无人船运动控制方法综述

为实现无人船海上自主作业,无人船运动控制的快速性、准确性以及鲁棒性亟待提高。首先从全驱动控制和欠驱动控制角度,分别概括了国内外无人船航向控制、航速控制、轨迹跟踪控制以及路径跟踪控制的主流控制方法。其次,归纳总结了处理海洋环境不确定扰动的研究进展,包括扰动的建模和消除、抑制扰动的主流方法。最后,总结了无人船运动控制现状与存在的问题,并从工程应用和理论研究两个角度对未来的研究方向进行了展望。     

顾及地形起伏的无人机影像覆盖分析方法

使用无人机实施测绘航空摄影时,由于无人机相对航高较低,地面起伏会对无人机影像的分辨率、覆盖范围、重叠度造成较大的影响,影像成果会出现分辨率不足、重叠度不够、覆盖漏洞等缺陷。针对这一情况,本文提出了一种利用数字微分正解法的计算方法,借助DEM准确计算每张影像的覆盖范围,并使用FME软件高效生成全部影像的覆盖范围。经过实际使用,验证了该方法可以在航线设计阶段准确预测并分析全部影像的覆盖范围、重叠度,因此可及时发现设计问题并调整航线。该方法可以有效减少因地形起伏造成的影像覆盖缺陷,减少返工现象,从整体上提高了作业效率。     

利用BDS与无人船进行污染源分析及处理

在大数据的背景下,充分利用北斗卫星导航系统（BDS）的定位功能,以无人船作为用户端,在水质数据采集和污染源位置的问题中积极探索新的实践方案,迅速、准确地找到污染源,减少河流污染物污染的时间,且无人船上装有净化模块,在发现污染时可作简易处理。在无人船上安装水质分析仪,水质分析仪的传输模块中安装经给防水处理的北斗卫星定位芯片和WiFi数据传输器,进而对河流的污染物种类及浓度进行分析,并采用大数据的计算方法,计算出污染源位置,向云平台反映污染源位置分析结果与污染物处理方法。通过BDS,将数据按照位置区域划分,并将能到达污染源的最短路径发送到处理人的移动设备上。本文通过对基于BDS定位的水质污染监测可视化系统进行分析,以期迅速找出污染源,减少水质污染现象的发生。     

无人机航测技术在广东省和平县第三次全国国土调查中的应用

第三次全国国土调查是查实查清我国国土资源利用现状的重要手段,对提高国土资源利用效率和建设信息化社会有着积极的推动作用。本文以广东省和平县第三次国土调查项目为基础,将无人机航测技术应用于本次三调中,快速的获取了调查区高分辨率的航拍影像数据,结合GNSS技术等进行外业核查和补绘,生产出了符合三调精度要求的DOM、DEM产品,对编制各类工作底图奠定了基础。实践证明,将无人机航测技术应用第三次全国国土调查中具有明显的优势,主要体现在精度高、效率快、成本低、利用率高等方面。     

内点最大化与冗余点控制的无人机遥感图像配准

利用小型无人机进行遥感图像配准在自然灾害损害评估、环境监测和目标检测与追踪等领域发挥着至关重要的作用,但小型无人机的图像采集过程容易受风速/风向、复杂地形、电池容量、飞行姿态、飞行高度等自然或人为因素的影响。这些问题通常会导致捕捉到的场景重叠率低与图像非刚性畸变,在特征点提取过程中产生大量冗余点,增加了图像配准的难度。本文提出一种基于特征点的小型无人机图像配准方法,该方法的核心思想是在配准过程中识别冗余点,同时最大化可用内点数量。所识别的冗余点当作控制点,用于控制网格代图像的运动。最后通过最大化内点和合理移动控制点来恢复图像变换。本文使用50对小型无人机图像进行特征匹配和图像配准的实验,其中平均配准精度可达80.38%,并且本文方法在所有的情况下都优于5种当前流行算法。     

