无人水面艇

摘要： 航海雷达具有检测范围广、全天候工作等优点,是无人水面艇障碍目标检测的主要手段。但是对于岛屿、货轮等大型目标,航海雷达无法对其所在区域进行准确描述,并且可能将其误判为多个分散的目标。为此,文中结合雷达图像特点,提出一种基于图像轮廓特征的航海雷达目标检测修正方法。首先对雷达图像进行预处理,简化图像数据,增强有关信息的可检测性。然后根据目标对应像素点坐标提取目标轮廓,若不同目标对应同一轮廓,则认为发生误判,并将误判产生的多个分散目标合并为一个目标。最后借助目标轮廓包含的距离和方位特征参数对目标所在区域准确描述。试验测试结果表明,该方法能有效解决大型目标误判问题,并将航海雷达检测结果中的距离误差降低79%以上,方位误差最大减少60%。

摘要： 针对近海防御战中威胁目标规模小、速度快、灵活性强的特点,为提高无人水面艇编队御敌的作战效能,及动态适应战场态势的复杂变化,提出近海威胁目标威胁度评估模型和无人艇调度分配方案。建立威胁度影响要素框架,设计各影响要素的效用函数,通过熵权法和TOPSIS算法得出威胁目标的威胁度,并对蚁群算法中的信息蒸发系数进行改进,基于威胁度使用改进的蚁群算法对威胁目标进行动态兵力分配。仿真结果表明:经过改进的蚁群算法在解决近海防御兵力分配问题时具有较好的动态实效性,提高了算法的全局搜索能力,在保证了一定收敛速度的同时避免了陷入局部最优。

摘要： 仅配备有纵向推进力和转船力矩装置的无人水面艇是典型的欠驱动系统,不能通过定常光滑反馈控制律镇定到平衡状态。本文针对一类惯性矩阵和阻尼矩阵非对角的欠驱动无人水面艇,设计了基于附加控制器和反步法的光滑时变跟踪控制律,在保证跟踪误差暂态性能的前提下,实现了曲线和直线情形下的轨迹跟踪。首先,通过状态变换将非对角模型转化为对角形式,并运用反馈线性化理论简化控制输入。其次,通过设计虚拟控制函数来镇定误差运动学方程,并通过引入障碍Lyapunov函数(BLF)来保证跟踪误差满足规定的性能。然后,通过在误差镇定函数中引入虚拟控制量解决了系统的欠驱动问题,稳定性分析表明本文控制策略能够保证闭环系统中的所有状态是一致最终有界的。最后,Matlab/Simulink仿真结果表明了该控制器的有效性。

摘要： 提出了一种基于全球定位系统(GPS)和惯性测量单元(IMU)的欠驱动无人水面艇(USV)动力定位方法。先根据技术要求设定一个动力定位半径,再通过全球定位系统(GPS)和惯性测量单元(IMU)获取USV的位置与航向,计算出偏差距离和航向偏差角作为控制变量输入控制器中;当偏差距离大于或等于前述动力定位半径时根据不同的航向偏差角制定不同的运动规则,调整USV的动力输出,使USV回到动力定位区域,反之则停止动力输出。仿真实验、实际水面实验和2019中国无人船公开赛的比赛结果验证了所述动力定位方法的实用性和鲁棒性。

摘要： 水面目标跟踪是无人水面艇(USV)实现智能作业的重要基础技术。针对流场干扰下传统船舶纯方位目标跟踪存在较大跟踪误差的问题,提出一种基于单目视觉的无人水面艇目标跟踪方法。在构建跟踪船与被跟踪船运动模型的基础上,利用跟踪船的单目相机获取被跟踪船船尾搭载的标志物图像。通过比较运动过程中标志物图像与期望图像的位置关系,实时计算出偏航角和偏航距离作为控制器输入量,实时调节跟踪船的航向和航速,从而实现对被跟踪船的跟踪。仿真实验分析了不同目标路径情况下流场干扰对跟踪性能的影响,实验结果表明:该无人水面艇目标跟踪系统具有良好的跟踪性能和一定的抗干扰能力。

摘要： 针对无人潜器自主布放技术问题,研究设计一种可自主布放无人潜器的无人水面艇系统。系统设计由艇体结构、自主布放、自主航行控制、岸基监控子系统组成。为了实现自主布放系统的安装控制需求,USV在艇体结构布局、能源供给和控制策略上做了优化设计。针对远距离长时间精准运送问题,设计了增益调度串级PID自整定自主控制方法实现自主航行控制。布放机构执行布放动作包括推出机体固定座、释放首部卡件、下摆、释放压紧机构、潜水器滑出、机体固定座收回。先后进行了多次试验,USV自主运送并成功自主布放了“海翼”水下滑翔机。

