船舶尾气监测无人机系统设计与应用

为监测珠江水域在航船舶的燃油合规性,设计了一套用于监测船舶尾气的微型嗅探无人机系统,该系统利用无人机搭载微型嗅探传感器,可实时监测在航船舶尾气中的二氧化硫(SO_(2))和二氧化碳(CO_(2))浓度,进而监管船用燃油硫含量的合规情况,筛查违规使用高硫油的船舶。经过现场测试与应用,成功查实多艘违规使用高硫燃油的船舶。通过对比分析船舶燃油硫含量的监测值和实际值,验证了船舶尾气嗅探无人机技术的可靠性。船舶尾气嗅探无人机监测系统的应用可以为海事执法提供便捷手段和技术支撑,提高海事执法效率。

无人机与无人船在水环境综合治理中的应用

本文针对传统水环境综合治理的前期基础测绘工作效率低、成本高等问题,选择无人机航摄测量与无人船和测深仪测量水深相结合的方法。研究结果表明,该方法成图效率高,成本低,外业工作量小。生产的数字高程模型(DEM)裁剪与拼接效果较好,数字线画图(DLG)成图精度平面达到了21.3 cm,高程精度达到了20.8 cm。能够满足水运工程测量技术要求。

无人机搭载嗅探设备监测船舶尾气研究

无人机因具有巡视区域广、实时性强等优点已逐步应用于船舶尾气监测领域。在盘锦港内选取具有代表性的区域为研究对象,利用“无人机+嗅探”技术,对港区内船舶进行实时动态尾气监测,研究NO_(2)、SO_(2)、PM_(2.5)、VOCs、CO、O_(3)+NO_(2)等污染物浓度空间分布。结果表明:嗅探技术可以迅速定位空气中污染物高值区域,能对船舶尾气污染物的时空演变和垂直分布进行有效分析,可为船舶大气污染监测提供技术支持和参考依据。

无人机掩护岸舰导弹突防效果仿真分析

为有效提升岸舰导弹突防能力,采用无人机(unmanned aerial vehicles,UAV)分布式作战对抗敌方舰载雷达。基于雷达探测方程和干扰方程,建立无人机干扰下雷达暴露区计算模型,并对无人机阵位配置情况进行分析。结果表明:无人机的干扰方向、干扰功率及干扰距离对舰载雷达探测性能有重要影响,无人机分布式作战能够有效降低雷达的作战效能,从而为岸舰导弹突防提供有利条件,作为全新的作战样式也为未来研究无人机的战术运用奠定重要理论基础。

无人机和无人船测量技术在滩涂地形测量中的综合应用

本文针对滩涂地形测量的重要性和GPSRTK、全站仪等传统测量方法的局限性,分析了无人机航测技术、无人船测量技术的基本原理和各自在滩涂地形测量中的优缺点,探讨了这两种测量技术在滩涂地形测量中的综合应用,提出了一种综合应用这两种技术的方案,并通过实际案例分析,验证了该方案的可行性和有效性,充分发挥了其在陆域和水域测量方面的无人测量优势,成功实现了对滩涂地形数据的高效获取和处理,为滩涂等复杂地形测量提供了有益技术参考。

基于改进ship-yolo的舰船目标定位

实现目标舰船坐标的精确估计是完成无人机在舰船目标安全着降的关键技术之一。为提高无人机的着降精度以及着降的安全性,提出了基于改进ship-yolo的目标舰船识别定位方法,通过光学成像解算目标坐标。首先对目标舰船进行识别,考虑到机载嵌入式设备处理能力弱,传统算法识别率较低的特点,对yolov3-tiny网络进行改进。获取像点坐标后根据透视投影原理,将目标点、目标像点和相机光学中心共线,建立非线性观测方程,利用泰勒展开式将观测方程转化为线性方程,采用迭代加权最小二乘估计方法求解方程解算舰船坐标。最后通过实验验证表明,改进的ship-yolo具有更高的识别准确率,通过迭代加权最小二乘估计方法可以有效的提高目标的定位精度。

无人机水上船舶物流配送任务规划研究

针对水上船舶物流配送场景下的无人机任务规划问题,综合考虑了无人机自身性能限制和物流配送任务要求,以飞行路径长度最短为目标函数构建了多无人机物流配送任务规划模型。为提高算法求解效率和寻优性能,在粒子群算法基础上进行改进,融入遗传算法的精英选择策略、交叉策略和自适应高斯变异策略。仿真实验结果表明,相较于遗传算法和粒子群算法,该混合算法具有更快的收敛速度和更高的精度,具备较强的寻优能力,能够找到更佳的船舶物流配送任务规划方案。

