水上无人巡查装置PPT课件.ppt

高性能水上无人巡查装置关键技术研究及应用项目汇报 2020 3 19 1 目录 1 项目背景2 项目主要内容及关键技术3 与同类成果的综合比较4 推广应用情况5 经济与社会效益 2020 3 19 2 项目背景 着眼世博会水域安全重大现实挑战2010年上海世博会240多个场馆分布在黄浦江两岸 每天约有1000艘船舶通行 10万余人经35条轮渡线来往于世博园区两岸 水上情况复杂 安全形势严峻 水上武警部队警力设备数量少 智能化程度低 上海市科委科技攻关项目 资助250万元 2008年9月立项2009年12月验收研制样机一台 巡查一号 建立浦江示范工程 需求 2020 3 19 3 项目背景 国外同类产品造价上千万 技术上完全封闭日本 无人驾驶深海巡航探测器 浦岛 号美国 佛罗里达大西洋大学 海洋探索者 等英国 海豚 Dolphin 搜集海洋数据德国 新型自主水下航行器 深海 C DeePC 用于自动巡逻的无人驾驶水上装置尚属空白哈尔滨工程大学 水下机器人上海交通大学 持续浅水型无人潜水器中国航天科工集团 天象一号 国际 国内 2020 3 19 4 研究内容及技术关键 研制高性能水上无人装置样机1台 建立示范工程 建立示范系统 集成创新 样机 2020 3 19 5 技术难点 动力学在微型船体上的应用微型航行体推进过程中会遇到各种复杂的情况 针对每种状况需要不同的处理技术 在行进过程中的徘徊 倾斜 侧翻等行为 需要系统对异常情况做自动纠正处理 同时研究低阻力等技术 妥善解决超小型水上系统的运动稳定性 自动驾驶与航行体远程精确导航定位由于各种导航技术 各有优缺点 均处于不断发展的阶段 为此 采用单一的导航方法 其精度 可靠性还无法满足远程高性能无人水上巡查装置研发的需要 因此成本低 组合式及具有多用途组合导航实现无人巡查装置 固定布点 将是本项目的研究重点 2020 3 19 6 技术难点 能源与推进问题推进 能源系统主要包括新型高效率能源电池的应用 以及航行体推进过程中需要处理的技术 实现较长连续工作时间 无线传输技术为整个系统提供高速无线通信传输系统 完成双向实时控制数据 现场图像 语音数据实时回传下发服务 解决无线传输中的多径衰落 灵敏度和系统抗干扰能力 研究如何提高水上装置视频监控系统的抗冲击性和可靠性 设计制定科学合理的监控中心功能和接口标准 2020 3 19 7 技术关键1 姿态控制技术 选用小水线面双体船型使波浪条件下姿态尽可能平稳 形成高性能的水上自航 设备搭载平台 玻璃钢船体长6 445米 排水量3 46吨 耐波性优 小水线面双体船分水上部分和水下潜体两大部份 通过支柱穿越水面相连与水面交界的支柱面积较小 波浪对其干扰也相对较小 适应性强 黄浦江风浪 大于3节 内江 内湖 发明专利 国内首创 2020 3 19 8 技术关键2 绿色能源推进技术 电动挂机采用直流低压永磁无刷无节调速电机 系国内首创 具有效率高 噪声低 运行成本低 操作简便的特点 采用电子换向器替代了传统直流电机的机械换向装置 克服了电刷和换向器所引起的噪声 火花 电磁干扰 寿命短等一系列弊病 具有体积小 重量轻 效率高 惯量小和响应快等特点研发与其相匹配的大电流低电压无级调速的电动执行器 控制器 应用了DSP技术 这项技术在国内是仅有的 国际上至今未见同类产品 国内首创 2020 3 19 9 技术关键3 实时无线语音图像通信 高性能的船用型摄像机 智能追踪快球 配合高速无线通信传输系统 完成现场图像 语音数据实时回传下发服务 配备大容量硬盘录像机 实现现场视频录制 便于回放取证 最优化的解决方案 COFDM调制的无线传输发射技术和多天线分集接收技术相结合 COFDM技术本身由于引入了多载波保护间隔 具有天生的抗多径衰落的能力 巡查器在移动过程中 即使遇到障碍物阻挡 在信号灵敏度足够的情况下 也可以避免由于多径引起的传输误码 获得良好的图像效果 发明专利 2020 3 19 10 技术关键4 遥控和无人驾驶技术 有人驾驶远程遥控驾驶无人自动驾驶接入组合导航系统 GPS AIS RADER GPS不断修正 以提高系统的精度和可靠性 实现对移动目标的自动跟踪与避障 专用的数据加密无线通道 确保控制数据准确可靠 软件著作权 2020 3 19 11 技术关键5 智能导航技术 差分GPS导航与智能导航技术 配置高性能雷达系统和AIS专业设备 集航行信息采集处理 无线电数据传输 电子海图信息系统于一体 实际应用 可快速准确判断识别黄浦江面行驶或停止状态船只的身份 一旦一旦发现可疑船只 立即发出警告 贴合用户需求 2020 3 19 12 创新点 采用小水线面双体船船型在微型船艇上使用小水线面船体结构是国内首次 优良的耐波性 可以减小因黄浦江上波浪引起的船舶摇摆 水下监测设备可以布置在甲板面上通过升降杆深入水中监测 也可固定布置在水下潜体内 采用玻璃钢材料制作无人驾驶监测艇采用特殊的造型 鲜明的目标 警用标识 可以避免船舶碰撞 有利于执行任务 玻璃钢材料制作方便适宜批量生产其美观性和工艺性很好 采用电动挂机动力采用直流低压永磁无刷无节调速电机 系国内首创 具有效率高 噪声低 运行成本低 操作简便的特点 电动挂机最适用于岸基遥控驾驶 具有良好的操纵性 省略了舵系统 可以做到原地调头 平移离开码头 前进后退自如 采用新型的控制系统采用以计算机微处理器为基础的分散控制系统 DCS 和可编程逻辑控制器 PLC 控制系统及无线数据通讯船用化 通过人机界面对监测船进行远程管理和控制 首次将无线图像传输技术运用于船艇 2020 3 19 13 与同类成果的综合比较 2020 3 19 14 技术特点综合比较 2020 3 19 15 知识产权与第三方测试 申请专利4项 发明2项 软件著作权登记3项公开发表论文3篇获中国船舶总体性能试验检测中心和船检局认可 2020 3 19 16 推广应用情况 上海浦江武警码头 2020 3 19 17 经济效益和社会效益 用户单