Analysis of Landscape Design of the Visual Aids to Navigation of Inland Waterway

The visual navigation marks are established purposely,which transfer information to the trained observer in order to navigate.The visual aids to navigation in freshwater could give aid to navigation.In addition,through its basic shape,appearance forms and colors,the landscape of navigation waterway is also displayed.The aids to navigation together with channel revetment and other surrounding landscape elements determine the landscape effect of the navigation waterway.Through analyzing the design of aids to navigation features,the design impact factors,the landscape design principles and methods of treatment are proposed in this research,in order to provide some references for the design of future visual aids to navigation.

海洋自升式平台安装助航装置关键问题研究

针对非自航自升式平台加装助航装置实现油田内的短距离迁移,梳理相关法规和规范,论证了其合法合规性和检验类型、检验要求。通过总结多种助航系统及其持证要求,分析了助航系统安装时的若干关键技术问题,进一步讨论了助航装置安装的经济性和不同平台间共享的可能性,为中国籍非自航移动平台加装助航装置和国内现有移动平台战略转型和多元化改造提供参考。

水下重力匹配导航关键技术及其研究进展

针对现有导航手段无法满足载体水下高精度安全航行的问题,研究分析水下重力匹配导航关键技术:介绍了国内外水下重力匹配导航及水下重力信息获取手段发展现状;然后从水下重力匹配导航的关键技术点出发,论述重力基准图构建技术、重力匹配导航适配区选择技术和重力匹配定位算法的基本原理和相关进展,指出3个领域存在的关键问题和研究方向;最后结合水下重力智能建图与匹配的相关需求,针对水下重力匹配导航未来的发展趋势进行展望。

平坦地形条件下改进RPF的TAN方法

针对地形辅助导航系统中递归地形匹配方法在平坦地形条件下位置估计鲁棒性差的问题,提出了一种基于集合卡尔曼滤波和正则化粒子滤波(RPF)的地形匹配方法。首先分别以航行器的水平位置分量和多波束声纳的高程测量值作为地形匹配系统的状态量和观测量,然后采用基于投影的方案补偿航行器姿态变化导致的测深误差,最后利用集合卡尔曼滤波器更新RPF中的条件建议分布以实现递归地形匹配。通过船载湖试数据评估了改进RPF在不同初始匹配位置误差条件下的地形匹配跟踪性能,结果表明:所提地形匹配滤波器能始终保持有界的定位误差,位置跟踪精度和置信区间估计性能较高,在10 m分辨率的先验数字地形图中地形匹配误差均值小于2个网格。

水下地形匹配导航研究综述

地形辅助导航系统以地形高程特征为定位信息源,可为水下航行器提供有界的定位误差,并能显著地抑制捷联惯性导航系统的误差漂移。而地形匹配算法是地形辅助导航系统的关键技术,其输出的匹配位置可作为组合导航滤波器的观测值以修正导航参数,地形匹配精度直接决定了整个导航系统性能。首先概述了现有水下导航定位技术,然后阐述了地形辅助导航基本原理与组成,最后详细总结了中外地形辅助导航系统和地形匹配算法的研究进展,为中国地形辅助导航系统的开发和研制提供有益参考和支撑。

通过触觉编码和声音为视力障碍者提供远程虚拟陪伴

目的现有的人工视觉装置分为植入式装置和体外辅助装置两种,但它们都有一些不足之处。植入式装置需要手术植入、会造成不可恢复创伤;体外辅助装置指令相对简单、应用场景较为单一、过于依赖人工智能(AI)的判断不能提供足够的安全性。本文提出了一种将周边环境信息转化成头颈部触觉指令、并辅助以语音交互的系统,其有效性、安全性、信息量等均优于现有体外辅助技术,同时也具有低成本、低风险、适合多种生活和工作场景等优势。方法该系统借助最新的远程无线网络通讯技术、芯片技术,利用前方人员随身佩戴的微小型电子设备、摄像头和感应器,以及云端庞大的数据库和计算能力,后台人员可以实时、充分地远程(比如跨越城市)了解前方的现场景象、环境参数和人员状态等信息,通过对比云端数据库和内存数据库、AI辅助识别和人工综合分析,快速获得最合理的行动方案,并将行动指令及时传给前方人员,实现盲人导航功能。同时,也用语音互动对话提供人文关怀、情感寄托。结果本文首次提出了“远程虚拟陪伴概念”,并演示了相应的硬件和软件以及多种生活场景下的测试效果。除了可以实现基础的导航功能,比如帮助视觉障碍人群完成在超市购物、咖啡厅寻座、街道行走,以及完成更加复杂的拼图、日常娱乐打牌功能,还可以满足骑行等速度相对快的移动指令要求。结论实验结果表明,这种“远程虚拟陪伴”装置适用大量场景和需求,不仅可以用于视觉障碍人群出行、购物、娱乐,也可用于陪伴老人出行、辅助野外探险或旅行等,具有广泛的发展和应用前景。

