欠驱动USV自主航行控制算法研究

为保证复杂海洋环境下欠驱动无人艇的安全航行控制,设计了一种具有航迹实时规划和动态跟踪能力的无人艇自主航行控制算法。首先,基于激光雷达的高精度环境探测能力,借鉴向量场直方图算法设计的基本原理提出了一种新的航迹实时规划算法;然后,基于无人艇三自由度运动学和动力学模型,利用视线法导引和输出反馈控制方法设计了航迹跟踪控制算法,并给出了系统的稳定性分析。理论分析和仿真实验结果证明:所设计的自主航行控制算法能够成功实现未知海洋环境下的安全航迹实时规划和航迹动态稳定跟踪功能。     

单向拓扑下基于DMPC与改进APF的水面无人艇编队运动控制算法

多水面无人艇编队运动控制是多水面无人艇智能化的核心技术,也是当前研究的热点。重点讨论了编队部分成员无法获得编队平衡先验信息条件下的水面无人艇编队运动控制问题。首先,针对编队先验信息不平衡条件下无人艇编队保持困难的问题,将领航–跟随结构与分布式模型预测控制算法结合,通过设定通信优先级和单向拓扑结构,在分布式模型预测控制算法中引入假设状态空间和平衡状态空间,以实现部分跟随者无法获取编队平衡先验信息情况下的无人艇编队保持;其次,针对编队航行过程中障碍物规避安全性不足的问题,将改进的人工势场法与模型预测控制相结合,设计了无人艇自主避障控制器,提升了编队航行过程的安全性;最后,通过仿真平台对所提方案的可行性进行了验证。所提方法可以为进一步研究复杂环境下多水面无人艇编队运动控制提供参考。     

基于半实物仿真的水面无人艇测试系统构建方法

水面无人艇是一种新型无人自主作战舰艇,能够通过任务设定、预规划航路、搭载不同的任务载荷,完成多种任务,包括警戒巡逻、侦察监视、反潜反水雷等.由于水面无人艇对工作环境要求较高,因此为了能够在实艇海上试验之前,在实验室条件下进行充分的测试,提出一种基于半实物仿真的水面无人艇测试系统构建方法,测试系统基于由实物岸基航行任务指...     

水面无人艇发展与应用

水面无人艇是一种能够在海洋环境下自主航行,并完成各种任务的小型水面运动平台。介绍了当前无人艇的发展现状,对无人艇的基本技术特点进行了总结,对其在反潜战、反水雷战、信息战、非常规作战等领域的应用以及需要解决的关键技术进行了分析。随着未来战争对发展无人作战平台的需求,无人艇成为海上无人系统的重要组成部分,并向着智能化、体系化、标准化的方向发展。     

军用无人艇有哪些最新进展？

无人艇是可以遥控或自主模式在水面航行，执行某种或多种使命的航行器。当前无人艇在军事领域的应用越来越广，使命范围已扩展到情报、侦查和监视（ISR）、水雷战、反潜战、反舰战、力量保护、港口安全、精确打击，海上拦截和封锁、特种作战支持等。各国海军对于无人艇的一系列前沿应用表现出越来越浓厚的兴趣，无人艇研究项目持续推进，新船型应用逐渐增多，自主性不断提高，新型动力和推进装置也在开发。本文将对近期各国在军用无人艇领域的最新进展进行介绍。     

无人化平台对海军发展的影响

无人化平台是指不载人、自身有动力的航行器。它具有遥控、自主、半自主等方式的航行能力,能携带各种或多种任务设备,完成各种不同的军事任务。海军无人化平台主要包括无人潜艇器、无人水面艇、海军无人     

