2012-05-28无人多功能海事船前期研究汇报.ppt

1、,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,汇报单位：武汉理工大学2012年5月28日,无人高速巡航搜救船,船型特点：无人驾驶、高速、三体船,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,2,无人高速巡航搜救船,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,3,高精度多点搜救技术研究搭载、遥控及自动施放搜救设备技术研究自主循迹宽域巡航技术研究智能导航和避碰技术研究网络化管理和调度技术研究,功能定位：海上日常巡航、海难事故辅助搜救,主要研究人员介绍,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,4,汇报内容,1.国内外无人船技术现状及发展趋势分

2、析2.无人船多功能应用模块展望3.无人高速巡航搜救船船体设计4.自主巡航与救助智能控制系统设计5.工作总结与研究规划,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,5,1.国内外无人船技术现状及发展趋势,无人驾驶船最早见于上世纪五六十年代出现的靶艇或扫雷艇，但仅限于在有人平台的遥控范围内进行水面作业。随着卫星定位与通讯技术、自主导航技术以及智能规划和控制技术的进步，作为海面任务平台无人艇的使用范围已拓展至远程海域。美国、以色列、日本、英国、法国等海洋强国开发了多种远程无人艇平台，进行情报搜集、扫雷、电子战、搜索以及运输等多种军事任务。,海上猫头鹰斯巴达侦察兵“保护者”无人水面艇,无

3、人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,6,1.国内外无人船技术现状及发展趋势,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,7,1.国内外无人船技术现状及发展趋势,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,8,1.国内外无人船技术现状及发展趋势,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,9,水面高速无人艇方面的研究目前国内还处于起步阶段1972年中华造船厂曾经建造了一艘无人遥控扫雷艇。2002年我国某修理厂将一艘退役导弹快艇改装为无人遥控靶船。以上无人船技术相对比较落后，无法满足现代智能巡航和测量船需要,1.国内外无人船技术现状及发

4、展趋势,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,10,国内对远程智能无人艇的研究起步较晚，中国第一艘无人驾驶海上探测船“天象一号”为北京奥运会的青岛奥帆赛提供气象保障服务。,1.国内外无人船技术现状及发展趋势,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,11,1.国内外无人船技术现状及发展趋势,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,12,目前，从所见报道分析，我国对智能水面无人艇的探索还处于起步阶段，尚未进行系统的研究，特别是在智能、高速、无人等方面的集成，还仅仅停留在遥控艇的研制阶段，在真正意义上的自主航行、智能、水面高速、无人艇技术研究方

5、面，与欧美有着非常明显的差距。因此，有必要进行智能水面高速无人艇的前瞻性技术探索和研究。,2.无人高速船应用模块展望,海上巡航应用实现无人船的海上执法和维权功能,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,13,2.无人高速船应用模块展望,海上巡航应用海上测量应用航道高精度无人测量模块,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,14,2.无人高速船应用模块展望,海上巡航应用海上测量应用海难事故辅助救助应用,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,15,2.无人高速船应用模块展望,海上巡航应用海上测量应用海难事故辅助救助应用其他应用辅助海洋资源勘探

6、和开发海上生态环境监测功能军事侦查和作战功能,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,16,研究目标与难点,目标：在低成本的基础上，通过岸基-船基的通信、控制系统对一定数量无人巡航搜救船的管理，实现全天候海域监管网络化、巡航搜救智能化、多点覆盖机动化，从而有效提升海事巡航搜救能力和效率，为“航行更安全和海洋更清洁”作出重要贡献。难点：船型设计智能控制,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,17,3.无人高速巡航搜救船船体设计,本船型线技术特点超高速船体型线三个船体均为尖瘦细长的船体，这种船型构造会产生很小的兴波阻力，拥有像单体船一样的快速性。优良的耐波性能

7、（宽阔的甲板面积）良好的稳性和操纵性三体船型的复原力矩（或力臂）大，稳性好。船的储备浮力大，破舱后不会出现翻沉的危险，抗沉性好。该船型具有三个滑行支撑点，航行时航向稳定性好。优越的经济性,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,18,3.无人高速巡航搜救船船体设计,设计步骤,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,19,仿真,优选,试验,运用CFD有限元软件FLUENT估算三体船模型的阻力情况,制作三体船模型并进行阻力试验，得出主体、片体的优化布置，以及阻力曲线,根据试验和仿真结果得到最优的主体片体布置方案，并选择推进效果最佳的主机和喷水推进器,3.无人高速

