复合动力超长续航无人艇系统的设计与实现

为实现无人艇在海上追踪、搜救、巡逻、反潜等任务中的超长续航,避免因油料限制而被迫任务中断,设计一套以风能和太阳能为动力的无人艇系统,利用风帆为无人艇推进,利用太阳能为船上电控设备提供电能。该系统由无人艇和岸基监控平台组成,无人艇可通过开发出的数据采集模块和算法模块实时采集环境数据,计算、生成并下达控制指令,在风区内超长续航自主航行,实现全风向利用;岸基监控平台可实时监控无人艇状态,并进行自主/遥控模式切换。对系统进行测试的结果表明通讯连接试验的可靠性高;无人艇航行试验验证了全风向自主航行的可行性,运行轨迹与仿真结果基本重合;太阳能供电分析理论上验证了风区超长续航的可实现性。     

复合动力超长续航无人艇系统的设计与实现

为实现无人艇在海上追踪、搜救、巡逻、反潜等任务中的超长续航,避免因油料限制而被迫任务中断,设计了一套以风能、太阳能为动力的无人艇系统,利用风帆为无人艇推进,太阳能为船上电控设备提供电能。该系统由无人艇和岸基监控平台组成,无人艇可通过python开发的数据采集模块和算法模块实时采集环境数据、计算、生成并下达控制指令,在风区内可超长续航自主航行,实现全风向利用;岸基监控平台可实时监控无人艇状态,并进行自主/遥控模式切换。对系统进行了测试,通讯连接试验的可靠性高;无人艇航行试验验证了全风向自主航行的可行性,运行轨迹与仿真结果基本重合;太阳能供电分析理论上验证了风区超长续航的可实现性。     

长航程无人艇的导航-制导-控制系统

长航程无人艇是进行远距离海洋环境监测、目标探测的有效工具。高效能的导航-制孚-控制系统是无人艇提升续航能力的基础与前提。本项目围绕长航程无人艇的导航-制导-控制系统展开介绍,重点阐述导航、制导、控制三个子系统功能的实现方法以及现有方法在节约能耗方面的不足。最后针对长航程无人艇导航-制导-控制系统的总体架构提出展望,以期达到提升无人艇的整体续航能力与平衡无人艇航行安全与能量消耗的目标。     

风力发电机

风力发电机是由风机主体、支撑部件、风速控制装置、大风自动保护器及其配套部件发电机、电池等组成的风能利用装置。其技术性能如下:风机设计具有优化气动特性,风能利用系数70.03;     

自主学习在无人艇路径规划上的应用

近年来,无人艇技术不断成熟,在海事监管、执行作战任务等方面有较为广泛的应用。随着控制技术和计算机技术的不断发展,无人艇已经具有了自主航行,目标探测等功能。本文主要研究无人艇的路径规划功能,合理的路径规划可以节约无人艇的能源,延长无人艇的续航时间。首先针对水面无人艇的动力学特性进行了系统的建模与分析,然后针对其动力特性设计了一种基于神经网络算法的自主学习控制系统,并对该系统的性能进行仿真测试。     

基于RTK-GPS导航的燃料电池动力无人艇方案研究

为提高整体质量体积功率密度,延长无人艇续航时间和精确定位,利用风冷氢空燃料电池作为主要动力源,以RTK-GPS系统作为定位导航方案,设计了一种结构简单无污染排放的燃料电池无人艇方案,通过样机实验,基本完成方案设计目标.     

双馈风力发电系统最大风能捕获控制研究

针对应用于风力发电系统的双馈异步发电机,构建了同步旋转坐标系下的数学模型.结合风力机 输出功率与转速关系,采用速度负反馈控制代替有功功率负反馈控制,简化了调节器参数的工程设计过程.将有功和无功控制上的耦合项通过前馈补偿实现了基于定子磁链定向的功率解耦控制.利用双馈异步电机运行可逆性,通过双馈发电机运行状态的转换实现了风速跟踪控制过程中最大风能捕获的快速跟随性能.基于仿真软件构建仿真模型仿真进行了双馈风力发电机组最大风能捕获控制和功率解耦控制的仿真验证,仿真结果表明了所设计控制策略和参数的正确性与有效性.     

