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,提出基于毫米波雷达与激光雷达的无人船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的研究方向。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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].     

激光雷达的船舶航行障碍物识别方法

传统障碍物识别方法面对复杂障碍物识别能力低,所提出的避障方案差。针对上述问题,基于激光雷达技术研究了一种新的船舶航行障碍物识别方法,雷达图像处理获取采集到的数据,处理方法主要包括图像预处理和图像深度处理,完成数据转换后,为便于障碍物信息在2个传感器之间的数据传输与融合,提出了一种栅格障碍信息提取方法,根据网格数目确定障碍物的位置,提取障碍信息。实验结果表明,激光雷达的船舶航行障碍物识别方法具有很强的障碍物检测能力,并且能够提出更好的避障方案。     

基于激光传感器的船舶避碰预警系统

为了实现船舶安全航行,有效解决船舶自动识别系统(AIS)和自动雷达标绘仪因价格昂贵很难大范围普及安装,以及现在激光测距预警系统只能根据预警距离的大小进行非智能化预警的问题,本文基于激光测距、激光定位、激光测速原理设计了一种船舶防撞装置。利用激光传感器获取相对距离、方位角度、相对速度等参数,合理的选择设备和设计安装位置,通过组装调试、可靠性及抗干扰性分析等不同步骤,设计船舶防撞自动分析控制程序,该装置能够自主的感知周围可疑障碍船只或不明物体,并根据不同情况自主的分析判断预警并发出预警信号。系统依托较高的性价比,有利于提高防撞系统在中小型船只中的普及。     

水面自主船舶技术发展路径

工业4.0背景下,船舶自主化航行是水路运输工具变革的重要趋势。本文首先详细介绍了世界范围内水面自主船舶(MASS)的主要研究项目发展路径及当前的研究现状。然后分析了MASS研发的关键技术,如通讯、航路设计及优化、智能避障等。针对MASS的快速发展,指出了当前面临的困难与挑战。最后针对法律及法规等配套体系的完善提出展望。     

基于异类传感器的数据融合系统

运用各种有源和无源探测设备在内的异类多传感器集成提供多种观测数据,同时通过不同传感器之间的关联来提高数据精度,可以得到关于目标的更多特征信息,从而为身份识别、态势估计提供更多的依据.基于异类传感器的数据融合系统实现了雷达、ESM等异类传感器的数据关联与融合.仿真结果表明:系统能提供更高精度的数据,获得目标的更多特征信息,并可对目标实施有效识别.     

靶场测控多传感器的布站优化综述

雷达、光电设备、卫星、声纳、以及无源探测传感器等构成了靶场测控设备的立体传感器网络,对其合理的布站及优化管理不仅能有效地节约资源,还能提高对被试装备预警探测性能试验的有效性和可靠性。针对靶场电子装备试验面临的恶劣的环境,对靶场各种测控传感器的布站及优化进行了分析和探讨。     

Evaluation of two atmospheric models for wind–wave modelling in the NW Mediterranean

The NW Mediterranean experiences, as illustrated by the last decade, strong and rapidly varying storms with severe waves and winds. This has motivated a continuous validation of models and the efforts to improve wave and wind predictions. In this paper we use two atmospherics models, MASS (from SMC-Meteorological Office of Catalunya) and ARPEGE (from Météo-France), to force two third generation wave models: WAM and SWAN. The evaluation and comparison has been carried out for two severe storms registered in November 2001 and March–April 2002.The ARPEGE and MASS models predicted higher 10 m wind speeds than coastal meteorological stations, a fact attributed to local land influences. Regarding the 10 m wind direction, models do not present large differences, although considerable deviations from recorded data were found during some dates. ARPEGE presents less scatter and lower errors than MASS when compared with QuikSCAT data.The 10m wind fields from both atmospheric models were used to force the two selected wave models and analyse the errors and sensitivities when predicting severe wave storms. The wave model simulations show some interesting results; during the storm, the spatial wave pattern using ARPEGE showed a higher maximum, although the values of significant wave height at the buoys were lower than the ones forced by MASS (with both WAM and SWAN). The SWAN simulations show a better agreement in predicting the growing and waning of the storm peaks. The prediction of mean period was improved when using the ARPEGE wind field. However the underestimation by SWAN due to the large energy at high frequencies was evident. Validation of spectral shape predictions showed that it still has considerable error when predicting the full frequency spectra. The storms showed bimodal spectral features which were not always reproduced by wave models and are likely to be responsible for part of the discrepancies.     

一种基于合作目标的机动雷达误差配准技术

针对机动平台传感器非协同误差配准技术实施难度大和配准效果差的问题,对基于合作目标的协同误差配准技术进行了研究。首先根据传感器对合作目标的地球直角坐标系量测方程,建立了系统误差的估计模型,然后根据建立的系统误差估计模型,利用传感器获得的量测和目标通过数据链上报的导航信息,采用最大似然估计技术,对系统误差进行估计。仿真结果表明：该系统误差估计模型可得到系统误差的有效估计,并对目标的导航误差具有强鲁棒性,因此该算法具有一定的工程应用前景。     

潜艇装备适应机动目标跟踪和攻击要求的探讨

在现代作战条件下,潜艇所要跟踪和攻击的目标多数情况下应认为是机动目标,然而,许多潜艇装备主要都是针对等速直航目标的。这种装备与实际应用背景之间的不匹配必然会严重影响潜艇作战的能力和效果。按照机动目标为常态目标状态的理念,对潜艇装备满足机动目标跟踪和攻击提出的要求及若干相关问题进行了研究。并就潜艇作战的主要设备—目标探测传感器、指控系统和武器如何分担机动目标跟踪和攻击的职责进行了梳理,对它们需要强化的机动目标跟踪和攻击功能,以及如何强化进行了探讨。     

基于CANopen协议的舰船监测系统智能传感器研制

针对舰船传感器可靠性差,型号繁多、保障困难的问题,研制了一种基于CANopen协议、能够同时测量转速和温度两个参数的智能传感器,以达到降低系统的维护难度,简化监测系统的结构,提高监测系统整体可靠性的目的。     

一种舰船推力测量装置的结构和电磁兼容性设计

设计了一种利用推力传感器测量舰船推力轴承块的压力进而计算出螺旋桨推力的装置.其设计包括系统结构设计和系统电磁兼容性设计.系统整体结构包括推力传感器（感测推力大小,转换成电信号;其中4只测量正车推力,2只测量倒车推力）、传感器级联箱（信号传输及偏载误差调整）和推力显示仪（数据采集和显示）.系统采用整体电磁兼容性设计,抗干扰能力强、可靠性高.推力传感器采用轮辐式结构,突破了薄式小体积、高精度、大量程高过载、耐潮湿及长寿命等关键技术.推力显示仪针对舰船实际情况,实现了数据采集和实时监测功能,数据采集精度达0.2%等级.系统通过了船用环境试验及电磁兼容性试验,且裕量明显,能够安全、稳定、可靠地运行于舰船上.     

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。     

船载多传感器组合定位系统设计与实现

提高舰船的定位精度以及可靠性是导航领域的热点,论文通过对目前几种船舶定位技术进行分析,提出了一种基于电子海图的船载多传感器组合定位系统的设计方案,给出了该系统的结构组成、基本工作原理,并对该系统的关键技术进行了研究。系统以电子海图系统为平台,采用位置源传感器、DR相结合进行定位,实现了全天候不间断定位,电子海图实时显示船舶态势等功能。实验表明所设计的系统具有定位准确,可靠性高等特点。