一种新型水面无人艇操纵性试验分析

设计制作一种从艇舯向艇艉横向对称加装短翼型片体的新型自控水面无人艇(Unmanned Surface Vehicle,USV)模型,开展了多种工况状态下的自航模操纵运动试验,主要包括惯性试验、回转试验和Z形操舵试验。通过分析试验数据得到的相应结论,可为新型USV艇型操纵运动性能的研究提供技术支撑和参考。     

基于领导跟随的船舶航迹控制

无人艇协同编队控制具有重要的军事和商船应用前景。利用多智能体聚集模型,基于leader-follower的目标跟踪,实现了含有模型不确定性与未知海浪流干扰项的多无人艇协同编队控制。采用单隐层神经网络逼近船舶整体未知项和环境干扰,引入一阶滤波器代替反步计算中的微分项,显著减少了计算量。利用时-空解耦方法,各船舶通过交互航迹参数信息,间接实现分散协同编队控制。利用Lyapunov稳定性分析方法,证明闭环系统所有状态和信号收敛于一有界集。通过选择合适参数,可使控制精度误差范围为任意小,仿真结果验证了控制算法的有效性。     

基于改进蚁群算法的水面无人艇智能避碰方法研究

针对水面无人艇路径规划中算法搜索能力的不足以及蚁群算法的早熟和停滞现象的问题,本文提出了改进的蚁群算法。具体是：在基本蚁群的基础上,通过增加方向角权值这一参数,来改变选择概率,从而实现智能避碰和优化全局路径。二维路径的matlab仿真实验表明,改进的蚁群算法具有更好的路径规划和适应度值变化。     

基于CFD技术的滑行艇静水阻力计算

滑行艇作为一种高性能船舶,被广泛地应用于军事、运输、娱乐等方面,而滑行艇的阻力性能备受人们关注。本文基于CFD技术开展了滑行艇阻力计算研究,分析了时间步长与近壁面网格划分对计算精度的影响。数值计算结果表明,时间步长和近壁面网格划分的不同主要影响的是滑行艇的摩擦阻力以及艇底的气液分布情况。选择合理的参数设置可以使数值计算结果与试验较好地吻合,证明了CFD技术计算滑行艇阻力的可行性。     

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。     

基于红外图像的无人艇视觉目标跟踪算法

为了能够更好地适应水面无人艇复杂的跟踪情况,针对fDDST算法不能处理水面目标被严重遮挡和视野中丢失目标以及帧间目标位置发生突变的问题,对原fDSST算法进行大部分改进。改进水面红外目标搜索区域的方法,将Edge boxes与水天线结合,限定目标检索区域;并结合目标速度和尺度的变化对原算法中滤波器模版的更新率进行改进,同时考虑最大响应值和峰值波动情况对滤波器更新机制进行调整。实验结果证明,改进后的算法能够适应帧间目标大范围的突变和严重遮挡的问题,能保持较好跟踪效果而不跟丢,提高了跟踪算法的鲁棒性,加快了跟踪速度,并且对常见目标跟踪问题仍有很好的跟踪性能。     

50 kn高速无人艇半浸桨叶水动力性能研究

本文以10.3 m高速艇半浸式螺旋桨的设计及优化改进为基础,研究半浸式螺旋桨推进装置在桨叶高速运动过程中的水动力性能。通过相关图谱计算桨叶的水动力参数,对半浸桨叶的设计进行优化,对半浸桨桨叶随边楔形剖面角度的调整。最后通过实船试验证实当桨叶随边位置楔形剖面角度增大到60°时,桨叶在入水瞬间形成的气腔产生的压差变化达到最大,对桨叶高速运转下的效率增大,并提高了桨叶的推力,有效提高航行速度。     

基于多智能体技术的水面无人艇测控系统研究

多智能体技术适合于解决复杂系统的设计.在简要介绍多智能体技术和水面无人艇测控系统的基础上,分析了将多智能体技术应用于水面无人艇测控系统设计的可行性,提出了水面无人艇多智能体测控系统模型和架构设计,并探讨了系统的开发方法.