無(wú)人船技術(shù)在中國的應用現狀及產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢
無(wú)人船作為最典型的水上無(wú)人智能平臺系統,近年來(lái)引起了全世界的關(guān)注。隨著(zhù)“海上強國”戰略的提出,我國無(wú)人駕駛船舶的研發(fā)也進(jìn)入了一個(gè)新的階段,無(wú)人駕駛船舶的應用逐漸成為一種趨勢。
無(wú)人船技術(shù):智能控制和多傳感器集成。
無(wú)人船的關(guān)鍵技術(shù)是感知、導航和控制。感知技術(shù)為無(wú)人船提供耳目;導航技術(shù)用于接近或避開(kāi)某些目標,相當于軌跡規劃或綜合避障;控制技術(shù)就是控制無(wú)人船的航向和航向。
其中,智能控制系統的性能直接影響到無(wú)人駕駛船舶航行的機動(dòng)性、經(jīng)濟性和安全性。這個(gè)系統總結了人的轉向規律。在測量中,它自動(dòng)控制無(wú)人船的速度和航向,使其準確地沿著(zhù)預定的測線(xiàn)運行,克服各種干擾,使無(wú)人船自動(dòng)穩定無(wú)人船技術(shù)在中國的應用現狀及產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢。運行。實(shí)現無(wú)人船的自動(dòng)操作和自動(dòng)回歸是核心技術(shù)。
借助智能控制技術(shù),無(wú)人船可以借助螺旋槳推力和舵機實(shí)時(shí)調整航速和航向,并根據預設航線(xiàn)實(shí)現自動(dòng)精確定線(xiàn)、航線(xiàn)變更和回歸等功能。
除智能控制外,無(wú)人船的關(guān)鍵技術(shù)包括多傳感器集成與數據融合、遠程無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)中的數據通信和實(shí)時(shí)多模式控制技術(shù)。
例如,在多傳感器集成方面,無(wú)人駕駛船舶通常設計有多傳感器兼容的船載控制系統。該系統可靈活配備全球導航衛星系統接收器、測深儀、ADCP(聲學(xué)多普勒流速剖面儀)、電子羅盤(pán)、水質(zhì)采樣和在線(xiàn)監測等。
無(wú)人船可以在測繪、水文和環(huán)境保護領(lǐng)域提供許多應用服務(wù)。
無(wú)人駕駛船舶市場(chǎng):主要用途和應用領(lǐng)域。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),無(wú)人飛船可以分為軍用和民用兩類(lèi)。軍事上可用于二戰時(shí)期的掃雷、反恐、反潛、海上情報調查。民用方面,主要用于測繪、水文、環(huán)保。目前,在國內民用無(wú)人船市場(chǎng)上,市場(chǎng)上已開(kāi)發(fā)出測繪型、水文型、水資源型三大系列無(wú)人船。.
早在20世紀60年代,遙控無(wú)人艇艦隊就廣泛應用于軍事領(lǐng)域。近年來(lái),隨著(zhù)自動(dòng)控制、物聯(lián)網(wǎng)、大數據等技術(shù)的快速發(fā)展,船舶相關(guān)環(huán)境感知技術(shù)、通信和導航技術(shù)也得到了廣泛應用,為無(wú)人駕駛船舶的發(fā)展提供了廣闊的技術(shù)可行性。
如今,無(wú)人船通過(guò)無(wú)人化、集成化、自動(dòng)化、智能化的信息采集手段,一方面為相關(guān)職能部門(mén)提供水下地形測量、大壩安全監測等多種應用服務(wù)。另一方面可以為相關(guān)部門(mén)的科學(xué)決策提供詳細準確的基礎數據。
目前,我國無(wú)人船的主要用途和應用領(lǐng)域包括:高精度水下地形測繪、堤壩安全檢測、水文信息自動(dòng)監測、水環(huán)境自動(dòng)監測、災害應急服務(wù)。
比如無(wú)人船可以實(shí)現水質(zhì)分布的在線(xiàn)制圖。通過(guò)對比分析這些數據,可以看到污染擴散的情況,追蹤污染源,配合檢測設備,找出水下“暗管”,最終找出污染企業(yè)。
從應用領(lǐng)域來(lái)說(shuō),比如在傳統的水文調查和水環(huán)境監測中,大部分都是靠燃油船進(jìn)行,船體較大,有些復雜水域無(wú)法進(jìn)入。有的河流狹窄,水流急,人到不了,工作危險。無(wú)人飛船可以施展才華。傳統的方法是從臟水中取一點(diǎn)水樣帶回實(shí)驗室分析。這種采樣一定是人能去的地方,不一定有代表性。無(wú)人智能船是在航行過(guò)程中實(shí)時(shí)選擇幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)并檢索整條河流參數的過(guò)程。
無(wú)人船測繪:應用模式與中國優(yōu)勢。
在中國,無(wú)人駕駛船舶最重要的應用是在測繪領(lǐng)域。其實(shí)這個(gè)應用早就有了。大約在十年前,東海航行保障中心用系有水深測量設備的遙控船探測危險水域,可以說(shuō)是無(wú)人船測繪的開(kāi)端。經(jīng)過(guò)這么多年的發(fā)展,無(wú)人船測繪行業(yè)已經(jīng)非常成熟。
無(wú)人船測繪有三種應用方式:一是可以遙控。比如坐在房間里可以用控制臺加收音機控制,有點(diǎn)像遙控船;二、定向測繪,即無(wú)人船沿著(zhù)地圖上的軌跡點(diǎn)作業(yè);第三,自主測繪是可能的,即操作者在地圖上標定區域,無(wú)人船可以自主選擇最佳測繪方式,自主避障。
另外,必須提到的是,目前國內無(wú)人船測繪有著(zhù)得天獨厚的優(yōu)勢。也就是世界上80%的定線(xiàn)航道在中國,重復測繪只需要定線(xiàn)航道。
我們應該對無(wú)人船行業(yè)的未來(lái)充滿(mǎn)信心。
無(wú)人船產(chǎn)業(yè):中國的發(fā)展優(yōu)勢。
對于無(wú)人船行業(yè)的未來(lái),業(yè)內人士也應該充滿(mǎn)信心。這是因為,目前國內對無(wú)人船所需關(guān)鍵技術(shù)的研究已經(jīng)非常深入。
比如在無(wú)人船的智能控制理論和技術(shù)上,雖然我國發(fā)展歷史不長(cháng),但智能控制理論的應用才剛剛開(kāi)始。然而,智能控制理論在我國自動(dòng)控制領(lǐng)域的成就已經(jīng)達到國際水平。比如上海交通大學(xué)的人機合作,華中科技大學(xué)的集群控制,中國船舶重工集團公司都在無(wú)人駕駛船舶方面提出了很多關(guān)鍵的方法和策略。例如,CSIC704研究所開(kāi)發(fā)了一個(gè)穩定的平臺,可以使探頭在滾動(dòng)過(guò)程中保持穩定,大大提高了監控精度。
另外,目前我國擁有世界上最大的海上智能船舶試驗場(chǎng)和最大的示范縣,如珠海萬(wàn)山、青島即墨等。我國在無(wú)人駕駛船舶的一些技術(shù)方面處于世界領(lǐng)先地位,如全船數字結對、導航數字結對、視覺(jué)增強、全船智能測試系統、全船測試領(lǐng)域等。一旦這些優(yōu)勢得到很好的利用,中國將成為世界上無(wú)人船領(lǐng)域最大的產(chǎn)業(yè)集群。
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