基于改进A*算法的无人船路径规划研究

针对无人船路径规划过程中存在的规划结果所占内存较大、耗费时间较长、有较大概率生成"死区"的问题,提出基于改进A*算法的无人船路径规划方法.选取栅格法构建无人船行驶环境模型,采用A*算法确定代价函数,判断代价大小,以代价最小的节点作为下一个轨迹点,由此获取最优无人船行驶路径.为改进A*算法,利用无人船转弯半径下限、路径长...     

无人船时代船舶安全风险因素的转变

聚焦无人船时代船舶安全风险因素较传统模式下的转变，探讨随着从有人在船到无人值守的发展过程中，哪些以往未被重视的指标会影响无人船的安全。综述国内外无人船发展现状，介绍无人船的典型成果。基于全球海上事故数据分析传统航运业中作为威胁船舶安全主要因素之一的人为因素带来的影响。在此基础上，探讨未来无人船时代可能影响船舶安全的主要风险因素，为今后无人船风险因素判定相关研究提供思路。     

无人机/无人船协同系统研究现状及关键技术

无人船在水上救援、水文监测、航道管理等领域有重要的应用。无人船与无人机相比,其载荷大、续航长但观察能力差、移动速度慢、工作效率低。由续航和载荷能力强的无人船,搭载无人机到指定任务海域,续航能力有限的无人机联合无人船协同执行海事任务,完成任务后着船返航或者补充能源,可充分结合二者优势,拓展系统执行水上作业的能力。本文首先回顾了无人机/无人船协同系统的发展现状,然后介绍了无人机/无人船协同系统的组成,分析了无人机/无人船协同系统的关键技术,展望了无人机/无人船协同系统在海事救援、环境监测和无人作战等领域的应用前景。     

基于深度学习的无人船移动路径自动规划方法

无人船移动路径规划延时较长,容易出现多船碰撞危险,为此提出基于深度学习的无人船移动路径自动规划方法研究。选取深度学习中的U-net模型构建无人船环境,以此为基础,建立无人船移动路径自动规划模型,描述无人船移动路径自动规划问题,结合风险约束条件求解模型,即可获得最佳的无人船移动路径规划结果,从而实现无人船移动路径的自动规划。实验结果显示,无人船碰撞危险度参数较小,表明无人船碰撞危险度较低,充分证实了提出方法的可行性。     

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。     

应用区域生长的无人船红外图像精确分割方法

为了更准确地掌握无人船航行动态,提出应用区域生长的无人船红外图像精确分割方法。对无人船红外图像特征进行有效提取与识别,采集应用区域生背景图像特征数值,有效提高图像边缘背景灰度和分辨率,将区域生长法与图像轮廓灰度信息相结合,进行无人船红外图像精确分割处理,保证分割结果精准合理。最后通过实验检测证实,应用区域生长的无人船红外图像精确分割方法在实际应用过程中具有更高的抗扰性和准确性。     

Obstacle avoidance of unmanned ship swarm based on virtual navigator and improved Hooke's law北大核心CSCD

[目的]针对无人船集群规避障碍物的问题,提出一种基于虚拟领航者和改进胡克定律的弹性集群编队控制方法。[方法]首先,根据障碍物的长和宽得到其外接椭圆,按照长宽比向外扩展出虚拟碰障区、避障反应区、自由航行区,实现水面避障物模型的简化;其次,基于虚拟领航者和改进胡克定律,对编队各成员之间、各成员虚拟领航者之间的相对距离和速度予以约束,采用坐标形式设置编队队形,构建弹性编队模型,并基于障碍物的环形斥力场来实现单无人船的避障,以及在弹性集群编队的组织下实现无人船集群的避障;然后,通过优化处理无人船的航行过程,消除编队及避障过程中的“徘徊”和“振荡”等现象,使各无人船的运动更加平滑;最后,运用Matlab软件对由4艘无人船组成的集群编队进行仿真实验。[结果]实验结果表明,编队可成功绕过设置的所有障碍物,验证了所提方法的有效性和可行性。[结论]该方法可实现无人船集群对水面障碍物的规避,具备在一定复杂环境下的通过能力,可为无人船集群避障的应用及研究提供参考。     

船舶无人化后对船舶设计的影响因素分析

从船舶无人化后的特点出发,对现有船舶设计需遵守的国际公约进行分析,指出无人船设计应继续遵守或无需遵守的公约条例。从船舶设计角度着手遵照船舶设计螺旋线,系统分析无人船设计过程中应该考虑的各种因素,并对影响较显著的船舶空船重量、船体设计形式、船舶主机选型、总布置设计与船舶建造成本等进行了详细的论述,为以后无人船设计及新船型开发打下基础。     