基于船舶-流场耦合作用的内河航段船舶航行虚拟辅助驾引

[目的]为进一步提高船舶航行的安全性,对船舶辅助驾驶决策相关内容开展研究。[方法]针对选取的两段内河典型航段,基于实时数字航道流场信息,考虑航行规则约束,模拟船舶-流场耦合作用下的复杂流场航段虚拟辅助驾引。模拟南京和东流航段的虚拟辅助驾引,给出相应的安全驾驶方案,在航行过程中对船舶速度、位置和航向等信息进行实时追踪。[结果]仿真结果表明,基于Fluent二次开发的船舶-流场耦合作用的算法可有效解决船舶多自由度运动耦合和船舶-流场多物理场耦合的解耦问题;遇见弯道或分汊时,操小舵角长距离航行可以在避免降速和较大横移的同时实现船舶的安全航行。[结论]该算法可以有效对接数字航道流场信息,开展复杂流场环境下内河航段船舶航行的过程模拟,结果可为内河航段船舶智能航行决策提供数据支撑。

基于增强现实的智能船舶辅助导航系统设计

面向智能船舶全航程自主航行,辅助船员开展航行决策,基于增强现实技术对自主航行航渡中避碰和靠离泊等场景的辅助导航支持系统进行研究。综合电子海图数据、航行任务数据、船舶导航和操控信息、多传感器融合的碍航物信息,利用虚拟现实和增强现实技术构建全方位航行场景,动态展现本船运动趋势和周边目标态势。将虚拟现实助航标记与光电视频叠加构建增强现实场景,辅助完成避碰预警和靠离泊。该系统能够准确显示船舶航行真实场景及其状态信息,通过增强现实实景增强全方位辅助导航,不仅支持船员辅助决策而且还具备一定的远程驾控支撑能力。研究成果使船舶操控和决策更加便捷、高效,为智能化船舶的发展提供技术保障。

基于航迹规划的无人机地形辅助导航

为改善无人机基于地形轮廓匹配的地形辅助导航地形适应性差、实时性差的问题,本文提出一种基于航迹规划的地形辅助导航方法。针对地形匹配对地形依赖性强的问题,将无人机需要途经的区域进行分块并计算各块地形标准差,根据地形标准差选出地形平坦区域和地形起伏区域,用航迹规划算法为无人机规划出在地形起伏较大区域的航线。针对传统遍历搜索高程匹配算法耗时长的问题,在粒子群算法基础上引入分布估计的思想,形成优化粒子群算法进行地形轮廓匹配,加强全局寻优能力。仿真实验结果表明:优化粒子群算法降低匹配时长2/3,基于航迹规划的地形辅助导航降低位置误差6/7。

水下航行器自主导航定位技术前沿进展

导航与定位技术是自主水下航行器(AUV)预设任务并安全返航的前提,由于水下环境的限制,目前广泛采用多系统组合导航的方式来实现AUV的准确定位。面向AUV的工况特点,详细介绍了水声测速系统、水声定位系统以及地球物理场辅助导航技术的特征与技术难点,分析了用于水下自主导航时多源组合导航方法的最新进展,随着相关测量仪器领域的研究进展,基于精确测量地球物理场特征的辅助导航技术成为具有极强竞争力的方案之一。多AUV协同导航方案同样适用于复杂的水下环境,被视为未来AUV导航技术重要发展方向。

多功能航标设计及应用

目前传统航标通过视觉、无线电和音响等方式为通航船舶进行服务,但随着长江口水域通航环境不断变化,通航船舶对航行助航信息的获取需求愈加迫切,现有航标功能已无法完全满足船舶对航海保障服务的需求。为实现长江口通航船舶获取更为丰富和有效的助航信息,通过对现有视觉航标进行改造,在现有航标基础上搭载水文、气象、船舶自动识别系统(AIS)等采集和传输模块,形成多功能航标,实现水文、气象等信息实时采集,以电子围栏技术将各类助航和预警信息直接播发至船台显示,为长江口水域船舶驾引人员提供更为丰富的数字化安全保障信息,从而减少水上各类船舶事故的发生。

