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上海大学“精海”系列无人艇进行复杂海域监测

导读: 上海大学联合交通运输部中国海事局东航航海保障中心和中船重工青岛北海船舶有限公司,研制的精海系列无人艇,一直处于国内领先行列,已交付中国海事局、国家海洋局等单位在东海、黄海、南海、南极等海域应用。

近年来,上海大学联合交通运输部中国海事局东航航海保障中心和中船重工青岛北海船舶有限公司,研制的精海系列无人艇,一直处于国内领先行列,已交付中国海事局、国家海洋局等单位在东海、黄海、南海、南极等海域应用,为国家的海洋战略、极地战略和国防安全做出了贡献。这一成果获得了2016年国家技术发明奖二等奖。

上海大学“精海”系列无人艇进行复杂海域监测

上海大学无人艇工程研究院以多方位的水上自动化产品为核心体系,满足不同领域用户需求。目前已发布“精海”系列无人艇,该系列产品技术成熟,具有半自主、全自主完成作业使命的开放式平台系统,可以方便有效的搭载各种传感、侦察、测量等任务载荷;可通过搭载并整合水质检测仪,水面安全监察设备,海洋测绘仪等专业仪器,针对性向不同客户提供高效便捷的应用解决方案;可以在岛礁、浅滩等常规测量船舶无法深入的、高危险性水域进行作业,可以精准的按照规划航线进行自主航行并智能躲避障碍物。

以南海岛礁海域为代表的岛礁海域测量事关国家经济建设、领土完整和国防安全。常规测量船吃水深,难以在岛礁区开展精确测量,成为制约国际岛礁海域测量的瓶颈问题。而吃水仅0.35米的自主无人测量艇正是我国领海深度5米内10万平方公里岛礁海域测量至关重要的高技术装备。研制无人艇面临巨大技术挑战:岛礁水流紊乱,裂流、涡流、潮汐遍布;海洋噪声和声混响严重;动态船只、水下暗礁、南极冰山等障碍物林立。无人测量艇属国际尖端技术,项目组在国家863计划重点项目、中国海事局项目、国家海洋局项目等支持下,突破多项关键技术,研制了我国首艘海洋无人测量艇,技术发明主要有以下几项。一是航迹精准跟踪控制。发明了流体扰动和姿态变化空间映射的主动抗扰等控制方法,实现3级海况航迹跟踪误差小于2米的高精度跟踪,达到国际航道一级测量规范要求。二是稳定大视场声纳图像生成方法。针对浪涌流及艇体运动对声纳造成的颠簸影响,发明了基于仿生眼球运动控制模型的声纳云台主动抗颠簸方法;针对前扫声纳视场受限问题,发明了位置-姿态-声纳图像无缝融合拼接方法,在克服图像特征稀少、环境干扰大等方面优于国际同类研究。三是复杂海洋背景下立体组合避障。构建了多层-多采样率空时复合立体组合避障系统;针对高虚警率问题,发明了空/时域联合概率密度障碍检测方法;针对冰山及暗礁遍布、动态船只突现等复杂海况,发明了附加矢量碰撞锥推演和不确定集约束避障导航方法。

这些发明为我国研制复杂水域无人自主测量装备奠定重要理论和技术基础,已进行7个系列研制,成功在南极、南海、东海等复杂海域开展测量,是首艘装备于中国海事局海巡船,探测南海岛礁海域的无人艇;首艘装备于中国极地研究中心“雪龙号”科考船,探测南极罗斯海的无人艇;首艘装备于国家海洋局海监船,探测东海岛礁海域的无人艇。显着推动了海洋无人测量艇行业的科技进步。

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