摘要： 针对无人水面艇(unmaimed surface vehicle,USV)航行中对远距离通信和自身运行状态监测的需求,设计并实现基于扩频技术超远距离无线传输(long range,LoRa)的无人艇运行状态监测系统。系统采用LoRa技术实现无人艇与岸基端的数据通信,岸基云平台对回传的各项数据进行解析、处理、显示等,实现对无人艇的横纵摇、经纬度等信息的监测。实船测试结果表明,该系统可以满足实时监测无人艇运行状态的需求,为无人艇感知与智控体系研究方面提供参考。

摘要： 针对单目测距时相机高度和俯仰角难以测量的问题,提出一种相机高度和俯仰角的标定方法,在此基础上提出一种水面目标的单目测距方法,并分析影响测距精度的因素.通过相机标定,获得与水面共面的标定板上的网格坐标系到相机坐标系的外参,计算相机高度和俯仰角;识别出图像中水面目标所在区域,计算该区域像素纵坐标最大值,及其对应的横坐标的平均值,将组合得到的坐标作为观测点的像素坐标;根据相机内参、透视投影关系和刚体变换,获得观测点在无人艇附体坐标系下的三维信息,进而计算观测点的距离.通过实验验证了所提方法的正确性和有效性.

摘要： 无人艇模型是无人艇运动控制研究领域的核心,模型的精确性对控制算法的设计及验证有很大的影响.为了解决有色噪声对无人艇模型参数辨识时的干扰问题,提出了一种辅助变量最小二乘算法对无人艇模型参数进行辨识.对离散KT方程加入噪声,得到无人艇时间序列分析模型,根据Tally原理引入辅助变量对最小二乘算法进行完善并辨识模型参数.所做理论分析及仿真结果表明:该算法可以准确估计无人艇时间序列分析模型参数,并能对无人艇下一时刻航向角做出准确预报,有效解决了有色噪声所带来的"参数有偏估计"问题.实船实验结果表明:相比一般最小二乘算法,所提算法的辨识收敛时间可减少50％,航向角预报误差减小约40％,有效预报时长提升一倍以上.该算法对无人艇时间序列分析模型的辨识更加准确,具有很高的实际应用价值.

摘要： 对基于无人水面艇(USV)和多自主水下机器人(AUVs)组成的异构协同海洋探测系统进行综述.首先介绍不同的USV与多AUVs组成的异构海洋探测系统的最新进展和应用成果,从系统设计概念和技术特点对这些异构系统进行分析和比较;其次对多水下机器人异构系统研究中的协同关键技术进行综述,重点分析协同问题中异构协同、系统任务分配、路径规划和编队控制等问题;而后从环境和硬件的外界约束以及海洋探测系统辅助技术两个方面分析海洋探测系统所面临的技术难点与问题;最后通过分析当前取得的进展和实际需求对多水下机器人异构海洋探测系统的发展前景进行展望.

摘要： 无人化和智能化是水面舰艇未来发展的一个重要方向,分析了无人水面艇的国内外研究现状和未来的总体发展趋势,具体分析了无人水面艇发展的关键技术，即艇型优化设计技术、自主航行技术、武器自主发射技术和集群协同技术。

摘要： 无人水面艇(Unmanned Surface Vehicle,USV)是一种自主式海洋无人航行运载器,在无人控制领域中被广泛研究,但复杂环境下传统的控制方法建模困难且不具有很好泛化性.本文以深度强化学习算法为基础,建立无人艇在复杂海况下的环境,分析并设计环境的状态空间、动作空间和奖励等,通过经验池回放技术提供训练样本,训练网络以实现对航线的跟踪.通过实验仿真验证,训练后的网络能够很好地对无人艇进行控制,并具有对不同航线和无人艇模型具有良好的泛化性.

摘要： 提出了一种基于积分反推滑模的USV运动RBF网络控制算法.首先,采用滑模变结构控制技术设计了一个积分器滑动面.其次,应用径向基函数神经网络对系统的非线性函数和不确定性参数进行近似,同时引入非线性阻尼定律来克服有界外界干扰.最后,采用反推法推导了系统控制律.仿真结果表明,神经网络能准确逼近非线性函数和不确定参数,控制器输出平滑,输出对参数摄动不敏感,所提出的算法对USV课程控制是有效的.

摘要： 提出了一种基于积分反推滑模的USV运动RBF网络控制算法.首先,采用滑模变结构控制技术设计了一个积分器滑动面.其次,应用径向基函数神经网络对系统的非线性函数和不确定性参数进行近似,同时引入非线性阻尼定律来克服有界外界干扰.最后,采用反推法推导了系统控制律.仿真结果表明,神经网络能准确逼近非线性函数和不确定参数,控制器输出平滑,输出对参数摄动不敏感,所提出的算法对USV课程控制是有效的.

