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。     

基于物联网技术的无人船水质检测系统开发

我国拥有数量众多的内河湖泊和面积广大的海域,为了有效的对这些水资源进行利用和保护,进行水域的定期水质检测非常有必要。本文针对这一问题设计了一种基于物联网技术的无人船水质检测系统,应用ZigBee无线通信作为无人船检测终端与控制中心的数据传输路径,重点介绍了该无人船水质检测系统的整体设计方案、水质数据采集模块和ZigBee通信的电路设计,有效地实现了水域内时效性较高、准确度较高的水质检测。     

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。     

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。     

基于某型船反渗透产水水质改进方案设计与实现

简要介绍某型船海上淡水保障过程中经常出现水质发黄等异常现象,详细分析了该船反渗透海水淡化装置产水引起管路系统水质发黄的原因,通过取样试验并制定具体改进设计方案并进行实地改造,消除了管路系统水质发黄现象,实现了水质改良预期效果.     

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。     

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。     

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。     

无人表面船在港口信息化建设中的应用与思考

无人表面船（USV）是实现港口信息化的新型技术装备。阐述用于港口的无人表面船的技术要点,分析无人表面船船型和总体设计技术路线、动力系统和推进装置的开发、导航与测量传感器集成技术及智能控制技术。对无人表面船相关法律法规的制定与完善提出了一些建议,对未来发展进行了展望。     

水文测量船锈蚀与预防方法的探讨

考虑到水文测船测量作业的水域条件比较复杂恶劣,水质污染较严重,使水文测船极易锈蚀,结合水文测船的结构特性,对水文测船锈蚀与防预方法进行介绍,使测船单位能对水文测船的防锈保养引起重视,使水文测船的使用期能通过防锈保养得以延长。     

一种面向多任务应用的无人水面艇

无人水面艇为海洋开发和航运发展提供了一种在危险情况下代替人工进行作业的安全途径。文章介绍了一种面向多任务应用无人水面艇,在简述无人水面艇结构和主要性能的基础上,进行了一系列应用实验,包括港口监控、水质采样、水文勘察、海事搜救。实验表明该无人水面艇在上述领域具有较好的应用前景。     

USV复杂水域环境综合感知技术

从无人水面艇（Unmanned Surface Vessel,USV）所处的工作环境,分析单目摄像头、双目摄像头、海事雷达、激光雷达等传感器的组成原理、优缺点、性能测试。介绍多传感器数据在USV上的融合原理、融合流程及其应用情况。经过实船海上试验,多传感器数据融合指标良好,较好地解决USV在复杂水域安全航行的感知技术问题。所描述的感知技术,对设计和研发搭载不同任务的USV,识别不同工作场景环境,具有积极的参考价值。     

无人水面艇性能测试与分析系统数据库设计与应用

为解决无人水面艇（Unmanned Surface Vessel,USV）航行数据在信息多样化、来源不一、存储格式不同、难以共享等问题,利用数据库技术,建立USV性能测试与分析系统。对该系统进行数据预处理、数据库整体设计和数据表结构设计,完成USV航行状态监测数据的集中管理。该系统为PC端和云服务平台提供数据可视化、航迹查询和历史数据查询等功能服务,可实现USV航行状态的多点实时监测。     

基于物联网的无人水面艇航行状态监测系统设计

针对无人水面艇(Unmanned Surface Vessel, USV)航行状态监测及试航性能评估试验中的参数获取问题,设计一套USV航行状态监测系统。以物联网(Internet of Things, IoT)3层架构为基础,设计小尺寸、低功耗的监测方案。以多源传感器和STM32微控制器作为感知层,以远距离无线电(Long Range Radio, LoRa)网关及LoRa终端作为数据远程传输途径,以传输控制协议(TCP)作为数据远程传输协议,以云平台作为系统应用层,实现数据采集、传输和应用功能。基于监测系统要求,在应用层设置阈值实现航行状态预警功能。对系统功能及性能进行测试,结果表明,系统横、纵摇精度为±0.02°RMS,风速为(0.2±0.03) m/s,风向为±2.5°,所有监测参数技术指标均符合要求,且丢包率在通信距离小于1.4 km时为1.5%,较传统方法降低约22%。该系统可为进一步完善USV航行状态监测提供技术支持。     

