基于无人船装置的大水域环境监测系统设计

针对当前资源过度开发导致大水域环境污染日益严重的问题,设计一种由自动巡航无人船、环境检测装置和远程操作平台组成的大水域环境监测系统。将嵌入式系统、信息通信、路径规划等技术相结合,进行数据处理与分析,实现对无人船的精准控制、大水域环境的精确实时在线监测和水样样本的采集。试验结果表明,该无人船监控系统不仅能满足对大水域水质环境检测的需求,而且能提高大水域环境监控效率和降低成本,对推广应用农业技术与装置和进行水质环境检测有促进作用,同时能使人们的生活质量得到保障和提升。     

无人船在港口水域海事监管中的应用探讨

近年来,随着与船舶自主航行相关的信息技术、人工智能技术水平的提高,无人船舶行业取得了长足的发展,其在海上安保、环境监测等领域应用也越来越成熟。为推动无人船在海事管理方面的应用研究,破解港口水域海事监管手段不足的瓶颈问题,文中在分析港口水域海事监管特点和无人船系统建设条件的基础上,定量研究了无人船在港口水域海事监管应用面临的性能指标确定、船型平台选择、载荷设备搭配、运行管理体系建设等方面的具体问题,提出了一种港口水域海事监管无人船系统的应用解决方案。     

无人船硬核助力长江航道整治工程

正近日,长江航道整治工程武安段Ⅰ标项目部无人船测试工作正式拉开序幕。该无人船最大载重50kg,续航150km,具有自主感知避障、自动测线测量、数据实时采集展示等特点,支持多种航行模式,与传统测量方式相比具有智能化、无人化、网络化的优势。武安段Ⅰ标项目部利用无人船搭载水质监测及测绘仪器,通过4G网络卫星等对施工区水深、水质进行监测,自动采集水质与水下地形数据,实现对水域水质、水深的动态监测和趋势预估。     

基于北斗/INS的移动型水质监测系统设计与实现

移动型水质监测系统由无人巡航船和陆面监控平台组成。无人巡航船利用"北斗一号"传输水质信息,利用"北斗二号"和惯性导航系统输出的导航信息。无人巡航船可实现自主移动、采集水质信息和发送信息;陆面监控平台可接收水质信息,该信息能在以Lab VIEW为环境开发的上位机软件上显示、存储和查询。对系统进行了测试,3个通信试验的平均丢包率分别为2.42%、2.5%和2.3%,通信丢包率低,无人巡航船运行轨迹和预设轨迹基本重合,能准确巡迹。     

无人船远程遥控系统运行状态实时在线监测方法

为保障无人船顺利执行勘测、投放等任务,提出无人船远程遥控系统运行状态实时在线监测方法。该方法利用感知层内温度传感器、气体传感器、柴油机监测仪、姿态传感器等采集无人船远程遥控系统运行状态实时数据后,通过感知节点控制器与网络层感知节点控制器连接,将无人船远程遥控系统运行状态实时数据传输到ZigBee网络内,再通过该网络将其传输到运算层内,使用运行状态监测模块和异常预警模块获得无人船远程遥控系统运行状态实时在线监测结果与异常结果,并将结果传输到应用层内,应用层通过可视化监测、异常预警展示等模块实现用户的人机交互。实验表明：该方法不仅可有效检测无人船远程操控系统的运行状态,还可对异常状态进行预警,且监测与预警的实时性较好。     

无人船的协同控制策略综述

随着自动控制和人工智能技术的发展,具有较高自主化程度的无人船舶正逐渐成为学术界和工业界的研究热点。在简要介绍了多智能体系统的分类、组织结构和通讯方式之后,本文总结了无人船的控制系统结构,并着重梳理了多无人船协同控制策略领域的最新研究进展。本文将无人船的协同控制研究概括为编队控制、动态警戒控制和协同拖曳控制等三个类别,重点对各个领域近十年来主要的研究成果进行了论述,最后对无人船协同控制的未来研究和应用方向进行了展望。     

