基于自由变形的自主水下航行器壳体优化设计方法研究

进行自主水下航行器（AUV）壳体优化设计时,传统壳体参数化方法变量少,导致在优化过程中不能充分探索壳体外形的变形空间,不利于求得满足性能要求的最优壳体外形。针对此问题,本文提出一种基于自由变形的AUV壳体优化设计方法。该方法基于B样条方法,建立AUV壳体的FFD参数化模型,可实现AUV壳体外形的自由变形,扩展优化空间;并针对FFD参数化模型易导致的优化设计变量多和计算量大的问题,提出一种全局参数化方法对FFD控制体进行间接变形操纵,在实现自由变形的前提下,大大减少参数化变量个数,提高优化效率。最后,分别使用传统优化设计方法和本文优化设计方法对一型AUV壳体进行优化设计,并对比分析所得的优化结果,验证了该方法的有效性。     

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。     

机械式纵倾平衡系统在大型无人潜航器应用研究

纵倾平衡系统可调节大型无人潜航器（简称潜航器）姿态,使潜航器能够以零纵倾或规定的纵倾航行。针对潜航器纵倾平衡系统研究现状,并结合具体的应用场景,设计一种机械式纵倾平衡系统,并对系统组成及工作原理进行论述。分析水面状态、水下悬浮静止状态、无纵倾等速直线定深运动状态以及行进间均衡状态下此机械式纵倾平衡系统的工作方式,定量给出系统设计原则以及不同状态下质量块移动距离的计算公式。经试验验证,所设计的机械式纵倾平衡系统可以满足大型无人潜航器的应用要求。     

深海着陆器无动力下潜技术发展现状

深海着陆器是将海洋观测设备运送至海底的首选设备,随着搭载设备及作业任务需求的不同,深海着陆器结构多种多样,而下潜、着陆定位、驻底防陷是深海着陆器布放过程中几项关键技术。本文分析介绍几种形式的减速下潜技术、着陆定位技术、驻底防陷技术、适用场景及应用情况。     

欠驱动无人船单目视觉伺服镇定控制

[目的]针对全球定位系统拒止环境下的欠驱动无人船（USV）精准位姿镇定问题,提出一种基于单应性的欠驱动无人船单目视觉伺服镇定控制方法。[方法]借助单应性分解技术,直接从当前图像和期望图像中重构出具有未知尺度因子的位姿误差,可完全摆脱相机外部参数标定和目标物先验信息;针对欠驱动约束,在连续时变输出反馈控制器中引入基于持续激励艏摇角的周期函数,使得欠驱动无人船能够在图像深度、运动速度、模型参数均未知的情况下实现镇定控制。[结果]在李雅普诺夫理论框架下,采用芭芭拉引理严格证明了欠驱动无人船视觉伺服闭环控制系统的渐近稳定性。[结论]仅采用船载单目相机,所提出的视觉伺服策略能够确保欠驱动无人船实现精准位姿镇定,为海上接驳对接、靠离泊、动力定位等实际需求提供重要技术支撑。     

无人舰船机舱智能化技术应用探析

全自主无人舰船正在受到越来越多的关注,机舱智能化技术是无人舰船长航程全自主运维的基础,是实现其任务使命的重要保障。首先综述国内外机舱智能化技术的发展现状,然后,从无人舰船机舱智能化的任务需求出发,分析机舱智能化应用管控的对象范围,并归纳出机舱智能化5个方面的能力目标图像。进而,基于“应用-控制-现场”分级,提出机舱智能化技术应用总体架构和系统组成,以及实现机舱智能化的技术途径。最后,对未来无人舰船的机舱智能化技术发展重点进行讨论。提出的目标图像和应用方案,对无人舰船机舱智能化技术应用总体研究和机舱智能化技术发展具有一定参考意义。     

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.     

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.     

地铁车站智能服务系统设计

针对车站客流量大，工作人员少，无法做到即时服务大量乘客的问题，采用网页实时通信（Web RTC,Web Real-Time Communications）、二维码应用等技术，开发了地铁车站智能服务系统，涵盖二维码服务、扫码直接进行音视频通话、单兵（手持智能终端的工作人员）定位服务等功能，具备站内以二维码为服务窗口、单兵为服务响应主体的“微循环服务”体系、功能扩展和迭代的能力，形成站内服务模式由被动到主动的根本转变。在北京机场线的示范应用表明，该系统有效地降低了地铁车站乘客投诉问题，实现了降本增效的目的，具有良好的社会效益和经济效益。     

无人艇海上搜救路径规划技术综述

针对无人艇海上搜救路径规划问题，从海上搜救区域的最优确定和海上搜寻方案的最优规划2个层面概括确定海上搜寻区域的方法，并分析其技术内涵与应用情况；介绍包括传统方法和区域覆盖算法等的各类搜寻方法，并深入分析其特点与不足；对无人艇海上搜救路径规划存在的问题及应对措施进行分析和展望。研究成果可为无人艇海上搜救路径规划技术的进一步探讨提供借鉴。