无人艇通讯导航控制系统设计与实现

根据无人艇的特点及其对通讯导航控制的需求,定义了艇上设备间及无人艇与岸基控制软件间通信数据格式,研制了数据采集处理传输板卡,将艇上传感器、通信设备以及运动控制器组成统一的数据采集处理传输网络。根据无人艇的结构与运动特征,仿真验证了基于模糊PID无人艇运动控制方法的可行性与可靠性。搭载该通讯导航控制系统的无人艇经过多次下水试航,实测结果表明:所研制的通讯导航控制系统能够满足无人艇的通讯导航控制要求,具有稳定的通信导航功能,能够实现无人艇的自主巡航和自主避障,具有较好的可靠性和稳定性。     

无人水面艇在水上交通安全监管中的应用

水上巡航和处置突发事件等水上交通安全监管具有监管水域广、应急反应快、救助能力要求高等特点,而无人水面艇具有自主化水平高、航速快、抗风险能力强等特征,为使其顺利进入水上交通安全监管领域,需开展无人水面艇水上交通安全监管应用探索研究。在简述无人水面艇发展和主要功能定位的基础上,分析水上交通安全监管特点,论证无人水面艇在水上交通安全监管中的潜在应用。无人水面艇具有综合成本低、抗风险能力强、智能化程度高、反应速度快等优势,符合水上交通安全监管工作的各项要求,能够在水上交通安全监管广泛应用。     

浅谈无人艇搭载智能设备在航标巡检领域的应用

随着无人艇技术和智能设备的快速发展,其在航标巡检领域的应用前景日益广阔。无人艇具有稳定可靠、高效精确的优点,能够适应复杂的水域环境。而智能设备如高清摄像头、传感器、AIS系统、北斗定位技术和无驾驶技术等,可以为航标巡检提供强大的技术支持,提高巡检效率和精度。通过无人艇搭载智能设备,可以实现无人化操作,降低人力成本,远程监控航标状态,及时发现航标故障,保障航行安全。尽管面临技术成熟度、安全隐私和法规政策等挑战,但无人艇搭载智能设备在航标巡检领域的应用具有广阔的发展前景。     

风力发电机实时状态监控系统设计

深海和远洋地区蕴藏着丰富的太阳能、风能等新能源。船舶在这些海域航行时,如果能够充分利用这些新能源,不仅可以提高船舶的能源结构,提高船舶的续航能力,而且对于改善船舶的电力系统、动力系统性能有重要的意义。船舶风力发电机组要位于船舶的上层甲板上,借助船舶风力发电机可以利用海上的风能为船舶电力系统提供充足的电力。本文研究的重点是船舶风力发电机的状态监控,研究的主要目的是提高船用风力发电机的可靠性,结合Labview平台,建立了船舶风力发电机的状态监测系统。     

基于泊位水岸线检测的无人艇自主靠泊方法

针对无引导标志物的自然泊位，提出一种基于泊位水岸线检测的无人艇自主靠泊方法。首先，通过无人艇搭载的摄像机对泊位进行采集，从中提取出泊位与水面交接的水岸线，并将其作为无人艇的跟踪对象；其次，通过图像中泊位左右两侧水岸线的消失点以及相机坐标系下原点与泊位水岸线投影点连线所形成的几何关系建立导航模型，求得偏航角、偏航距离、无人艇与期望停泊点的距离以及无人艇速度。靠泊控制器由航向控制器和速度控制器构成，其中航向控制器采用PD控制，根据偏航角和偏航距离实时控制无人艇的航向，速度控制器根据无人艇与期望停泊点的距离和无人艇速度来控制无人艇进行减速运动，使无人艇平稳安全驶向期望停泊点且在到达时速度为零。最后通过仿真和实船试验验证了该方法的可行性。     

水面无人艇系统的设计实现与未来展望

水面无人艇是一种具有自主航行与路径规划能力,可搭载不同任务载荷,并且能够完成设定任务的水面舰艇。具有航速高、智能化、机动性强、无人员操控等优点,被广泛应用于海洋空间资源探测、海底测绘、应急救援、情报收集、反潜反水雷等任务。由于无人艇上的各类应用必须依附于无人艇系统完成,因此要求无人艇必须具有完备而先进的系统。本文将从系统设计的角度,对水面无人艇系统的设计实现与未来展望进行论述。     

