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。     

一种改进全局最近邻关联的无人船双雷达目标跟踪算法

针对无人船载双雷达目标跟踪问题,提出一种基于全局最近邻关联（GNN）的无人船雷达目标跟踪算法。建立随船正北坐标系,对传感器的测量结果进行坐标变换,利用GNN算法对目标进行跟踪。针对GNN算法在虚警、漏报情况下易发生误关联的缺点,提出一种跟踪门的设置方法,利用关联代价与模糊隶属度对目标进行2次滤除来提高GNN的关联正确率。最后,利用安装有激光雷达与毫米波雷达的无人船在实际海上环境进行试验,试验结果表明,与未改进的跟踪算法相比,本文提出的改进跟踪算法正确率提高了25.87%,验证了算法的可行性和有效性。     

毫米波雷达及其对抗

介绍毫米波雷达的工作原理及其在海战场上的用途和特点,对毫米波雷达在海战场上的发展现状和发展趋势进行了分析,并就海战场毫米波制导雷达的对抗方法进行了概述。     

基于激光雷达的无人艇海上目标检测与跟踪方法研究

针对基于导航雷达和光电探测的传统感知方法难以对近距离障碍物进行稳定精确探测的问题,结合激光雷达的优势和水面场景的特点,提出了一种基于激光雷达的无人艇海上目标检测与跟踪方法。首先分析和建立了水面场景点云的平面栅格模型,提出了基于高度差的尾浪点滤除方法;其次采用改进的自适应DBSCAN算法对海上障碍物进行分割和聚类,优化了检测效果;最后结合多假设跟踪模型（MHT）和卡尔曼滤波器实现了对动态目标的多帧连续跟踪。试验结果表明,该方法能以每帧100 ms的处理速度实现对目标的实时探测和跟踪,对近距目标的聚类跟踪准确度达95%,航速、航向跟踪误差分别为8.10%和4.68%,能够实现对目标的实时、准确、稳定的检测和跟踪。     

水面舰艇毫米波雷达截面积仿真分析

传统水面舰艇雷达截面积(RCS)经验公式不能适用于毫米波。通过仿真方法模拟雷达电波的传播、散射机理,建立雷达工作的仿真模型并进行验证,然后在计算机上模拟各种条件,对水面舰艇的毫米波RCS进行仿真分析,并将大量仿真计算结果进行归纳总结,推导得出水面舰艇毫米波RCS的估算公式,实现RCS经验公式在Ka波段的外推使用。     

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。     

水面舰艇毫米波雷达截面积仿真分析

传统水面舰艇雷达截面积(RCS)经验公式不能适用于毫米波.通过仿真方法模拟雷达电波的传播、散射机理,建立雷达工作的仿真模型并进行验证,然后在计算机上模拟各种条件,对水面舰艇的毫米波RCS进行仿真分析,并将大量仿真计算结果进行归纳总结,推导得出水面舰艇毫米波RCS的估算公式,实现RCS经验公式在Ka波段的外推使用.     

一种基于多线激光雷达的无人艇避障系统设计

为了实现无人艇在复杂的海洋环境下能够顺利地躲避障碍物,并按照相应的设计路线进行自主航行的目的,完成了一种基于多线激光雷达的海上无人艇软硬件设计。利用多线激光雷达获得周围环境中的连续数据和无人艇实时的位姿信息,建立无人艇所在位置的坐标系,对无人艇周围环境中的障碍物点云数据进行过滤、聚类和分割处理。在角度与距离上同时对障碍物进行分类,判断每个角度中障碍物的占比是否小于预设阈值,使用改进的A*算法对无人艇路径进行规划,使无人艇按照规定的路线航行。     

浅析毫米波雷达及无源干扰技术

针对毫米波具有的多普勒分辨率高、等离子体穿透能力强、高跟踪精度和制导精度等特点,介绍了毫米波雷达在空间目标识别、精密跟踪、炮弹弹道测量、导弹的末制导系统、主动寻的技术等军事领域中的典型应用。分析了可用于毫米波无源对抗的几种措施,最后介绍了毫米波无源干扰的战术措施。     

一种激光雷达与双目相机外参数标定方法

针对异质传感器坐标系融合的准确性问题,提出一种利用圆柱面标定物以离线方式计算激光雷达与双目相机的外参数标定方法。通过分析圆柱面点云的三维几何特性,二维化圆柱面点集,并拟合多个平面椭圆实现圆柱面的检测,识别圆柱面图像的棋盘格角点并进行角点三维重建,利用基于邻域法向量的拟合算法拟合圆柱面,并根据最小化投影距离约束条件对激光雷达与双目相机的位姿关系进行计算。仿真与试验结果表明：激光雷达识别圆柱面的半径误差最大为8mm,双目相机识别圆柱面的半径误差最大为40 mm;且根据外参数标定结果,圆柱面圆度值符合误差特性,这验证了圆柱面标定物应用于激光雷达与双目相机外参数标定的有效性与准确性。     

无人艇高度雷达波隐身探讨

无人艇高度雷达波隐身是其综合生命力的重要支撑,同时其雷达隐身实施复杂程度远低于大型舰艇,仅从外形隐身设计、隐身材料应用两方面开展无人艇雷达波隐身控制,即可实现无人艇的高度雷达波隐身要求。本文从高度雷达波隐身无人艇面临的雷达波隐身威胁、隐身关键技术、隐身适用性三方面开展探讨,为无人艇雷达波隐身需求研究、隐身性能实现、隐身作战研究提供参考。     

无人船在港口安全保障中的应用研究

随着无人船技术的发展,无人船已成为港口安全保障作业的重要力量,是各国港口安全保障智慧化发展的重要方向。文章梳理总结了当前国内外无人船在港口安全领域运用现状,从环境感知技术和路径规划技术等2个方面对无人船港口安全应用关键技术进行了归纳分析,并针对无人船在港口安全保障中的优势,提出了典型应用。     

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。     

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。     

水面无人艇编队雷达电磁环境预测方法

水面无人艇编队自主式协同联合作战是未来海军作战的主流趋势和新型样式。无人艇编队中用于电子战、通信、导航、警戒、态势感知的传感器种类和数量急剧增多,射频集成度也越来越高,迫使水面无人艇雷达电磁环境与单艘艇相比复杂度更高。本文提出一种水面无人艇雷达电磁环境新型预测方法,构建雷达电磁环境综合场强及其功率密度、主波束辐照叠加空间的数学模型,并设计开发了水面无人艇雷达电磁环境综合场预测计算程序。研究结果表明,水面无人艇编队雷达电磁环境综合场功率密度随着天线辐射功率、增益、无人艇数量的增加而增大,随着艇间距的增大而减小。     

无人船自动驾驶研发现状与展望

无人船自动驾驶作为一项颠覆传统船舶驾驶方式的革命性技术,在近年获得了快速发展,其应用将减少船员配备,降低污染排放,减少船舶事故,可满足航运业安全、节能和增效等方面的需求。笔者总结了过去5年国际无人船自动驾驶领域的最新研究进展,特别是典型场景应用的进展,讨论了无人船自动驾驶相对于无人艇自动驾驶的不同技术特点,分析了无人船自动驾驶技术发展面临的挑战,最后对无人船未来发展前景进行了展望。     

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。