多领航者导引无人船集群的分布式时变队形控制

[目的]针对含有模型高度不确定性和未知海洋环境扰动的无人船集群,研究多领航者导引的欠驱动无人船(USV)集群的分布式时变队形控制问题。[方法]首先,在运动学层级,基于包含策略和路径操纵原理,设计时变队形分布式制导律;然后,在动力学层级,针对USV航行中存在的模型不确定性以及未知海洋环境扰动,设计基于扩张状态观测器(ESO)的前向速度和艏摇角速度控制律,减小模型不确定性和未知海洋环境扰动带来的影响;最后,进行级联系统稳定性分析和控制器有效性的仿真验证。[结果]研究表明,无人船集群采用的分布式时变编队闭环控制系统输入状态稳定,仿真结果证明了控制方法的有效性。[结论]所提出的控制器可以使无人船集群形成预定的时变编队队形,并跟踪多领航者形成的凸包。     

通信受限情况下的无人水面艇集群复合任务分配算法

远海环境通信条件受限,造成无人水面艇(USV)集群协同作业时面临局部失联所带来的执行任务失败风险。针对USV集群动态协同探测打击场景下的任务分配网络通信问题,本文研究在任务完成规则明确的各种合作约束下,将异构复合任务分配给具有不同能力无人艇的分布式任务分配方法,提出一种基于局部子网络的复合任务分配算法（BLSA）,对本地复合任务进行分解,并通过网络消息传递步数,限制网络通信,形成局部子网络,在子网络中对本地复合子任务进行分配。仿真实验表明,基于局部子网络的复合任务分配算法在保持共识捆绑算法的稳健收敛特性前提下,拓展了任务类型,并且限制网络通信的情况下,仍然可以产生与完全通信近似等同的解决方案,同时还能提高收敛的速度,减少整个网络的通信需求。     

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。     

无人船的曙光

伦敦大学学院的两位学者发表了一篇关于无人船的文章，其主要内容如下。     

无人船远距离目标追踪与自动避障算法优化

传统的自动避障算法存在避障效果不明显,准确度低的问题。为此,提出无人船远距离目标追踪与自动避障算法优化。应用模糊控制法,计算出一条远距离目标追踪路径,在依据航向计算模型,优化自动避障算法,在完成上述操作步骤后,应用设计值方程,优化追踪与避障系数,完成无人船远距离目标追踪与自动避障算法优化设计。在实验中,选择在受限水域中对2种算法进行对比分析,由实验对比结果可知,无人船远距离目标追踪与自动避障算法的避障效果更好,准确度更高,并且具有一定的可行性。     

《无人船》

正一元复始,万象更新,2019年悄然而至。你肯定还记得,史上科技感最强的春晚——2018年央视春晚现场,由无人船、无人车、无人机组成的"海陆空"无人系统亮相世界上最长的跨海大桥——港珠澳大桥,7.5 m长的海洋无人艇,带领着80艘1.6 m长的小型无人艇,组合成海上"离弦之箭",穿过港珠澳大桥,随后无人艇变成"启航"列阵,奔向由无人机队展现的"新时代"之门。2018年春晚亮相,只不过是无人船艇技术的一个侧影。在2018年5月,国产无人艇编队现身南海,变幻     

改进深度学习的无人船目标光视觉跟踪研究

传统无人船目标光视觉跟踪方法面对复杂的海域条件时,容易忽略极小障碍物的特征,导致出现大范围识别或忽视极小障碍物的情况,因此研究基于改进深度学习的无人船目标光视觉跟踪。该方法根据单目视觉测量目标物的位姿,通过提取目标光视觉动态特征,实现改进深度学习算法控制下的目标跟踪任务。与2组传统跟踪方法相比,此次研究的方法能够识别出体积差异量极大的障碍物信息,极大程度上提高了目标光视觉跟踪结果的可靠性。     

无人船的时代展望

正当无人机漫天飞行,上帝视觉惊艳着所有人时;当无人驾驶汽车投入民用测试,聚焦着全球目光时;当无人智能时代由远及近,进入普罗大众的生活时,无人船的步伐也紧随其后,步步为营。这几天,挪威航运巨头威尔森集团(Wilhelmsen)和康士伯(Kongsberg)对外宣传,将联手在2018年8月全面投入运营全球首家无人船航运公司——Massterly,这一几近能颠覆航运     

无人机舱船配电设计标准

1.序言随着船舶近代化和自动化的进展,电气设备的重要性日益增大。无论船内辅机的拖动装置还是控制系统几乎都要使用电能。因此,电源故障对船舶的航行及安全具有重大影响。特别是最近,由于MO(无人机舱)船的普及和迅速进步,在这一类船上确保电源就变得十分迫切。为此,从MO船配电设计的供电持续性,可靠性的观点出发,对配电系统、供电方式及其有关装置、机械部分应进行充分的探讨。这就有必要确立最为合理的、值得推荐的配电标准。因此,船用机械协会电气研究委员会把这一项目作为研究课题。自一九六九年下半年起开始研究,为了掌握实际情况,进行了各种试验调查,共划分为下述     

为何遇难船无人相救

老船长司文森很喜欢自己的捕鱼船,不过他脾气古怪,只用风帆作为捕鱼船的动力,船上连一台无线电也没有。有一次他在海上完成捕鱼作业,返航途中,风突然消失,海上风平浪静,司文森船长很清楚,除非他马上得到别人的援助,迅速返回海     

