无人水下航行器故障预测与健康管理框架研究

针对无人水下航行器维修保障难度大、成本高的问题,论述了 PHM 技术在无人水下航行器的系统级、分系统级、设备级的应用问题,提出了一套适用于无人水下航行器机载、岸基故障预测与健康管理(PHM) 系统框架结构。分析了其中的关键技术,在此基础上进行了无人水下航行器 PHM 数据流结构设计。最后,以 PHM 技术工程应用为线索,提出了无人水下航行器 PHM 总体集成技术方案。     

小型水下无人航行器的下潜过程研究

以小型水下无人航行器（UUV）为研究对象,研究旨在探讨和分析关键参数变化对UUV下潜过程的影响,并采用控制变量法来研究单一因素对UUV下潜过程的影响。研究结果表明：在UUV行进过程中,水流对舵翼产生升力,从而产生扭矩促使其下潜。因此,在UUV下潜时,姿态应尽量平稳,且俯仰角和下潜深度不宜过大。为了确保UUV在逆流和复杂环境下成功下潜,要求在保留一定余量的基础上,尽可能减小舵板舵角和螺旋桨转速。     

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。     

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。     

一种新型无人船海洋水深测量技术

在海洋测深中,由于波浪和潮汐的影响,调查船或无人船所测量的瞬时水深不能直接作为海图水深。本文提出了一种新型的无人船海洋水深测量技术,以评估搭载RTK和单波束测深仪的无人船用于海洋水深测量的潜能。首先,使用无人船所搭载RTK的厘米级精度高程数据,通过低通滤波剔除波浪信息,而获得海平面高程。然后,基于潮汐表和无人船海平面高程,构建了一种参考椭球面和海图的两个基准面之差的获取方法;在常规的海洋调查中,该基准面差通常需要由长期的验潮获得。最后,利用海图基准和无人船测量的瞬时水深的转换关系,计算出海图水深。在海南省蜈支洲岛周边海域,利用自研发的无人船“USBV”开展了相关海上实验,以验证所提出的技术方法。实验结果验证了该无人船海洋水深测量技术。     

无人船监视图像反光区域检测与去除方法及实验验证

受海上环境、太阳高度角和无人船航向等因素的影响,无人船监控图像中海面反光现象不可避免,进而干扰后续视频处理,例如海天线的提取和运动目标的跟踪等。本文提出了一种无人船视频监控海面反光区域的检测及去除方法。首先,利用RGB颜色通道中的最大值与最小值获取像素点的亮度比例关系,检测海面反光区域中的高亮像素点。然后,针对检测到的高亮像素点进行形态学膨胀操作,获取较完整的海面反光区域。最后,结合反光区域中像素点亮度值随其位置分布的变化特点,使用加权后的邻域像素进行高亮成分抑制,实现反光区域的去除,并完成了无人船监视图像处理实验验证。实验结果显示,所提出的方法可有效检测并去除海面反光区域。     

USV-LIF遥测系统的控制系统设计与实现

无人船作为一种新型平台,在海洋环境监测中具有布放灵活、自动测量等优势。对于近岸港口等溢油事故发生频繁区域的环境监测,相比于传统的机载和船载溢油激光荧光遥感技术,采用无人船平台搭载激光荧光传感器进行探测更为方便有效。本文对基于无人船的激光荧光(USV-LIF)遥测系统进行总体方案设计,并详细设计了其控制系统,该系统包括岸基远程控制模块和USV-LIF现场机控制模块两部分。利用无线网络通信链路实现从岸基终端对USV-LIF现场机的远程控制与通信,并通过现场机的控制模块实现对USV-LIF现场机的仪器状态控制、数据采集以及时序控制等功能。在实验室条件下,对USV-LIF遥测系统的整体运行、远程控制数据传输以及系统长时间连续工作进行了模拟联调测试,结果表明,所研发的控制系统的功能基本达到了现场探测需求。     

水下无人作战平台作战试验任务剖面设计

紧密依据水下无人作战平台的典型使命任务,分析确定了水下无人作战平台作战效能、作战适用性和体系适用性的作战试验指标。依据水下无人作战平台作战试验基本作战过程,构设了水下无人作战平台作战试验任务剖面和水下无人作战平台作战试验检验流程。为水下无人作战平台作战试验分解形成试验科目、运用试验设计形成试验样本和确定作战试验实施流程提供了支撑。     

大型无人潜航器的发展与军事用途

随着新型军事需求的牵引和新型技术的进步,美、俄等国逐步重视大型无人潜航器的发展,无论从概念、技术、样机还是验证阶段,均取得了突破性的进展。梳理了大型无人潜航器的国外发展现状,总结了大型无人潜航器的关键技术及军事用途,展望了我国大型无人潜航器的发展前景。