无人艇工程控制课程实践教学平台开发

针对在教学环节中存在的问题，利用计算机技术和工业软件开发无人艇工程控制课程实践教学平台。该平台可进行无人水面艇（Unmanned Surface Vessel，USV）建模及运动轨迹控制。针对USV物理参数的不确定性，根据运动学和动力学模型设计控制器，分析控制器参数对USV运动性能的影响规律。无人艇工程控制课程实践教学平台的建设应用可提升学生对USV的运动操控、故障判断及维护保养能力。     

小型无人艇集成控制系统设计与实验研究

针对传统无人艇控制系统集成度低、可靠性差、通信距离有限等问题和在运动控制中存在的艇身水动力系数不确定性,加上外界风浪流的干扰等非线性因素,设计开发了一种小型无人艇集成控制系统。首先详细阐述了该集成控制系统的硬件结构、软件工作模式、控制模型及运动控制算法,使用 Matlab/simulink工具箱进行速度、航向及深度的运动控制仿真实验。然后以自研的无人艇样机为实验对象进行下水实验。最终计算机仿真和实物下水试验结果表明,所设计的运动控制器不仅能实现艇上各传感器的数据采集与通信功能,下达和反馈运动控制指令的功能,也可以在一定外界干扰下跟踪运动控制中的期望目标,实现控制要求。     

基于不同航行状态无人艇的水动力模型研究

无人艇操纵灵活,机动性强,在很多方面都有着广泛的应用。但相关研究还比较少。以往的单一水动力模型只是针对特定航行状态进行研究,对于不同的航速,单一的水动力模型已不再适用。因此随着航速不同,建立同一艘无人艇在不同航行状态下的水动力模型,并研究在此模型下无人艇的运动特性成为一个难点,也是研究真实无人艇的一个关键环节。论文在以往学者的研究成果基础上,给出了一种全新的水动力模型,并就某一真实无人艇,研究从静止到高速起滑整个过程的水动力与航速之间的开环变化关系。仿真结果表明了所给模型的有效性。     

基于总线的多任务无人水面艇分布式控制平台设计

相比有人驾驶船舶,无人水面艇因其具有低成本、高速度、高机动性以及高智能化等特性,特别是在危险情况下代替人工作业的应用实践,近年来已成为一个研究热点。本文首先分析了现有无人艇控制系统方案及存在的问题,进而提出了一种基于总线的分布式控制平台设计方案。然后详细分析了智能终端、主控单元的设计方案。结合实际项目应用进行了系统测试,试验数据表明本文提出的分布式控制平台设计方案可行,通过自主研制的智能终端可稳定、可靠地实现多传感器数据的分布式采集、处理以及共享,分布式结构保证系统可方便地搭载或变更任务模块。     

无人艇智能航路规划系统研究

近年来,随着人工智能等高新技术的发展,无人平台的发展日新月异,以无人水面艇为代表的无人平台受到国内外专家学者越来越多的关注。其中航路规划系统是实现无人艇正常航行和体现无人艇智能化的关键技术之一。目前大多数航路规划算法适用的场景主要为无人艇的自由航行,避碰能力单一,且未充分考虑无人艇自身欠驱动型以及机动能力的限制,很难满足复杂障碍环境下智能避碰的需求。本文设计基于分层规划的航路规划方案,提出多单元模块下的无人艇航路规划策略,并基于无人艇自身特性设计对应的轨迹规划单元。最后在GIS数据上,对所设计的智能航路规划系统进行仿真验证,实验结果验证系统的有效性和实用性。