欠驱动无人艇自适应滑模航迹跟踪控制

为便于航迹跟踪控制器设计和分析,引入坐标变换,建立典型的欠驱动无人艇数学模型;建立以航迹上自由点为原点的Serret-Frenet坐标系,实现对航迹跟踪误差变量的描述;通过将航迹参数的更新律作为一附加控制输入,实现了无人艇航迹跟踪控制系统由欠驱动向全驱动控制的转变,并利用改进视线导引算法实现了对无人艇位置的跟踪控制;考虑海流等外界扰动的影响,采用滑模自适应技术分别设计了无人艇航向和航速控制算法,实现了对航向角、纵向速度跟踪误差的镇定;基于李雅普诺夫理论和级联系统理论证明了航迹跟踪控制系统的一致半全局指数和一致全局渐进稳定性。仿真结果表明:所提出的控制算法可在一定程度上处理海流等外界扰动,跟踪效果良好,并且克服了角速度持续激励问题,能够同时实现对直线和曲线航迹的跟踪。     

水面水下目标识别技术的现状与挑战

正水面水下目标识别技术目前在军事和民用上都发挥着越来越大的作用。在军事上,舰船目标的有效识别对我国维护海洋领土权益,保障海上航行安全至关重要,同时在现代海洋作战中,精准制导武器、水面无人艇等作战手段都对水面水下目标识别技术有着较高的要求。在民用方面,精准的目标识别在水下数据     

外军无人水面艇发展现状与趋势

文章介绍了美、以等国军用无人水面艇的发展现状,探讨了无人水面艇的典型作战应用,在此基础之上分析了外军无人水面艇的发展特点和趋势。     

无人舰艇有哪些好处?

正美国海军海上系统司令部与美国工业巨头德事隆公司已经达成协议,将为通用无人水面艇加装反舰武器系统,加强其海上作战能力。拟装备的反舰武器系统包括多种导弹、目标指示器、传感器和遥控武器站。此前,这种水面艇主要用于侦察和扫除水雷。无人艇并非新生事物,但加装反舰武器的无人艇还是首次出现。因为反舰导弹十分沉重,系统复杂,体积也比较大,目前各国装备的无人艇多数难以承载。目前的无人艇主要     

基于细菌避障策略的无人艇集群自主巡航方法

针对无人艇集群执行巡航任务中的避障问题,提出了一种动态避障算法。首先,获取无人艇周边水域的方形网格轨迹单元态势矩阵;然后,借鉴细菌游走觅食原理,在方形网格轨迹单元集合中,动态匹配最佳避障路径;最后,在动态避障基础上,将无人艇自主巡航过程划分为向目标行进、动态避障、返航补给等阶段,实现无人艇集群对划定水域的常态化巡航。仿真实验结果表明,所提方法对静态点、面障碍以及移动障碍均具有高效的规避能力,在算法基础上,能够实现无人艇集群的常态化无人值守巡航。该算法不仅适合无人艇的避障问题,在其他异构无人装备中也具有广阔的应用前景。     

防务

正美军测试ACTUV反潜无人艇可作为无人货船进行商业航运美联社5月3日报道称,美军开始对ACTUV无人艇进行测试,测试这种无人作战艇能否在不依靠人力的情况下在海洋上航行,避开其他舰船或者障碍物。ACTUV是"反潜持续跟踪无人艇"的缩写(Anti-Submarine Warfare Continuous Trail Unmanned Vessel),美军研制它的目的是作为前沿传感器,对于对方潜艇进行持续的跟     

倾斜转弯无人水下航行器H_∞鲁棒控制策略

针对倾斜转弯无人水下航行器的控制系统是横滚、俯仰、偏航三通道强耦合非线性系统这一特点,首先建立了三通道控制问题加权性能结构模型,并研究了权函数的选取;然后,设计了H∞鲁棒控制器,并进行降阶处理;最后,进行了仿真验证。仿真验证表明:该设计方法能有效克服各通道的交叉耦合作用,可以满足倾斜转弯无人水下航行器的控制设计要求。     