基于倾斜摄影技术的戈壁灌丛沙丘形态反演及其对粉尘释放研究的意义

灌丛沙丘是广泛分布于西北干旱区的风沙地貌。戈壁上发育的灌丛沙丘在戈壁沙尘释放和固沙能力方面具有重要的指示意义和应用价值。本研究采用倾斜摄影技术对戈壁上的灌丛沙丘形态特征进行观测和提取,并分析沉积物特征,计算戈壁灌丛沙丘的固沙能力,为沙尘释放研究提供依据。结果表明:(1)戈壁上发育的灌丛沙丘有明显的空间分布格局,即主要分布在干河床的两侧和地势低洼地区。(2)戈壁灌丛沙丘在形态上和其他地表灌丛沙丘类似,但沙丘的长度、宽度、底面积、体积等小得多,而且参数之间具有明显的相关关系。(3)沉积物的累积概率曲线表现为三段式,跃移组分的粒度范围(50~700 μm)明显与以往研究不同。沙丘内部和表层的粉沙和黏土含量分别为4.47%和5.24%,从而说明灌丛沙丘能够捕获戈壁上释放的粉尘物质。(4)戈壁地区单个灌丛沙丘的粉尘释放量约0.05~0.08 m³,固沙能力最大可达18.71 m³。     

Hydrodynamic and dynamic analysis to determine the directional stability of an underwater vehicle near a free surface

A theoretical methodology to determine the open-loop directional stability of a near-surface underwater vehicle is presented. It involves a solution of coupled sway and yaw equations of motion in a manner similar to that carried out for surface ships. The stability derivatives are obtained numerically through simulation of motions corresponding to planar motion mechanism (PMM) model tests. For the numerical simulation, a boundary-integral method based on the mixed Lagrangian-Eulerian formulation is developed. The free-surface effect on the vehicle stability is determined by comparing the results with that obtained for vehicle motion in infinite fluid. The methodology was used to determine the stability of the Florida Atlantic University’s Ocean EXplorer (OEX) AUV. The presence of the free surface, through radiation damping, is found to suppress unsteady oscillations and thereby enhance the directional stability of the vehicle. With effects of free surface, forward speed, location and geometry of rudders, location of the center of gravity etc. all being significant factors affecting stability, a general conclusion cannot be drawn on their combined effect on the vehicle stability. The present computational methodology is therefore a useful tool to determine an underwater vehicle’s stability for a given configuration and thus the viability of an intended mission a priori.     

环境因子对贝类累积溶解态重金属的影响

对溶解态重金属的吸收是贝类累积重金属的重要来源之一,易受到生物因素和非生物因素的影响。综述溶解氧、温度、空气预暴露、化学物质预暴露等环境因子,诱导的机体代谢过程的改变,对溶解态重金属的累积和转运过程的影响。强调了贝类对溶解态重金属的转运除了被动转运之外,还涉及到需要ATP供能的主动转运过程。     

基于CAN总线的水下机器人执行节点设计与实现

文中提出了一种基于CAN总线的水下机器人分布式控制系统结构,主要设计其执行节点,包括P87C591单片机为核心的的硬件电路和软件结构设计。     

履带式深海采矿车软底质行走性能分析

海底底质的物理力学参数不同于陆地土壤,其极低的抗剪强度和承压强度对深海采矿车的行走性能提出高要求。分析基于车辆地面力学理论,开展了底质土力学特性试验研究,建立了深海底质力学模型。根据深海重载作业采矿车样机结构参数,在大型动力学仿真软件Recurdyn中建立了仿真模型。通过直线行走多体动力学仿真与直线行走海试试验的对比,验证了仿真模型的准确性。在此基础上开展了采矿车样机在深海软底质上的多种行走工况动力学仿真,分析与评价其行走性能。结果表明,采矿车样机可以顺利完成转弯、爬坡、越障等基本功能。该研究成果可为深海采矿车海底行走性能评估提供理论参考,为深海采矿车和软底质的相互作用力学研究提供借鉴。