无人船国际公约问题研究

在无人化的时代里,各种无人设备层出不穷,极大的改变了行业结构,降低了人员工作强度。无人船是传统的船舶行业迈向智能时代的必经之路。本文主要回顾了无人船行业的发展及预判将会遇到的国际公约问题,并对《国际海上人命安全公约》、《网络犯罪公约》这两个公约进行了研究,指出了无人船应继续遵守哪些公约条款,并针对无人船在遭受黑客海盗攻击的情况下,各相关方应在何种公约框架下协商处理。对无人船行业相关的国际公约问题研究提供了一些新的思路。     

美研制高速无人船

根据美国国防部的先期概念技术演示计划,水面舰艇无人化已成为美海军装备建设的大趋势。无人舰艇的最大优势在于避免了海军作战人员的伤亡危险,并能够迅速完成许多有人条件下无法完成的任务。目前,美国海军正在研制一种被称为“斯巴达”的高速无人船,这是一种既可遥控也可自动运行的高速船,可执行包括沿海地区反潜、反水雷、防御鱼雷、情报收集、监视和侦察在     

无人船的协同控制策略综述

随着自动控制和人工智能技术的发展,具有较高自主化程度的无人船舶正逐渐成为学术界和工业界的研究热点。在简要介绍了多智能体系统的分类、组织结构和通讯方式之后,本文总结了无人船的控制系统结构,并着重梳理了多无人船协同控制策略领域的最新研究进展。本文将无人船的协同控制研究概括为编队控制、动态警戒控制和协同拖曳控制等三个类别,重点对各个领域近十年来主要的研究成果进行了论述,最后对无人船协同控制的未来研究和应用方向进行了展望。     

无人船的未来与挑战

正2018年4月5日,公众号国际船舶网发布文章彻底颠覆船舶行业!全球首家无人船航运公司诞生!,报道了首家无人船航运公司的诞生。这是航运领域的大事件,值得关注。无人船公司Massterly作为挪威航运业的巨头,威尔森集团(Wilhelmsen)可以说是航运业最具创新能力的公司之一,目前正在开展包括无人机交付船舶、3D港口打印和带传感器的智能缆绳等一系列项目。2017年,康士伯和全球最大的化肥制造     

基于改进灰狼算法的UUV集群任务分配研究

UUV集群任务分配问题与狼群攻击围捕目标的问题十分相似,本文尝试将狼群行为理论和灰狼算法引入到UUV集群任务分配问题中。针对传统灰狼算法未考虑全局与局部搜索的协调配合以及未考虑位置更新的权重问题进行改进,本文提出改进收敛因子以余弦规律减小和引入动态权重的改进灰狼算法。为了验证方法的可行性和优越性,进行侦察和攻击目标任务分配仿真,并针对同一场景分别采用灰狼算法(GWO)、遗传算法(GA)以及改进灰狼算法（IGWO）进行仿真。结果表明,IGWO算法比GA算法和GWO能够更好对UUV集群侦察目标任务分配的问题进行求解,并能够减小资源浪费,提高工作效率。     

美国海军高速无人船将浮出水面

据美国《国防》杂志报道，美国海军目前正在投资5500万美元研制一种海面无人船，该项目将持续6年。此无人船将用于在各种海洋环境下执行多种任务。该无人船系统称为“斯巴达”，是一种既可遥控也可自动运行的高速船。“斯巴达”可执行的任务包括沿海地区反潜战、反水雷战、防御鱼雷、收集情报、监视和侦察等。对“斯巴达”的研究与开发工作已经在海军水下作战中心进行了三年。据水下作战战略规划与发展办公室主任约瑟夫·蒙帝称，“斯巴达”将使用现有的高速船——7米或11米长的硬壳平底船（RHIB），并在这些船上集成防御系统和武器系统。…     

无人船任务可靠度测试方法研究

无人船作为一种智能船舶,要评估其任务可靠度,必须具有配套的任务可靠度测试环境和方法。本文基于此目的,探索复杂任务场景和测试环境下开展无人船任务可靠度测试的解决方案,为无人船任务可靠度评估提供理论基础。     

大数据挖掘算法无人船信息管理系统

针对传统的无人船信息管理系统中,由数据爆炸导致的系统通信稳定性差的问题,提出基于大数据挖掘算法的无人船信息管理系统设计。在硬件设计上,使用驱动网卡辅助系统接入网络,为无人船信息数据的发送与接收提供硬件支撑;在软件设计上,利用数据挖掘算法聚类处理网络节点的数据包,结合节点状态的时变特性,分析信息数据,便于对不同类型数据的管理与调度。实验结果表明:设计的基于大数据挖掘算法的无人船信息管理系统节点通信正常,节点之间丢包率低,与传统的信息管理系统相比,该系统的通信更加稳定。     

航运应对无人船的策略研究

无人船已成为业界研究的热点,亟需研究无人船对航运产生的颠覆性影响。无人船具有减少安全事故和船员数量、增加货载、节能减排及降本增效的优势,但无人船对海事法规、船舶设计及营运格局、岸基高水平人员需求等提出了严峻挑战,分析了无人船的关键技术及应对策略,具有行业引领及推动作用。     

无人船技术在海事的应用

文中介绍目前成熟的无人船技术,推动无人船技术在交通科技中的运用,结合海事管理和水上救援等方面进行应用,解决管理和救助中存在的实际困难,以期待为海事智能管理提供思路。