8、巡航搜救船船体设计,船模实验模型设计采用缩尺比模型（比例为1：4）,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,20,3.无人高速巡航搜救船船体设计,船模实验模型设计采用缩尺比模型（比例为1：4）,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,21,3.无人高速巡航搜救船船体设计,船模实验中国特种飞行器研究所拖曳水池三体船模型的片体前置、片体中置、片体后置，片体布置在近船位、中等距离和远船位，以及满载吃水、轻载吃水这332种独立条件相组合共18种工况下，测量在不同航速下的模型船航行姿态角、阻力以及升沉。,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,22,

9、3.无人高速巡航搜救船船体设计,船模实验,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,23,中国特种飞行器研究所拖曳水池,3.无人高速巡航搜救船船体设计,船模实验,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,24,中国特种飞行器研究所拖曳水池,3.无人高速巡航搜救船船体设计,船模实验,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,25,中国特种飞行器研究所拖曳水池,3.无人高速巡航搜救船船体设计,船模实验,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,26,中国特种飞行器研究所拖曳水池,3.无人高速巡航搜救船船体设计,船模实验,无人高速巡航搜

10、救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,27,中国特种飞行器研究所拖曳水池,3.无人高速巡航搜救船船体设计,船模实验结果分析观察试验所得曲线可知，各工况下片体位置前置时的阻力比其它各工况都小。由于此三体船首部尖廋使得船舶的浮心靠后，综合考虑船舶浮心，重心位置。选择片体中置（即片体尾部与主体平齐）。,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,28,不同工况下设计排水量船模阻力比较曲线,3.无人高速巡航搜救船船体设计,外观设计(1),无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,29,3.无人高速巡航搜救船船体设计,外观设计(2),无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无

11、人多功能海事船研发规划,30,3.无人高速巡航搜救船船体设计,外观设计(3),无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,31,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,32,3.无人高速巡航搜救船船体设计,外观设计终稿,3.无人高速巡航搜救船船体设计,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,33,外观设计终稿,3.无人高速巡航搜救船船体设计,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,34,外观设计终稿,3.无人高速巡航搜救船船体设计,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,35,外观设计终稿,3.无人高速巡航搜

12、救船船体设计,终稿,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,36,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,功能特点（高海况条件下）高精度智能导航无人自主巡航多点搜救安全避障（自动与人工规避）执法取证（视频监视）紧急人工遥控干预网络调度与管理,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,37,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,控制系统功能模块框架,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,控制系统功能模块框架,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,控制系统功能模块框架,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,无人高速巡航搜救通讯网络特点跨地区、甚至于跨国家的大范围通信无线的、移

13、动的通讯方式高可靠性的通讯方式较大带宽和速率的通信网络,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,现有无线通信方式比较,通信解决方案,海事卫星通信3G-北斗卫星融合专网,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,海事卫星通信接口,海事卫星通信网络结构图,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,3G通信接口,3G通信网络结构图,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,北斗卫星通信接口,北斗卫星通信网络结构图,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,控制系统功能模块框架,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,控制系统硬件基于先进的嵌入式系统开发技术,船端控制主机,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,船端控制主机硬件：嵌入式

14、系统设计ARMCortex-A8Core+TMS320C64XDSPCore模型船EPCS-9000船端控制主机软件操作系统：VxworksLinuxWindowsCEuC/OS-II,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,船端控制主机总体设计,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,研究内容高精度智能导航多点搜救与路径规划自主循迹宽域巡航自主避碰专家系统,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,50,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,高精度智能导航,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,多点搜救及路径规划,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,自主循迹宽域巡航,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,自主避碰专家系统,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,ARPA雷达,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,监控中心远程集中监控与调度系统,网络化管理与智能调度,工作总结,无人高速巡航搜救船设计工作船舶型线设计总布置设计外型外观设计船模阻力试验无人高速巡航搜救船的综合控制系统设计工作功能框架设计硬件方案设计智能控制方案设计：高精度智能导航、多点搜救与路径规划、自主循迹宽域巡航、自主避碰