基于模糊层次分析法的海上风电场航标效能评价

针对海上风电场航标效能评价,根据评价指标选择原则,创建包括27个三级指标的评价指标体系。采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)和模糊综合评价法(Fuzzy Comprehensive Evaluation, FCE)构建评价模型,采用模糊层次分析法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process, FAHP)确定评价流程。以某海上风电场为例,进行海上风电场航行效能评价。结果表明,FAHP在海上风电场航标效能评价方面具有系统性、客观性和可操作性强的特点。

基于粘附动力学模型的助航灯去污机理及实验

针对嵌入式助航灯具发光表面的常见污染物去除问题,提出一种基于污染物颗粒的粘附动力学模型和干冰颗粒滑动分离模型的干冰清洗机理分析方法。通过分析不同的污染物在发光口透镜表面的粘附动力学模型,建立污染物颗粒滑动分离模型,确定颗粒去除的临界分离速度,并通过有限元分析干冰颗粒的速度场分布,进而研究面向特定不同污染物去污机理及去污清洗参数对清洗效果的影响,并在此基础上进行了实验验证。实验结果表明,设定不同清洗参数在达到相同清洗效果的清洁度情况下,去除灰尘的干冰消耗量为0.01 L,去除油污的干冰消耗量为0.015 L,去除胶痕的干冰消耗量为0.105 L。在清洗效果得到保证的前提下,确定了不同污染物的清洗参数。

用于灯浮标链系巡检的ROV设计及性能分析

为掌握灯浮标链系的水下状态,提出一种用于灯浮标日常巡检的无人遥控水下航行器(ROV)系统设计方案,该系统主要由ROV本体、脐带缆、绕线盘及水面控制系统组成,旨在掌握灯浮锚链的水下状况,清理灯浮筒上的海洋生物污损,尽可能对掉入海中的灯器和蓄电池进行回收打捞,对沉石进行定位以辅助后续打捞。全面介绍ROV本体各模块及控制系统的设计方案,建立ROV整体模型并进行水动力分析,模拟该ROV系统在设计方向和航速下的阻力情况,为推进器选型提供依据。

航标智能处置系统建设与应用

为提高航海保障管理部门导航保障信息化和智能化水平,提升航标服务效能,提出高质量航海保障体系建设框架,建设面向导航核心业务的航标智能处置系统,从航标巡检、航海保障信息感知、航标位置精细化调整和航标业务智能处置等方面构建相应的航标管理和业务处理支持系统。

全自动浮标养护系统参数设计

以现有航海保障情况及航标养护方法为背景,分析了改良航标保养方法的必要性,研究了抛丸除锈设备、自动化涂装设备、全自动保养流程,并推导了关键参数计算公式,给出了具体设计方法,为全自动浮标养护车间的建设给出方案。

三峡库区航道智能浮鼓建设及推广应用

三峡成库以来,库区航道条件大为改善,船舶流量增加,船舶向大型化发展,传统助航设施无法满足新时期需求。提出一种能适应三峡库区大水位变幅的智能浮鼓新结构,通过动态受力分析和构建浮鼓力学模型,模拟浮鼓在水位变化时的受力过程,据此提出智能升降技术。针对智能浮鼓的智能升降技术和供电系统在库区航道中的应用情况进行深入分析,研究表明智能浮鼓能够很好地适应三峡库区大水位变幅运行,各项技术性能运行良好。建议未来应加快推广应用智能浮鼓,以满足三峡库区航道新时代的助航需求。

新时代海事文化建设研究

随着中国海洋事业的发展,海事文化建设的重要性日益凸显。聚焦航标业务与航海保障,探讨新时代海事文化建设的意义、现状及发展方向。通过介绍海事文化的概念、特点和意义,分析航标业务和航海保障对海事文化建设的影响及现存问题,提出相应解决对策和未来海事文化建设建议。

E航海视角下VTS的展望

目前,基于甚高频无线电技术的船舶交通管理系统(VTS)已经成为各国海事部门管理海上航运通信的主要抓手。通过介绍《未来的VTS》草案的背景和主要内容,提出想法和建议。

元宇宙在航标遥测遥控方面的应用探讨

通过分析元宇宙技术及其应用现状,结合航标遥测遥控领域实际应用需求,提出基于元宇宙技术构建航标遥测遥控系统的设想。重点探讨元宇宙技术在航标遥测遥控方面的应用场景、开发方案以及实施效果,为航标遥测遥控系统的建设提供新思路。