中国沿海无人商船系统研发意义及规划框架

随着无人技术在民事领域的广泛应用,无人商船的开发也逐渐从概念阶段向实用阶段转换。本文根据当前无人船的发展状况,提出在中国沿海建设无人商船系统的构想。从安全、环保和经济等方面阐述开发无人商船的意义,同时从技术角度分析在中国沿海建设无人商船系统的可行性与基本规划框架。     

环保型无人商船概念设计研究

基于科技水平的不断发展,在未来可以实现大型商业运营船舶无人化的预期,文章提出了一种无人商船的概念设计。选择了无压载水船型作为无人商船的船型并给出了型线设计,并以阻力最小为目标优化船型参数,得到船型方案,选择了电力吊舱推进系统。在分析了传统油船的主要系统设备的基础上,提出了无人商船应具有的主要系统及设备。在货舱区增设燃油舱,保证了货舱舱容并解决了空载时尾倾过大的难题。根据总布置估算无人商船的重量重心。校核了六种典型工况的完整稳性及突风与横摇衡准。从船价及营收两方面分析了无人商船的经济性能,基本完成无人商船的总体设计。     

基于边缘计算的水面无人艇通信数据分发机制

为了提高水面无人艇(Unmanned Surface Vessel,USV)通信的实时性和数据分发效率,本文提出一种基于边缘计算的无人艇通信数据分发机制(Communication Data Distribution Mechanism,CDDM)。首先,本文设计了一种基于边缘计算的USV通信架构,解决了多USV与多边缘服务器接入与匹配问题。其次,该方法通过最优数据分发和最优压缩数据逐步提高网络实时性,采用贪婪算法对数据压缩率构建的最优数据分发方程进行求解,得到全局最优数据压缩率和最优数据分发矩阵。仿真实验结果表明,CDDM比传统云计算机制的实时性更好。与现有2种先进算法相比,提出的CDDM在实时性和信息交付均有较大提升。因此,本文提出的算法具有更好的USV通信数据分发能力。     

基于几何力学的水面无人艇艇群控制技术

本文介绍美国水面无人艇艇群技术发展现状提出水面无人艇艇群系统发展需求,分析基于几何力学的水面无人艇艇群控制总体架构与方法。该方法具有无坐标选取的奇异性、可利用对称性进行约化降维等优势,有效降低复杂刚体运动系统维度,解决了面向多节点、复杂不确定干扰环境的水面无人艇艇群的复杂非线性系统控制问题,对水面无人艇艇群协同控制技术研究和发展具有一定借鉴和参考意义。     

无人潜航器导航通信桅杆雷达散射特性分析

无人潜航器导航通信桅杆作为无人潜航器通信、导航校准等潜望状态时浮出水面的唯一组部件,降低其雷达散射特性是无人潜航器开展综合隐身工作的重要内容之一。本文通过仿真建模,详细分析了L波段、S波段、C波段和X波段等无人潜航器导航通信桅杆雷达散射特性,各波段下导航通信桅杆的RCS均值为0.21 m2,并进行了强散射源分析。通过分析无人潜航器导航通信桅杆的雷达散射特性,对无人潜航器雷达散射特性优化改进、对无人潜航器探测雷达研制具有重要意义。     

船舶嵌入式智能预警系统设计

船舶运输在全球经济中扮演着重要角色,人工值守经常会由于人员疏忽造成船舶和船舶碰撞,造成巨大的经济损失和环境污染。本文提出一种基于嵌入式的船舶智能预警系统,对激光测距技术和机器视觉技术进行阐述和分析,设计了船舶嵌入式智能预警系统的整体架构,有效解决了多源数据融合、位置感知、环境感知等问题。通过使用YOLO V7进行训练,实现了对不同船舶的识别且具有较高的准确率,在实际应用中可以更加有效地对船舶产生潜在的威胁作出综合性判断。本文设计的船舶嵌入式智能预警系统为实现船舶无人值守提供了必要辅助。     

海上异构无人装备一体化协同作战架构

在未来战争中,无人化、多平台联合作战已经成为新型战争形态的发展方向,特别是面向多样化作战任务时,异构无人装备的协同运用才能充分发挥体系作战效能,但由于异构无人装备在行为模式和智能水平等方面的显著差异,给异构无人装备的协同作战组织也带来了极大的困难。本文在对各类无人装备的特点和作战能力分析的基础上,提出水面无人艇与无人机异构平台协同作战概念,建立异构无人装备协同作战控制体系架构,对于异构无人装备体系化协调发展和一体化协同运用具有较强指导意义。     

无线网络舰船联合通信系统设计

联合通信系统是多舰船之间相互通信的重要系统,传统的联合通信系统在信号调制解调、数据加密处理方面存在不足,难以满足安全通信的需求。为此,必须对联合通信系统进行优化改进,从系统整体架构、硬件设计、软件设计以及算法等方面入手,提出更加科学的设计方案。本文分析了基于无线网络的舰船联合通信系统设计要点,针对联合通信系统中的信号自动识别问题提出了解决方案,并采用对比实验方法,论证本文设计的联合通信系统具有良好的通信接通性能和数据传输容错能力。     

BCC数字签名技术在舰船雷达通信保密协议中的应用

通信系统的信息安全性、保密性有重要意义,尤其是对于海上军事领域的各种作战信息、实时通信信息等。因此,有必要从技术角度提高舰船雷达通信系统的信号保密水平。BCC数字签名技术是一种新型的安全认证技术,这种安全认证技术具有较高的安全性,已经被广泛应用于各类商务应用等领域。本文主要介绍将BCC数字签名技术应用于舰船通信系统的保密协议中,形成安全性较高的舰船雷达通信保密协议架构。     

海上船舶短波通信系统的链路设计和功率速率控制技术研究

海上舰船的短波通信方式具有稳定性高、船舶功率低、成本低等优点,是海上船舶近距离通信的重要方式。传统船舶的短波通信受到通信协议的限制,无法满足船舶日常通信过程中对数据量和传输速率的要求,针对这一问题,本文开发了一种新型船舶短波通信系统,引入了第三代数据传输协议,并对该短波通信系统的工作原理、功率控制和链路设计等内容进行介绍。本研究开发的短波通信系统能够显著提高通信系统的数据传输容量和速率,有重要的实际应用价值。