摘要： 提出了一种基于积分反推滑模的USV运动RBF网络控制算法.首先,采用滑模变结构控制技术设计了一个积分器滑动面.其次,应用径向基函数神经网络对系统的非线性函数和不确定性参数进行近似,同时引入非线性阻尼定律来克服有界外界干扰.最后,采用反推法推导了系统控制律.仿真结果表明,神经网络能准确逼近非线性函数和不确定参数,控制器输出平滑,输出对参数摄动不敏感,所提出的算法对USV课程控制是有效的.

摘要： 提出了一种基于积分反推滑模的USV运动RBF网络控制算法.首先,采用滑模变结构控制技术设计了一个积分器滑动面.其次,应用径向基函数神经网络对系统的非线性函数和不确定性参数进行近似,同时引入非线性阻尼定律来克服有界外界干扰.最后,采用反推法推导了系统控制律.仿真结果表明,神经网络能准确逼近非线性函数和不确定参数,控制器输出平滑,输出对参数摄动不敏感,所提出的算法对USV课程控制是有效的.

摘要： 提出了一种基于积分反推滑模的USV运动RBF网络控制算法.首先,采用滑模变结构控制技术设计了一个积分器滑动面.其次,应用径向基函数神经网络对系统的非线性函数和不确定性参数进行近似,同时引入非线性阻尼定律来克服有界外界干扰.最后,采用反推法推导了系统控制律.仿真结果表明,神经网络能准确逼近非线性函数和不确定参数,控制器输出平滑,输出对参数摄动不敏感,所提出的算法对USV课程控制是有效的.

摘要： 本发明涉及无人应用技术领域，具体公开了一种无人艇艇载水面自平衡的抓取装置，包括手抓结构，手抓控制器和自平衡台底座；自平衡台底座上设有导轨机构；导轨机构包括直线导轨，步进电机，凸台，从动光轴导轨和两个第一光轴导轨，第一光轴导轨和从动光轴导轨分别位于凸台两侧，直线导轨设于两第一光轴导轨间，步进电机设于直线导轨上端，并与手抓控制器电性连接；自平衡台底座包括云台，驱动控制器，无刷电机和姿态传感器；姿态传感器设于云台的顶端和底端；驱动控制器与无刷电机机姿态传感器电性连接。本发明对无人艇面倾斜角度和抓取倾斜角度进行补偿，有效解决抓取对象漂移问题，提高了漂移容忍程度，还解决无人艇艇面晃动的问题，有利于更好地抓取。

摘要： 本发明公开一种用于水面无人艇布放回收的吊放式防脱离艇架，包括连接一体的主支撑架、自平衡吊架和自锁防脱装置；主支撑架包括前挡板限位器、U型托架和支撑地架，主支撑架两翼内侧分别固定有柔性侧挡板，外侧固定自锁防脱落装置；自平衡吊架固定在柔性侧挡板上，包括活动杆、支撑杆和平底V型吊顶，自锁防脱落装置包括前挡板、前连杆、长连杆、后三角、后连杆、后挡板和自动门锁，且前、后挡板设置有柔性缓冲器。本发明通过自平衡吊架在起吊时平衡无人艇与艇架姿态，通过防脱离自锁装置将无人艇进行固定防止起吊后无人艇脱离，这样设计方便了母船在航行过程中对水面无人艇的布放和回收。

摘要： 本发明涉及无人应用技术领域，具体公开了一种无人艇艇载水面自平衡的抓取装置，包括手抓结构，手抓控制器和自平衡台底座；自平衡台底座上设有导轨机构；导轨机构包括直线导轨，步进电机，凸台，从动光轴导轨和两个光轴导轨，光轴导轨和从动光轴导轨分别位于凸台两侧，直线导轨设于两光轴导轨间，步进电机设于直线导轨上端，并与手抓控制器电性连接；自平衡台底座包括云台，驱动控制器，无刷电机和姿态传感器；姿态传感器设于云台的顶端和底端；驱动控制器与无刷电机机姿态传感器电性连接。本发明对无人艇面倾斜角度和抓取倾斜角度进行补偿，有效解决抓取对象漂移问题，提高了漂移容忍程度，还解决无人艇艇面晃动的问题，有利于更好地抓取。

摘要： 本发明提供了一种可搭载于无人艇的辅助水面巡逻系统以及水面监测方法，其中的系统包括获取预设巡逻水域内的视频图像信息的信息获取模块、将预设巡逻水域内的视频图像信息发送至目标检测模块的第一信息发送模块；对接收的视频图像信息采用YOLO算法进行检测与识别，获得巡逻水域内目标的目标检测模块、获取检测的目标的位置信息的位置获取模块、将检测后的目标的类别和位置信息发送至信息可视化模块的第二信息发送模块以及对检测后目标的信息进行可视化显示的信息可视化模块。本发明可以提高巡逻的效率以及提高目标识别的准确性。

