毫米波雷达与激光雷达在无人船上的应用

从毫米波雷达与激光雷达在无人驾驶汽车及水面自主船舶的应用现状出发,分析其相对于船舶现有感知设备的优缺点。提出基的毫米波雷达与激光雷达在无人船上近距离目标运动态势融合感知方案,并给出具体的数据处理与融合过程。该种组合感知方案能够有效弥补现有无人船感知盲区、提高近距离目标感知精度及自主靠离泊的可靠性。最后指出激光雷达在未来需要降低成本并提高海事可靠性,与视觉传感器的融合将会是更高层次上的研究方向。     

自主航行船舶控制系统架构与关键技术

随着大数据、物联网和人工智能技术的发展,近几年自主航行船舶(无人船)研究成为行业研究的热点.MUNIN项目是最早研究无人商船的项目[1-3],该项目研究并验证了自主航行商船的概念和可行性.MUNIN项目引起了多方对自主航行船舶的广泛关注.挪威建立了世界上第一个自主航行船舶测试区,成立了自主航行船舶论坛NFAS[4].Rolls-Royce公司公布了由其引领的"高级无人驾驶船舶应用开发计划"(AAWA)项目[5-6]研究无人船舶,主要研究感知系统(Intelligence System),近期在挪威开展了自主航行船舶的测试[7].Kongsberg公司已经完成了自主航行船舶的水池测试,并且与氮肥料厂商合作开发一条自主航行船Yara Birkeland[8],并与挪威航运巨头威尔森集团成立了自主航行船公司Massterly[9].     

基于无人船平台的“陆海空天”一体化海事智慧监管系统应用研究

近年来,随着信息技术与人工智能的快速发展,无人船舶智能化水平不断提高,无人船在海事监管工作中的应用逐渐进入探索阶段。为响应交通运输部海事局提出的“陆海空天”一体化水上交通运输安全保障体系战略部署,以无人船为核心平台,提出一种融合“陆海空天”智慧监管手段的一体化系统架构,详细阐述该系统各模块的具体功能及实现方案,探讨其在海事监管工作中的应用场景及优势。     

基于模糊理论的雷达/AIS目标数据融合方法

雷达和船舶自动识别系统(AIS)是保证现代船舶航行安全的重要导航设备。针对1部雷达和1部AIS得到的目标航迹进行融合,提出1种基于模糊理论的雷达/AIS目标数据融合方法,采用模糊数学中的正态隶属函数法来进行航迹相关,数据融合则采用参数加权方法,并将融合后数据进行多项式拟合,用以提高导航数据信息的精度与可靠性。通过仿真实例验证了此方法的可行性与有效性。     

船舶无人化对船舶设计的影响

从船舶无人化后的特点出发,对现有船舶设计需遵守的国际公约进行分析,指出无人船设计应继续遵守或无需遵守的公约条例。从船舶设计角度着手遵照船舶设计螺旋线,系统分析无人船设计过程中应该考虑的各种因素,并对影响较显著的船舶空船重量、船体设计形式、船舶主机选型、总布置设计与船舶建造成本等进行了详细的论述,为以后无人船设计及新船型开发打下基础。     

船舶无人化后对船舶设计的影响因素分析

从船舶无人化后的特点出发，对现有船舶设计需遵守的国际公约进行分析，指出无人船设计应继续遵守或无需遵守的公约条例。从船舶设计角度着手遵照船舶设计螺旋线，系统分析无人船设计过程中应该考虑的各种因素，并对影响较显著的船舶空船重量、船体设计形式、船舶主机选型、总布置设计与船舶建造成本等进行了详细的论述，为以后无人船设计及新船型开发打下基础。     

基于无人水面艇感知网的目标船航迹关联与数据融合

针对现有无人水面艇（Unmanned Surface Vehicle，USV）在航行过程中感知周围航行目标时出现的数据源单一、数据延迟、数据丢失等问题，提出一种基于USV搭载的航海雷达和全球定位系统（GPS）数据源的USV海上航行目标感知数据融合方法。基于最小误差法提出雷达原始图像数据解析算法，并采用数据剔除、时间空间统一方法完成对目标数据预处理，构建基于欧氏距离和马氏距离的航迹关联算法模型、基于层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）和专家评价法的融合数据权重分配模型。同时，开展USV试验研究，验证整体融合方法。结果表明，目标原始数据预处理方法合理可靠，融合算法稳定可信，可为USV海上航行目标感知、安全航行及快速避碰提供技术和算法支持。     

基于改进卷积神经网络的船舶目标检测

为提高无人船研究中的船舶辨识速度和精度,弥补海上船舶目标检测中船载自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)和雷达图像的不足,提出一种基于改进卷积神经网络的船舶目标检测模型。设计多策略的卷积神经网络模型,利用船舶图像数据进行训练和测试,并将测试结果与基于区域提名和基于回归方法的卷积神经网络模型结果相对比。试验结果表明,改进的卷积神经网络模型的船舶检测准确率高于另外2种模型。     

