水上无人巡查装置

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年年9月立项月立项2009年年12月验收月验收研制样机一台：研制样机一台：“巡查一号巡查一号”建立浦江示范工程建立浦江示范工程需求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：

2、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，建立示范工程建立建立示范系示范系统统集成创新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

3、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。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

4、合理的监控中心功能和接口标准。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。u耐波性优耐波性优：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。u适应性强适应性强：黄浦江风浪（大于3节）内江、内湖发明专利发明专利国内首创技术关键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直流低压永磁无刷无节调速电机，系国国内首创内首创，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

5、械换向装置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电动执行器器（控制器），应用了DSP技术技术。这项技术在国内国内是仅有仅有的，国际上至今未见同类产品国际上至今未见同类产品。国内首创技术关键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，配合高速无线通高速无线通信传输系统信传输系统，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

6、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。发明专利发明专利技术关键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（GPSAISRADER），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。软件著作权软件著作权技术关键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、

7、无线电数据传输、电子海图信息系统于一体。实际应用：u可快速准确判断识别可快速准确判断识别黄浦江面行驶或停止状黄浦江面行驶或停止状态船只的身份，一旦一态船只的身份，一旦一旦发现可疑船只，立即旦发现可疑船只，立即发出警告发出警告创新点采用小水线面双体船船型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

8、产其美观性和工艺性很好。采用电动挂机动力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。与同类成果的综合比较武警巡逻艇武警巡逻艇水下机器人水下机器人天象一号天象一号巡查一号巡查一号船体巡逻艇特殊型快艇小水线面双体

9、型材料钢材铝碳纤维玻璃钢载人可载多人不可载人不可载人可载2人数据通讯无有线方式无线无线图像传输无水下声纳无线单摄像机无线8台摄像机全方位监视远程遥控无有有有自动驾驶无无有有导航精度卫星、罗经GPS卫星（成本高）差分GPS推进力汽油电动汽油电动造价非常高高高经济技术特点综合比较国内国内国际国际小水线面双体玻璃钢船小水线面双体玻璃钢船首创首创美国艘美国艘日本艘日本艘直流低压永磁无刷无节调速电机直流低压永磁无刷无节调速电机首创首创无无COFDM非视距无线图像语音双向传输非视距无线图像语音双向传输首次首次应用于水域应用于水域先进先进无人驾驶定点巡逻无人驾驶定点巡逻首创首创领先领先无线遥控通讯船用化无线遥控通讯船用化领先领先领先领先自动识别系统自动识别系统+差分差分GPS+小型船用雷达小型船用雷达领先领先先进先进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推广应用情况经济效益和社会效益用户单位用户单位：武警上海水上支队巡逻上海海事局搜救其他内河湖泊创