摘要： 本申请涉及船用设备技术领域，尤其涉及一种水面无人艇应急控制装置，包括，便携式基站应急控制单元和艇载应急控制单元；便携式基站应急控制单元包括第一控制器；艇载应急控制单元包括相互连接的数据通道选择器和第二控制器；所述第一控制器，用于向所述第二控制器发送所述控制指令，以控制所述水上无人艇的行驶航线；所述数据通道选择器，用于将所述水面无人艇的传输数据切换至所述第二控制器；所述第二控制器，用于根据所述控制指令，控制所述水上无人艇的行驶航线。通过本申请提供的装置，在水面无人艇失控时，无需通过保障艇拉回水面无人艇，实现水面无人艇快速返航，降低维护成本，同时提高水面无人艇返航过程中的安全性能。

摘要： 本发明公开了一种用于水面无人艇的自动/手动控制信号切换电路，其主要目的在于解决远处无人艇的自动和手动控制信号的人为自由切换问题，保证了在自动驾驶控制失效的情况下，可以人为接管推进器的控制信号，实现手动操作无人艇的目的。所述的电路包括电平转换单元、逻辑处理单元和逻辑电平触发开关三个部分。本地电台等外部设备输出的数字信号经电平转换单元后变换成电路可识别的LVTTL逻辑信号，逻辑处理单元接收到该信号后立即做出对应的电平变换响应并保持，以触发和保持后路电平触发开关的通断。本发明所公开的控制信号切换电路，结构简单，成本低，体积小，易操作，因避免使用单片机等可编程控制单元切换信号，大大提高了电路切换效率和稳定性。

摘要： 本申请提供了一种止晃无人艇布放回收装置、无人艇布放回收设备及无人艇，其中止晃无人艇布放回收装置包括：止晃装置，止晃装置设有连接装置端和止晃装置端，止晃装置端用于与无人艇配合以减少无人艇的晃动；支撑件，其一端与连接装置端转动连接，其另一端用于与起重设备可拆卸连接；提升绞车，设于连接装置端，用于吊起无人艇；提升绞车集成在止晃装置上，位于止晃装置的连接装置端上，无需借助起重设备上的绞车设备的缆绳即可完成在回收时对无人艇的布放、回收以及同步止晃，解决了传动距离长和动力损耗大的问题，降低了止晃装置的加装难度。

摘要： 本发明公开了一种无人水面艇收放无人潜航器装置，涉及无人艇应用技术领域，包括：龙门架、第一液压推杆、第一驱动装置、第一传动装置、第二液压推杆、第二驱动装置、第二传动装置、基板、激光测距仪、控制器和夹持机构；龙门架的两端与第一固定铰支铰接；第一液压推杆与第二固定铰支铰接，第一液压推杆与第三固定铰支铰接；第一驱动装置与第二液压推杆连接，第二驱动装置与基板连接，激光测距仪固定设置在基板上，夹持机构用于夹持无人潜航器；控制器与第一驱动装置、第一液压推杆、第二驱动装置、第二液压推杆、激光测距仪和夹持机构电连接，克服了无人潜航器和无人水面艇对接效率低的缺陷，提高了无人潜航器和无人水面艇在海上对接效率。

摘要： 本发明公开了一种无人水面艇收放无人潜航器装置，涉及无人艇应用技术领域，包括：龙门架、第一液压推杆、第一驱动装置、第一传动装置、第二液压推杆、第二驱动装置、第二传动装置、基板、激光测距仪、控制器和夹持机构；龙门架的两端与第一固定铰支铰接；第一液压推杆与第二固定铰支铰接，第一液压推杆与第三固定铰支铰接；第一驱动装置与第二液压推杆连接，第二驱动装置与基板连接，激光测距仪固定设置在基板上，夹持机构用于夹持无人潜航器；控制器与第一驱动装置、第一液压推杆、第二驱动装置、第二液压推杆、激光测距仪和夹持机构电连接，克服了无人潜航器和无人水面艇对接效率低的缺陷，提高了无人潜航器和无人水面艇在海上对接效率。

摘要： 本发明公开了一种无人水面艇与无人飞行器联合的子母式机器人协作系统，包括无人水面艇、无人飞行器和地面站，其中，无人水面艇包括艇载监控系统，无人飞行器包括机载监控系统，无人水面艇和无人飞行器组成子母式机器人系统，并且在地面站监控系统中分别设置了无人飞行器地面站监控系统和无人水面艇地面站监控系统，并通过地面站上这两个系统之间的信息的交互，实现了无人水面艇和无人飞行器之间的协调工作。在两者的协作当中，无人水面艇将能够提高无人飞行器的续航，拓展无人飞行器的飞行半径；而无人飞行器，为无人艇提供了更全面的观测视角和观测信息。