基于单波束声呐的航道水深测量无人船设计与应用

针对航道水深检测需求,设计了一种基于单波束声呐的实时在线航道水深测量无人船。采用差分GPS和姿态仪采集船舶位置与姿态,自主控制船舶抵达测量点。通过阈值法对单波束声呐图像进行处理,得到航道水深。本套测量系统具有误差小、效率高、测量实时性好的优点。实验结果表明,设计的无人船水深测量系统运行稳定,方便安装,测量精度高,人机交互界面良好,能够准确地传送数据,具有较高的应用价值。     

无人船在海洋调查领域的应用分析与思考

基于无人船机动灵活、安全性高、可在常规调查平台受限的水域作业的特点,将其引入海洋调查领域,作为一种新型调查平台使用。海洋调查无人船主要用于海洋环境观测和海底探测,目前其发展的关键在于如何降低平台对任务载荷的扰动,保证循线精度,提高通信系统的可靠性。根据水深、水动力和水底地形地貌等条件,将无人船工作环境分为岛礁区、滨海区、浅海区、半深海区和深海区5类;结合作业环境,以无人船的体量和吃水深度为依据,建议将其分为微型平台、小型平台、中型平台、大型平台和超大型平台,并对适配任务载荷作出分析。     

无人船在海洋调查领域的应用分析

基于无人船机动灵活、安全性高、可在常规调查平台受限的水域作业的特点,将其引入海洋调查领域,作为一种新型调查平台使用。海洋调查无人船主要用于海洋环境观测和海底探测,目前其发展的关键在于如何降低平台对任务载荷的扰动,保证循线精度,提高通信系统的可靠性。根据水深、水动力和水底地形地貌等条件,将无人船工作环境分为岛礁区、滨海区、浅海区、半深海区和深海区5类;结合作业环境,以无人船的体量和吃水深度为依据,建议将其分为微型平台、小型平台、中型平台、大型平台和超大型平台,并对适配任务载荷作出分析。     

基于时序数据库的无人船信息管理系统设计与性能测试

[目的]近年来,无人船技术及产业发展迅速,装备应用前景广阔。解决长航时无人船海量信息管理问题的需求日益迫切。[方法]针对无人船电子信息系统中6种类型数据的特点,构建基于时序数据库的无人船信息管理系统拓扑及数据流动模型,并设计一套适用于无人船信息管理系统的性能测试方法。[结果]经测试表明,该无人船信息管理系统能够满足无人船运行对信息管理的需求,且相比于传统关系型数据库,其压缩性能提高约10%,检索及聚合分析性能更为优异,具有较高的通用性。[结论]该系统为解决长航时无人船信息存储与通信传输难题提供了良好的解决方法。     

一种小型无人船地面站通信控制端设计

为了解决无人船和地面站之间的通信受距离的影响,并且地面站人机交互控制软件功能的缺失等问题,设计一种采用两种通信单元的、交互界面更完善的地面站系统。根据无人船和地面站距离的不同而采用不同通信单元,以保证无人船自身的状态数据以及周围环境的视频可以正常和稳定地传输到地面站,并对回传的数据进行检测和故障分析,在优化的人机交互界面中显示和播放,视频延时平均为106.5 ms,使得用户可实时监控无人船。通过测试,该地面站系统设计合理、运行可靠。     

一种溢油回收无人船设计研究

本文将无人船技术应用于具有较大排水量的溢油回收船上,设计了一种基于卫星定位自动作业与实时遥控作业两种控制方式的溢油回收无人船,用于复杂海况、狭窄水道以及浅水近岸等的溢油回收。解决了回收手段单一、回收效率低等问题,提供了无人船在溢油回收作业中的一套完整方案。该无人船的设计满足实际需求,且具有较高的可行性。     

基于模糊改进人工势场法的无人船路径规划研究

自主、高效巡航是对无人船提出的基本要求,为满足这一要求,需要为无人船配备路径规划系统.通过该系统,能够在无人船遇到障碍物时重新规划路径,使无人船避开障碍物,顺利到达目的地,完成任务.人工势场法是路径规划常用的一种方法,实际应用中发现该方法存在不足,为满足无人船路径规划需要,对人工势场法进行模糊改进.     