船舶无人化对船舶设计的影响

从船舶无人化后的特点出发,对现有船舶设计需遵守的国际公约进行分析,指出无人船设计应继续遵守或无需遵守的公约条例。从船舶设计角度着手遵照船舶设计螺旋线,系统分析无人船设计过程中应该考虑的各种因素,并对影响较显著的船舶空船重量、船体设计形式、船舶主机选型、总布置设计与船舶建造成本等进行了详细的论述,为以后无人船设计及新船型开发打下基础。     

Analysis of characteristics of foreign unmanned surface vehicle swarm combat application and proposed countermeasures北大核心CSCD

无人船(USV)集群作为未来海上军事运用的重要组成力量,是各国海上无人装备的重要发展方向。首先,通过梳理总结当前国外无人船集群发展战略规划与运用现状,对无人船集群作战关键技术进行归纳分析,从集群自组网通信、战场态势感知、集群协同任务分配等3个方面剖析无人船集群相关技术的研究进展;然后,对无人船集群在军事上运用的典型样式和主要效益进行分析及研判;最后,总结分析当前应对无人船集群的难点,并对无人船集群应对的技术发展予以展望。     

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。     

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。     

基于时序数据库的无人船信息管理系统设计与性能测试

[目的]近年来,无人船技术及产业发展迅速,装备应用前景广阔。解决长航时无人船海量信息管理问题的需求日益迫切。[方法]针对无人船电子信息系统中6种类型数据的特点,构建基于时序数据库的无人船信息管理系统拓扑及数据流动模型,并设计一套适用于无人船信息管理系统的性能测试方法。[结果]经测试表明,该无人船信息管理系统能够满足无人船运行对信息管理的需求,且相比于传统关系型数据库,其压缩性能提高约10%,检索及聚合分析性能更为优异,具有较高的通用性。[结论]该系统为解决长航时无人船信息存储与通信传输难题提供了良好的解决方法。     

水面智能无人船在灯浮标维护中的应用研究

水面智能无人船是除无人机之外的又一项新型水上安全监测和系统维护的设备,水面智能无人船的合理应用可实现灯浮标的维护。本文首先介绍了水面智能无人船及其应用优势,在其基础上,分析了水面智能无人船在灯浮标维护工作中的具体应用。     

无人船商业化运用下航海过失免责的适用问题分析

随着船舶智能化的推进,无人船的商业化运用已可预期,当无人船进入水上运输市场后,应明确航海过失免责是否适用于使用无人船载运货物的承运人、无人船的岸基操作员,以及适用航海过失免责对岸基操作员和无人船的要求。运用历史分析法和横向比较法,经分析得出无人船仍需要人的参与,航海过失免责规则将长期存续。分析结果表明:航海过失免责应适用于使用无人船载运货物的承运人和无人船的岸基操作员;岸基操作员应具备相应的适任能力,无人船应当适航;具体的适任要求和适航要求随着技术的发展需不断修订。     

国内外无人船发展现状及未来前景

正浩瀚无垠的海面上,曾不时发现"无人船"的影子,它们又被称为"幽灵船",就像幽灵一样随波逐流,充满神秘,引人遐想。如今,像被热议的无人车、无人机一样,无人船也被频繁提起,其不同于漫无目的的"幽灵船",而是一种可以借助精确卫星定位和自身传感,即可按照预设任务在水面航行的全自动水面机器人。国内外在无人船研究方面进展如何?未来无人船拥有怎样的前景?关于无人船提到无人船,不得不说智能船舶。     

无人船发展现状及其海事监管影响分析

科技发展推动无人船从概念逐渐变成现实。航运界及世界主要造船国家的高度重视使无人船的发展进入快车道。目前,无人船技术发展势头迅猛,已成为航运界、海事界关注的热点。随着无人船技术的逐渐成熟,其将成为未来船舶的发展趋势。无人船的出现将给航运业带来重大变革,给海事监管提出新的挑战。     

考虑运动模式的无人船航迹实时跟踪控制算法

因无人船航迹数据数量级较大,导致现有航迹跟踪算法的跟踪控制误差较大,难以满足现今航运业的需求。故设计了考虑运动模式的无人船航迹实时跟踪控制算法。首先定义无人船运动模式,并根据运动模式相关定义构建无人船航迹描述模型。以此为基础,依据运动模式将无人船轨迹划分为3个集合,提取相应运动模式下的轨迹特征属性,然后计算无人船航迹与期望航迹之间误差,再利用滑模控制器进行误差补偿,实现了无人船航迹的实时跟踪控制。实验结果显示:与现有算法相比较,本文算法横向位置误差降低了1.04 m,航向角误差降低了8.29°,舵角误差降低了8.86°,充分说明本文算法的控制性能更佳。     

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。