基于无人机和无人船的河(江)道地形测绘技术应用

河(江)道地形测量是保证河(江)道通航、行洪与河(江)道整治、河(江)道工程施工等的前提。针对现有河(江)道地形测量技术中存有作业效率低、作业人员存有涉水风险等问题,以四川省广元市昭化区嘉陵江某段长约2.6 km的江道为研究区域,运用无人机和无人船相结合的江道测绘技术,得到了符合规范要求的试验区数字正射影像(DOM)、数字高程模型(DEM)和数字线划图(DLG)。结果表明:在GPS-RTK检验方式下,基于无人机和无人船相结合的测绘技术生产的1:2 000 DLG成果就岸上地形检查点而言中误差小于0.055 m占比99.4%,就水下地形检查点而言中误差小于0.25 m占比98.4%,均能满足JTS 131—2012《水运工程测量规范》成图精度要求。

中小型舰载无人机上舰应用发展研究

针对目前舰载无人机上舰技术发展现状中存在的关键技术难题,对中小型舰载无人机上舰应用发展进行分析。概述舰载无人机当前使命任务,对无人机构型、着舰引导技术、出动及回收方式进行详细分析与总结;剖析舰载无人机上舰关键技术的原理并阐述其发展趋势,引申出舰载无人机未来海战场的应用场景。结果表明,可为海军舰载无人机的体系化建设和战术层面运用提供参考。

基于多模态数据的水库三维模型构建与工程应用

针对库区早期单一测绘产品,已无法满足水库精细化管理这一问题,本文提出利用无人机倾斜摄影、无人船多波束测量技术分别获取库岸、水下海量数据,经过空三解算、匀光匀色、各项改正等一系列处理后,构建库岸、水下三维模型的方法,并通过图新地球软件一体化展示,供用户使用。以陈蔡水库为例,阐述了库岸、水域数据采集与处理的方法与特点,以及三维建模的流程。所构建的模型直观形象、系统全面地反映库区地物、地貌信息,既能应用于库区淹没范围计算、库容复核、库底坡度计算、泥沙淤积分析、绘制库区地形图等,也为后期库区运维管理系统、数字孪生库区建设提供了足够精准的时空数据。

基于无人技术与GIS在渔光互补光伏发电项目中的应用

随着经济全球化进程的加快,光伏发电因其可持续性成为新兴产业之一,但是由于水库周围地形复杂,无法获取准确的地形及高程数据。为此,文章以肥东县响导乡俞庄水库为例,利用无人机和无人船对水库进行了测量,并通过不规则三角网测算了库容。通过无人机和无人船等先进技术的应用,大大提高了对水库地形的信息获取准确性和库容的计算精度,不但减少了投入,提升了效益,还促进了水利工程技术的进步。

面向船舶检验的无人机关键技术解决方案

针对目前无人机技术应用于船舶检验的局限性,提出面向船舶检验的无人机智能感知与避障、自主容错导航、一体化设计等技术解决方案,进行仿真实验、实船实验和示范应用,实现了无人机在“无卫星信息、无光照、强电磁干扰”环境下的增稳悬停、自主避障以及超高清图像实时传输、无限续航等功能。

改进博弈论的舰载无人机编队协同对海突击目标分配

目标分配问题是UAV自主控制的重要问题。针对舰载无人机编队协同对海突击目标分配问题,首先建立了基于离散动态贝叶斯网络的目标价值评估模型,在此基础上构建了舰载无人机编队的益损值矩阵,设计了舰载无人机编队协同对海突击目标分配的决策函数,提出了一种基于改进博弈论的目标分配方法,为4种不同约束条件下的目标分配问题分别设计了算法。最后对所建立的目标价值评估模型和改进博弈论的目标分配算法进行了实例仿真,仿真结果表明了模型和算法的可行性和有效性。

