无人船运动控制方法综述   总被引：1，自引：1，他引：0  

裴志远  戴永寿  李立刚  金久才  邵峰 《海洋科学》2020,44(3):153-162

为实现无人船海上自主作业,无人船运动控制的快速性、准确性以及鲁棒性亟待提高。首先从全驱动控制和欠驱动控制角度,分别概括了国内外无人船航向控制、航速控制、轨迹跟踪控制以及路径跟踪控制的主流控制方法。其次,归纳总结了处理海洋环境不确定扰动的研究进展,包括扰动的建模和消除、抑制扰动的主流方法。最后,总结了无人船运动控制现状与存在的问题,并从工程应用和理论研究两个角度对未来的研究方向进行了展望。  相似文献   

一种新型无人船海洋水深测量技术     

金久才  张杰  邵峰  吕志超  汪栋 《海洋学报(英文版)》2018,37(9):99-106

在海洋测深中，由于波浪和潮汐的影响，调查船或无人船所测量的瞬时水深不能直接作为海图水深。本文提出了一种新型的无人船海洋水深测量技术，以评估搭载RTK和单波束测深仪的无人船用于海洋水深测量的潜能。首先，使用无人船所搭载RTK的厘米级精度高程数据，通过低通滤波剔除波浪信息，而获得海平面高程。然后，基于潮汐表和无人船海平面高程，构建了一种参考椭球面和海图的两个基准面之差的获取方法；在常规的海洋调查中，该基准面差通常需要由长期的验潮获得。最后，利用海图基准和无人船测量的瞬时水深的转换关系，计算出海图水深。在海南省蜈支洲岛周边海域，利用自研发的无人船“USBV”开展了相关海上实验，以验证所提出的技术方法。实验结果验证了该无人船海洋水深测量技术。  相似文献   

USV-LIF遥测系统的控制系统设计与实现     

刘德庆  栾晓宁  叶旺全  刘晓瑞  金久才  郑荣儿 《中国海洋大学学报(自然科学版)》2019,(4)

无人船作为一种新型平台,在海洋环境监测中具有布放灵活、自动测量等优势。对于近岸港口等溢油事故发生频繁区域的环境监测,相比于传统的机载和船载溢油激光荧光遥感技术,采用无人船平台搭载激光荧光传感器进行探测更为方便有效。本文对基于无人船的激光荧光(USV-LIF)遥测系统进行总体方案设计,并详细设计了其控制系统,该系统包括岸基远程控制模块和USV-LIF现场机控制模块两部分。利用无线网络通信链路实现从岸基终端对USV-LIF现场机的远程控制与通信,并通过现场机的控制模块实现对USV-LIF现场机的仪器状态控制、数据采集以及时序控制等功能。在实验室条件下,对USV-LIF遥测系统的整体运行、远程控制数据传输以及系统长时间连续工作进行了模拟联调测试,结果表明,所研发的控制系统的功能基本达到了现场探测需求。  相似文献   

电子罗盘应用于无人船测向的IIR滤波性能分析     

金久才  张杰  邵峰 《海洋技术学报》2015,34(5):48-52

测向是无人船自动控制所需的一项重要数据,然而其通常会受到自身精度、航向突变和环境等影响,目前准确的动态测向还存在一定困难。针对所研发无人船的转向特性,在实验室内通过HMR3000电子罗盘转动实验模拟了无人船常规和极端两种转动情况,选择不同的滤波参数分析了IIR滤波特性,最后获得适用于本无人船的测向滤波参数。在无人船的湖试中,基于该电子罗盘的航向自动跟踪控制效果良好。实验结果验证了该滤波参数选择的正确性,可用于无人船的最佳滤波。  相似文献   

一种面向港口溢油监测的小型激光荧光遥测系统     

刘德庆  栾晓宁  郭金家  崔廷伟  金久才  郑荣儿 《海洋科学》2018,42(1):65-69

目前,针对港口溢油巡航监测缺乏行之有效的技术手段。为探索激光诱导荧光光谱技术应用于港口溢油监测的可行性,以微型光纤光谱仪搭建小型激光荧光遥测实验系统,并对其性能进行测试分析。结果发现,在光谱仪曝光时间设为最小(1.11 ms)的情况下,环境光对荧光测量仍会产生影响,利用减背景法可以有效去除溢油荧光信号中环境光的影响;在相同条件下,系统测得不同油质溢油样品的荧光光谱表现出不同的光谱特征,轻质油较重质油的荧光峰蓝移、荧光更强;在上述环境光背景影响和光谱测量分析的基础上,进一步测试了系统的信号探测稳定性,结果显示,系统重复测量的相对标准偏差RSD=2.54%,表明该系统具有较好的信号探测稳定性。综上,基于微型光纤光谱仪的小型溢油激光荧光遥测系统可望在近岸港口溢油巡航监测中发挥重要作用。  相似文献   