基于模糊避障的无人艇控制系统的实现

自动避障是无人艇智能完成水面作业任务的一项能力。采用超声波测距传感器探测无人艇周围环境中的障碍物距离参数,GPS定位无人艇的当前位置,罗盘判断无人艇的偏航角,幵将这些作为模糊控制器的输入参数,提出一种基于模糊控制的实时避障算法,设计实现无人艇自主避障的功能。该算法通过MATLAB仿真,验证了模糊控制算法的有效性和可行性。     

船舶电力推进及其应用前景

船舶电力推进是利用推进电机驱动螺旋浆转动，从而推动船舶前进的一种推进方式。它通过发电机把机械能转换成电能，再通过电机把电能转换成机械能，实现了能量的非机构传动，把传统船舶的柴油机推进与发电机供电合二为一。控制系统根据外界负荷大小改变工作的发电柴油机数目，使柴油机始终处于高效工作区，节省了燃油，提高了柴油机的经济性。加上它安全、环保的显著优点，逐步取代柴油机推进，应用于大型商船、战舰。     

水面无人艇集群系统研究

研制开发1套水面无人艇(USV)集群系统,使无人艇能够实现集群化运作。根据系统的功能需求,设计系统的整体架构,将整个系统划分为岸基基站子系统和无人艇子系统。基于模块化设计理念,再将子系统细分成各个模块,分别对各模块进行硬件选型与软件设计,使其有机的结合,建立具备多任务、长航时、高精度导航及较高智能化的集群系统。将系统运送至喻家湖湖区进行各项试验,实验结果表明,该水面无人艇集群系统具有良好的实时性、准确性与可靠性,能够满足集群化运作的要求。该系统的结构还可扩展至无人机、无人水下航行器等,对今后开展无人集群系统的协同化、智能化研究具有参考意义。     

无人艇动稳性试验与数值验证

海上高速无人艇具有十分重要的军事价值,能够完成监视、情报收集、侦察、扫雷、武装保护反潜和精确打击的任务。然而无人艇在执行任务时可能会应对恶劣的海况、多变的运动状态,对自主控制的无人艇而言,其安全性能存在巨大挑战。提高稳性性能,避免海上无人艇高航速状态下的倾覆,是其他功能得以实施的重要保证。本文设计并进行了无人艇高速横倾直航实验,通过对无人艇模型航行姿态、稳性的测量,调整、确定无人艇部分参数。对于无人艇的横倾直航实验进行数值验证,为总体布局优化的进一步探索提供依据。     

基于任务可靠度的无人艇可靠性评估方法研究

针对无人艇的任务可靠性评估问题,对有人艇与无人艇的差异进行分析,进一步明确无人艇的任务剖面和可靠性评估的关注要点,并给出任务可靠性评估的方法,为无人艇复杂任务场景及环境下高效、低成本的可靠性评估提供了理论基础和技术支撑。     

无人水面艇导航技术研究

无人水面艇是能够自主航行的无人水上航行器,在海洋勘探、海上救援和海上运输等领域具有重要意义,其海上自主航行的关键是自主航行与导航技术。无人水面艇导航技术主要包括单一导航方式和组合导航方式2类。本文以卫星导航、惯性导航及组合导航方式的无人水面艇导航技术为基础,对比不同导航技术的特点,总结无人水面艇导航技术发展趋势。     

新能源在无人海洋航行器上的应用现状与展望

无人海洋航行器具有机动灵便、成本低、可批量生产、能适应和工作于多种海洋环境乃至高危险海域的优点,近年来受到各国高度重视。能源供给是限制海洋航行器作业能力的重要因素。从海洋环境中获取能源和加以利用,将有助于提高海洋航行器的续航能力和负载能力。论文按能源形式和无人航行器的类型分析和总结了太阳能、风能、波浪能、燃料电池等4种新能源在航行器上的应用现状与特点,以期为航行器动力源的选用提供参考。