无人驾驶技术在港口中的应用

为实现集装箱码头水平运输的无人化,将传统集卡升级改造为无人集卡,在传统集卡上加装视觉相机、激光雷达、毫米波雷达和其他传感器等,并搭载自动驾驶计算平台,同时搭配无人驾驶车队管理系统、高精度地图等,使传统集卡具备环境感知、高精度定位、规划决策和底盘自动控制等功能,从而在整体上实现集卡水平运输的无人化。这一升级改造既能最大程度减少对码头现有基础设施的影响,又能显著降低用工成本,提升安全生产水平,帮助码头实现良好的经济效益和社会效益。     

智能船舶主要技术分析与小型无人船研发

中国船舶航运事业正面临时代更迭以及新技术快速发展的严峻挑战。该文在智能船舶与智能机舱的涵义界定进行比较研究的基础上,分析了大数据挖掘处理技术、船机信息感知技术、无人船技术、智能机舱技术等主要智能船舶机电应用技术的特点和应用情况。小型无人船"芙蓉号"的试验研发,进行了方案设计、功能与硬件设计、算法优化和实船试验等方面的工作,对无人船技术研发有创新引领和经验积累作用。     

内河船舶AIS与雷达动态信息集成性融合

针对船载传感器信息的多源性、多维性和异构性特征,构建船舶动态信息融合模型,以提高内河航行中船员对目标船动态的感知和辨析能力。通过分析船载导航设备在船舶动态辨析中的局限性和互补性,构建集成卡尔曼滤波、自适应加权和神经网络等方法的多源异构数据融合模型,并通过实测和模拟数据计算对该模型进行验证,确定系统的可靠性、稳定性和精确性。该模型不仅对保障内河船舶航行安全、提高内河水上交通效率具有重要的理论参考价值,而且对内河水运安全的保障工作具有积极的现实意义。     

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。     

船联网信息融合关键技术研究

由于电子设备类型不同,基于物联网结构的数据传输与处理存在大量异构数据,船舶各电子设备之间﹑船与船之间的数据交互需要通过中间件进行数据融合及接口统一。基于船联网的信息融合需要提供一个完整的策略方法及框架来处理船联网中的异构系统数据。本文研究现有基于物联网结构的信息融合技术,针对船舶电子系统特征,提出一种高效特征信息融合算法,有效提高异构数据融合效率。     

远程遥控船舶发展研究

正随着自主船舶技术的高速发展,航运界逐渐对自主船舶的发展路径有了较为清晰的认识。国际海事组织(IMO)基于法规梳理的目的,把自主船舶分为四种类型,即具有辅助决策系统船舶、有人在船的遥控船舶、无人在船的遥控船舶和完全自主船舶。这种划分方式除了便于法规梳理,也     

无人船目标探测与跟踪系统

基于GNC架构完整构建了无人船目标探测和跟踪系统,并在案例三体船上完成了试验航行验证,在功能上实现了自主探测周围环境中的障碍物并对具有一定特征的动态目标进行跟踪航行。系统达成了如下目标：使用激光雷达探测周围环境的障碍物,运用有限的计算资源处理点云数据并保证实时性；通过特征提取、数据关联和运动状态估计,能够持续锁定目标；基于纯跟踪法实现了对目标船的跟踪航行。此项研究对实船应用具有较强的借鉴意义。     

船舶无人驾驶中的数据融合技术应用

海上船舶无人驾驶技术是现代海上信息化发展的重要方向,其不仅需要按照规定的航向航速运行,还需要考虑船舶碰撞及各类突然情况。无人驾驶技术对采集的信息及数据融合处理要求很高,通过各类传感器采集海上地形﹑环境﹑目标船只等信息,进行融合处理,为船舶无人操控提供可靠的航行数据。本文重点研究无人驾驶领域中利用AIS与雷达数据的信息融合方法,提出一种基于船舶航行及数据加权融合算法,最后进行仿真。     

智能船舶主要机电应用技术分析

当前,智能船舶已成为船舶工业、航运业抢占创新优势的重大突破。本文对智能船舶与智能机舱的涵义界定进行了比较研究,分析了大数据挖掘处理技术、船机信息感知技术、无人船技术、智能机舱技术等主要智能船舶机电应用技术的特点和应用情况,并提出相应的设计方案、发展策略。     

多船舶雷达信息的航迹算法与目标跟踪研究

船舶雷达系统是进行目标探测的重要组成部分,传统的单雷达探测技术在海上移动目标、多个目标探测时存在精度降低、噪声干扰量大等问题,此时,通过接收本船和其他船舶的雷达信息,并进行信息融合可以提高目标探测的精度。本文首先对船舶雷达的信号滤波技术进行了分析,介绍了多船舶雷达信息的航迹融合算法,从时间配准和空间配准两方面进行研究,并进行了仿真试验。     

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。     

无人船集群队形重构的目标任务分配

[目的]针对无人船编队队形重构中的目标分配问题,提出一种队形重构目标分配方法。[方法]首先,在目标点固定的情况下,通过各无人船的当前位置,生成基于距离的收益函数。其次,以拍卖理论为基础,根据无人船队形重构中目标分配的快速性要求,针对传统拍卖算法在重构分配中可能存在的无可行解问题,提出基于最大迭代次数的拍卖终止机制,分散部分计算量,从而缩短分配时间。[结果]仿真结果表明,与匈牙利法相比,所提方法针对大规模无人船集群队形重构能够快速给出目标任务分配方案。[结论]所提方法能为无人船集群队形重构中目标分配问题以及无人船自主决策研究提供一定的参考。