法有较大提升。     

Unmanned Underwater Vehicle Fuel Cell Energy/Power System Technology Assessment

This paper provides a technology assessment for an unmanned underwater vehicle (UUV) fuel cell energy/power system (FCEPS), including design methodology and design concepts. The design concepts are based on the polymer electrolyte membrane fuel cell (FC) operating on hydrogen and oxygen. The technology assessment method presented is a holistic approach which combines alternative hydrogen and oxygen storage [and fuel cell system (FCS)] options to provide the highest specific energy and energy density-within the constraints of the UUV application. Using this method, some surprising combinations appear as the theoretical ldquowinnersrdquo for maximum energy storage within the application constraints of the UUV.     

国外无人反水雷特点及关键技术分析

许多国家将水雷视为一种重要的水中兵器,用于封锁对手、对抗强敌。针对现有反水雷装备存在的危险性高、部署速度慢、作战效率低等问题,国外海军将无人技术为代表的高新技术应用到反水雷领域,推出了多种新概念无人反水雷装备,综合运用猎、扫等多种手段,构建空中、水面、水下立体的无人反水雷装备体系,实现快速、安全、高效的反水雷作战能力,对未来反水雷作战产生重大影响。     

基于改进遗传算法的无人水下航行器路径规划

针对无人水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）运动约束多,传统遗传算法的路径寻优效率低、收敛速度慢等问题,提出了一种改进遗传算法的 AUV 路径规划方法。该算法选用栅格法构建环境,使用路径长度、平滑度和危险区域作为评价函数。改进遗传算法种群初始化过程,引入周围点栅格提高收敛速度,同时结合灾变思想避免群体陷入局部最优解。该算法根据 AUV 最大转角的约束条件,设计了 AUV 平滑过程和删除过程,避免了 AUV 航行出现急停急转。仿真及湖上试验结果表明：改进遗传算法相比传统遗传算法,路径长度减少 11.4%,收敛速度加快 20.0%,且收敛路径满足 AUV 航行约束要求。     

无人时代的海洋测绘技术展望

针对海洋测绘面临的问题,分析了无人时代技术特征和无人海洋平台发展。讨论了无人海洋测绘新理念与发展机遇,论述了无人海洋测绘技术体系,展望了无人海洋测绘技术新的应用领域,以及在海洋经济、海洋可持续发展中的应用前景。提出了制定我国无人海洋测绘技术发展战略规划等建议。     

无人船监测与测量技术进展

为了促进无人船技术得到快速发展,较系统地综述了无人船监测与测量的基本原理、主要性能和典型应用,同时对无人船的船身结构、动力系统、测量载荷等硬件设备以及数据处理、岸基控制等软件系统做了较为详细的阐述。最后对当前无人船测量技术发展中存在的难题进行了深入分析与探讨,以期我国的无人船监测与测量技术能够得到较为迅速的发展并得到广泛的应用,满足社会发展的需要。     

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。     

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。     

国外无人潜航器能源技术发展现状与趋势研究

无人潜航器（UUV）因其较强的灵活性、隐蔽性、高适应性等特点,在军事、科技、经济等方面有广阔的应用前景。UUV执行的任务越来越复杂,需要更大的自主作业能力,其续航能力是决定其性能的关键技术之一,而UUV的动力能源是决定UUV续航力的关键因素。介绍了国外UUV能源技术发展现状、UUV能源技术的优缺点以及最新技术进展,探讨了UUV能源技术的发展趋势。