河蟹养殖智能化投饵装备适用性能试验研究

针对虾蟹养殖过程中投饵采用沿塘抛洒、人工划船抛洒等无法做到均匀投喂,存在饵料利用率低、投饵作业效率低、影响水质、劳动强度大,饵料抛撒分布一致性和均匀性差等问题。开展颗粒饲料撒播无人机和智能投饵(药)船等智能投饵装备的投饵能力、投饵破损率、最大投饵幅宽、航线规划能力、自主控制模式行驶轨迹精度、续航能力的测定,测试机具作业性能;通过对生产率、投饵效率比、经济效益的测定,测试机具效能。试验结果表明:颗粒饲料撒播无人机和智能投饵(药)船投饵能力分别为2.04~35.10 kg/min和0.75~3.02 kg/min,破损率平均值分别为0.28%和2.07%,最大投饵幅宽平均值分别为14.85 m和10.402 m,航线规划能力分别为自动规划和人工规划,行驶轨迹精度最大水平偏航距分别为-0.17 m和-0.73 m,班次生产率分别为7.918 hm^(2)/h和3.841 hm^(2)/h,投饲效率比分别为53.24%和-25.66%,平均费用分别为1 867.05元/hm^(2)和5 244.6元/hm^(2)。两款机型均进行颗粒饲料智能化投饵作业。颗粒饲料撒播无人机可在多个池塘间连续投饵作业,无需人工搬运机具进行换塘作业,投饵作业效率、可靠性和转移灵活度高于智能投饵(药)船和人工投饵作业;不受池塘形状尺寸、水草覆盖率、增氧管路、电线排布等影响;智能投饵(药)船可在下雨、刮风等恶劣天气进行投饵作业;作业续航时间较长,充一次电可满足当日投饵作业;可一次同时完成投饵和施药作业。

基于红外视觉的无人机自主着舰合作目标的研究

为了实现我国无人机全天候自主着舰,本文提出了基于合作目标的视觉着舰方案。首先,根据大气窗口、红外辐射在大气中的传输特性和待选波段对应的最佳辐射温度对合作目标温度控制的影响,确定了8～12μm波段为合作目标对应的辐射波段。然后,根据舰船上其他热源的形状特点,确定了合作目标的形状为"T"形。最后,根据Johnson准则,确定了合作目标的大小,设计制作了一个具有特殊形状主动发射特定波段红外辐射的合作目标。实验结果表明:应用仿射不变矩对本文中设计的合作目标的平均识别时间为:17.2ms。能够明显提高无人机自主着舰的可靠性和实时性。

基于灰双矩阵博弈的舰载无人机编队协同对海突击目标分配

针对舰载无人机编队协同对海突击目标分配问题中,由于预警探测水平限制、信息的不完全、人的偏好、有限理性等因素导致的灰色情形,建立了攻防对抗双方的分配策略集和支付矩阵,构建了基于灰双矩阵博弈的舰载无人机编队协同对海突击目标分配模型,并设计了新的粒子位置更新公式对粒子群算法进行改进。分别用遗传算法、传统粒子群算法和改进的粒子群算法进行仿真,对比结果表明,改进后的粒子群算法能够跳出局部最优解,快速收敛到全局最优解,所建立的模型能够较好地解决目标分配决策中的灰色问题,是灰双矩阵博弈理论在目标分配领域的重要应用,仿真结果证明了模型的实用有效性和算法的高效性。

无人机在运动舰船上着舰视觉导引技术研究

为实现舰载无人机在做六自由度运动的航母上全天候着舰,提出了舰船运动模型下基于红外合作目标的无人机着舰视觉引导方法。首先设计了一种新型的合作目标;采用形态学算法提取合作目标,根据其位置特点进行物像点匹配,并采用N点算法求解机舰相对位姿;分析了舰船运动简化模型,并基于此模型提出了一种利用卡尔曼滤波提高导航精度的新方法,最后在Vega Prime中对该导航方法进行了仿真验证,仿真结果表明,该方法能够满足无人机着舰要求。

舰载无人机飞行安全性评估方法研究

采用故障模式及影响分析法、风险评价指数矩阵法是舰载无人机飞行安全性分析与评估的有效方法。按照实例分析的需要提供了一般的分析方法和过程,对舰载无人机飞行的安全性进行了分析与评估,并根据其结果提出了改进措施,可供工程技术人员参考。

舰载无人机干扰反舰导弹最优空间配置

针对舰载有源干扰在反导防御中存在的不足,以舰载无人机干扰敌反舰导弹的基本态势分析为基础,建立了舰载无人机最小有效干扰距离计算模型。针对反舰导弹跟踪辐射源的情况,以反舰导弹进入烧穿距离后不能再次捕捉目标为前提,建立干扰具备"跟杂"能力反舰导弹的舰载无人机阵位配置模型,为水面舰艇编队对空防御增加了新手段。

河道安全巡检中的船舶可视化监测方法

针对河道安全巡检中的船舶可视化监测难题,基于高分辨率彩色图像识别技术,提出了一种河工模型试验中船模运动轨迹可视化测量方法和一种基于无人机的河道船舶轨迹跟踪方法。试验结果表明,船模运动轨迹可视化测量方法的测量值与实际值之间的最大相对误差为-3.284%,精度可以满足河工模型试验要求;船舶轨迹跟踪中采用加速稳健特征变换(SURF)方法对无人机图像进行配准,能有效地消除无人机位置飘移对船舶运动轨迹跟踪结果的影响,实现河道中多个船舶目标的运动轨迹同步可视化跟踪监测。