欠驱动无人艇路径跟踪控制算法

针对欠驱动无人艇水平面内的路径跟踪问题,首先建立了无人艇的运动学和动力学模型;然后,基于视线导引策略和输出反馈控制思想设计了路径跟踪控制算法;最后,通过对无人艇位置误差镇定、航向角和纵向速度的跟踪控制,实现了三自由度欠驱动无人艇直线和曲线路径跟踪。理论分析和仿真实验证明:所提出的路径跟踪控制算法具有较小的稳态误差和良好的动态性能。     

基于改进后语义分割模型的障碍物检测方法

障碍物检测是确保无人水面艇避障和安全航行的关键技术，针对水面反光区域误检和水面分割不准确导致的漏检问题，提出了一种基于改进后语义分割模型的障碍物检测方法，通过图像预处理、语义分割模型、显著性估计实现障碍物检测。首先，通过在预处理环节对水面中反光区域进行去除，避免其对后续检测的干扰；然后，通过引入海天线估计参数，用于调整语义分割模型初始化和先验信息，提高水面分割精度；最后，在水域范围内选取H形边界集合构造背景模型，由此判断水面中非水像素为障碍物。实验结果表明：该方法可以提高水面障碍物检测的准确度。     

咨询园地

Q吉林读者李佰霖问潜艇是如何进行电池充电的? 潜艇对蓄电池充电的方式大体上分为水面状态充电、通气管航行状态充电以及利用艇外电源充电这三种方式。水面状态充电,指的是潜艇处于锚泊状态或者停靠在码头边上时对艇上的蓄电池进行充电。此时潜艇处于非航行状态,艇上的柴油机运行,带动艇上的发电机运转,把产生的电能充注到蓄电池中。通气管航行状态充电指的是,潜     

无人艇集结控制模型研究

为研究不同位置的无人艇在有限时间内集结的问题,首先将无人艇在有限时间内的集结控制问题转换成无人艇在替代变量反馈控制器下的全局有限时间同步问题,并构造了无人艇集结控制模型;然后,应用有限时间同步理论证明了无人艇集结(同步)的判据并推导了集结(同步)时间的估计表达式;最后,通过数值仿真对所得结果进行了验证,证明了该模型的有效性。     

基于人工势场的潜艇搭载AUV回收路径规划

紧密结合未来无人作战侦察对潜艇搭载自主水下航行器(AUV)水下自主回收的需求,对水平面内基于水声定位的AUV的自主回收对接技术进行了研究。运用了基于人工势场的导引方法规划了AUV的回坞路径,然后基于AUV的运动方程设计了滑模跟踪控制律来解决AUV在复杂的回收环境下的避障问题,并通过引入"填平势场"来引导AUV走出局部极小点。最后采用了REMUS AUV的模型参数对水下回收进行了仿真试验研究,仿真结果验证了方法的有效性。     

国外海军无人水面艇发展及关键技术

与有人水面舰艇相比,无人水面艇具有机动灵活、隐蔽性好、活动区域厂、使用成本低等特点。目前,无人水面艇服役数量很少,主要用于执行海上情报、监视与侦察,反水雷战,电子战等军事任务。未来,随着智能化程度的不断提高,无人水面艇将具备遂行反潜、反舰作战等能力。     

未来海战“新秀”——无人潜水器

随着海上军事斗争的迅猛发展,世界绝大部分国家都在调整自己的海军发展战略,其作战区域的重点开始转向沿海,未来海军武器系统的发展也随之而变化。发展海战场上的无人化兵器便是方向之一。无人潜水器的研究也就日益受到军事研究人员的重视。无人潜水器是一种水下的智能化装置,它依附在潜艇和水面舰艇上,并能从艇上布放和回收,有的甚至可以从飞机或岸上设备布放。它能携带多种传感器、专用机械设备或武器,能遥控或自主航行。它体积小、较隐蔽,有的还可以做到隐身。它不存在人员伤亡或被俘的危险,可以完成最富有风险性的任务。无人潜水器问世…