无人船监视图像反光区域检测与去除方法及实验验证     

时俊楠  金久才  张杰 《海洋科学》2018,42(1):82-87

受海上环境、太阳高度角和无人船航向等因素的影响,无人船监控图像中海面反光现象不可避免,进而干扰后续视频处理,例如海天线的提取和运动目标的跟踪等。本文提出了一种无人船视频监控海面反光区域的检测及去除方法。首先,利用RGB颜色通道中的最大值与最小值获取像素点的亮度比例关系,检测海面反光区域中的高亮像素点。然后,针对检测到的高亮像素点进行形态学膨胀操作,获取较完整的海面反光区域。最后,结合反光区域中像素点亮度值随其位置分布的变化特点,使用加权后的邻域像素进行高亮成分抑制,实现反光区域的去除,并完成了无人船监视图像处理实验验证。实验结果显示,所提出的方法可有效检测并去除海面反光区域。  相似文献   

基于改进动态窗口法的无人船目标跟踪运动规划方法          下载免费PDF全文

马金帅  刘兰军  金久才  陈明志 《海洋技术学报》2022,(3):1-9

针对多浅滩、礁石和渔船等复杂环境下可疑船只目标运动跟踪问题,本文提出了一种基于改进动态窗口法的无人船目标跟踪运动规划方法。首先,根据目标船只的状态和障碍物位置,自适应选择目标跟踪制导律,同时采用最近会遇点方法优化采样空间。然后,将航行危险度评价因子加入动态窗口法目标函数,以此评估碰撞危险度。最后,对有限时域内的推演轨迹...  相似文献   

基于空间分布与统计特性的海面远景目标检测方法   总被引：1，自引：0，他引：1  

刘博文  戴永寿  金久才  李立刚  邵峰 《海洋科学》2018,42(1):88-92

海面运动载体获取的可见光图像中,远景目标成像面积小、特征不显著、信噪比较低等特点增大了目标检测难度,现有方法难以同时取得较高的查全率与较低的虚警率。作者根据目标在图像中的空间分布与统计特性,提出了一种海面远景目标检测方法。首先结合直线特征与界线特征实现海天线检测,然后根据拉伊达准则实现明度图像中疑似目标像素与背景像素的分离,得到二值图像,最后对二值图像进行形态学处理,并根据疑似目标区域与海天线的位置关系,排除干扰区域。测试结果表明:所提方法具有较高查全率与较低虚警率,且实时性和鲁棒性较强。  相似文献   

一种基于有限状态机模型的局部转向避碰路径规划算法     

汪栋  张杰  金久才  毛兴鹏 《海洋科学》2018,42(1):119-127

针对多礁石、渔船等障碍物的近海复杂环境下的一些应用,提出了一种基于有限状态机(finite-state machine,FSM)模型的无人船(unmanned surface vehicle,USV)局部转向避碰路径规划算法。首先,基于速度障碍法和障碍物区域分层方法,获取无人船固定航速条件下的航向角约束解析结果。然后,基于该约束条件及障碍物探测情况设计FSM的有限状态及执行动作和状态迁移条件,其中,通过转向控制实现向目标位点或缓冲位点进行导航的状态为FSM的2个重要状态。最终通过FSM的执行实现局部转向避碰路径规划。仿真结果表明提出的多障碍物避碰算法具有可行性和实用性。该方法易于改进和扩展,且容易与当前主流的无人船控制系统结合,有利于无人船避碰系统快速工程化的实现。  相似文献   

无人船系统应用于水库水样离岸采集——以棘洪滩水库为例     

金久才  崔文连  张杰  孙立娥 《海洋科学》2018,42(1):11-14

水库水质监测是水库水质评价的重要依据,通常需要现场采水样后带回实验室进行检测与分析。然而一些特殊情况下,例如库区无船、情况复杂等,只能获得沿岸水样,导致水质监测结果无法代表水库整体水质质量。本文针对水库的水样离岸采集,基于自研发的无人船系统,设计集成了采水泵,并利用无人船位点跟踪技术,实现了远距离定点遥控采水样功能。在青岛棘洪滩水库,利用该系统,设置了两个采样点(离岸50 m和离岸1300 m),并成功获取了水样。在实验室内,利用分光光度计、离子色谱仪、电感耦合等离子体质谱仪等设备,完成了所采集水样的水质分析。实验结果表明,无人船应用于水库水样离岸采集具有可行性、实用性。  相似文献