基于混合遗传算法的无人船自动航向控制方法

本文针对无人船航向控制提出了基于模糊及遗传算法的控制策略。考虑无人船航向控制，以及无人船航向控制具有强非线性和不确定性，本文将智能策略和常规策略作为无人船航向的舵角控制作为主要控制框架。通过导引律计算期望的角度，并根据自主船的无人船航向控制动态模型进行分析。该模型考虑了舵和船舶推进系统的物理阈值，提出了一种适用于不同无人船航向控制的自适应控制算法，借助增益调度方法(GS)，利用PID控制器和遗传算法(GA)对不同的操作点进行全流程的(GS-PID-GA)混合优化。通过真实数据比例缩小进行模型实验并与传统控制方法进行比较，验证了所提出的控制方法的有效性。     

无人船运行轨迹图像细化分割方法

为了提高对无人船运行轨迹的规划和识别能力,需要对运行轨迹图像进行细化分割,提出一种基于块匹配和边缘轮廓特征分割的无人船运行轨迹图像的细化分割方法。对采集的无人船运行轨迹灰度图像进行模板分块处理,对分块图像进行二值化分离,采用小波分解方法进行图像的边缘轮廓特征分解和尺度融合,结合统计特征重构方法进行运行轨迹的自适应信息增强,以增强后的轨迹图像为模板进行轮廓套索,实现轨迹图像的边缘轮廓特征提取,在分块图像中以边缘轮廓特征为基准线,实现无人船运行轨迹图像的细化分割。仿真结果表明,该方法进行无人船运行轨迹图像分割的特征分辨力较好,分割精度较高,挺高了图像的输出辨识能力。     

无人走航式监测平台系统的构建

针对水质监测的需要,设计了一套无人走航式监测平台系统,硬件系统由无人走航式监测平台和岸基站组成,软件系统由无线通讯软件和控制软件组成。无人走航式监测平台可以实现自主导航、自主采样并检测、自诊断、将在线检测信息实时传回岸基站控制中心。岸基站可以对不能在线分析的数据如COD、BOD、营养盐等数据进行实验分析。测试证明无人走航式监测平台可以实现预期功能。     

上海市区水域保洁船队现况与发展前景

本文对上海水域的监察船、清扫船、垃圾运输船、垃圾专用码头疏浚船及苏州河水域保洁系统、上海船舶污水处理工作作了介绍，并指出了水域保洁船舶目前存在的问题和发展前景。     

基于PLC的小型无人船控制系统的研制

通过PLC控制器、智能传感、无线传输等技术集成和应用开发,设计一套无人船智能控制方案,并通过自行研制的样品船进行了航行操控试验,验证了方案的可行性。利用上位机组态软件强大的运算和数据库处理能力,采集、记录、检测数据与提供查询等功能,实现无人船的远程遥控、自主航行运算及特殊环境作业。     

考虑系统延时的无人船路径跟踪控制

针对无人船因控制系统延时而导致的路径跟踪性能退化,提出计及系统延时的路径跟踪控制策略,并设计了基于模型预测控制算法的双层路径跟踪控制器。基于线性模型预测控制算法,设计了USV运动学控制器,以此减小无人船路径跟踪偏差并得到期望速度。将系统延时处理为一阶系统,并将其和无人船的动力学模型耦合。基于非线性模型预测控制,设计了USV动力学控制器,用于响应无人船的期望速度。数值仿真结果表明,在存在系统延时的仿真环境中,论文提出的针对控制系统延时的处理策略可减小无人船的路径跟踪偏差和改善控制形态输入的平顺性。     

用于环境监测的无人船信息采集系统

受到海上作业环境性影响,传统无人船信息采集系统在环境监测数据采集作业过程中,存在数据信号差量偏大的问题,导致后期数据整合可控误差超出标准参量。为了解决上述问题,对信息采集系统的硬件端与软件数据计算端进行了重新设计,提出用于环境监测的无人船信息采集系统。首先,全新构建系统设计框架,优化软硬件结构;根据设计框架在硬件方面,引入高精度环境监测传感器、采集电路与数据信号处理电路;软件部分,引入多路数据协同处理的遗传算法,对多样数据量进行高精度差量优化精算。实验数据表明,提出设计的检测系统,在相同环境下的监测量差值明显优于传统监测系统,具有较高的应用价值。