近年來,上海大學聯合交通運輸部中國海事局東航航海保障中心和中船重工青島北海船舶有限公司,研制的精海系列無人艇,一直處于國內領先行列,已交付中國海事局、國家海洋局等單位在東海、黃海、南海、南極等海域應用,為國家的海洋戰略、極地戰略和國防安全做出了貢獻。這一成果獲得了2016年國家技術發明獎二等獎。
上海大學無人艇工程研究院以多方位的水上自動化產品為核心體系,滿足不同領域用戶需求。目前已發布“精海”系列無人艇,該系列產品技術成熟,具有半自主、全自主完成作業使命的開放式平臺系統,可以方便有效的搭載各種傳感、偵察、測量等任務載荷;可通過搭載并整合水質檢測儀,水面安全監察設備,海洋測繪儀等專業儀器,針對性向不同客戶提供高效便捷的應用解決方案;可以在島礁、淺灘等常規測量船舶無法深入的、高危險性水域進行作業,可以精準的按照規劃航線進行自主航行并智能躲避障礙物。
以南海島礁海域為代表的島礁海域測量事關國家經濟建設、領土完整和國防安全。常規測量船吃水深,難以在島礁區開展精確測量,成為制約國際島礁海域測量的瓶頸問題。而吃水僅0.35米的自主無人測量艇正是我國領海深度5米內10萬平方公里島礁海域測量至關重要的高技術裝備。研制無人艇面臨巨大技術挑戰:島礁水流紊亂,裂流、渦流、潮汐遍布;海洋噪聲和聲混響嚴重;動態船只、水下暗礁、南極冰山等障礙物林立。無人測量艇屬國際尖端技術,項目組在國家863計劃重點項目、中國海事局項目、國家海洋局項目等支持下,突破多項關鍵技術,研制了我國首艘海洋無人測量艇,技術發明主要有以下幾項。一是航跡精準跟蹤控制。發明了流體擾動和姿態變化空間映射的主動抗擾等控制方法,實現3級海況航跡跟蹤誤差小于2米的高精度跟蹤,達到國際航道一級測量規范要求。二是穩定大視場聲納圖像生成方法。針對浪涌流及艇體運動對聲納造成的顛簸影響,發明了基于仿生眼球運動控制模型的聲納云臺主動抗顛簸方法;針對前掃聲納視場受限問題,發明了位置-姿態-聲納圖像無縫融合拼接方法,在克服圖像特征稀少、環境干擾大等方面優于國際同類研究。三是復雜海洋背景下立體組合避障。構建了多層-多采樣率空時復合立體組合避障系統;針對高虛警率問題,發明了空/時域聯合概率密度障礙檢測方法;針對冰山及暗礁遍布、動態船只突現等復雜海況,發明了附加矢量碰撞錐推演和不確定集約束避障導航方法。
這些發明為我國研制復雜水域無人自主測量裝備奠定重要理論和技術基礎,已進行7個系列研制,成功在南極、南海、東海等復雜海域開展測量,是首艘裝備于中國海事局海巡船,探測南海島礁海域的無人艇;首艘裝備于中國極地研究中心“雪龍號”科考船,探測南極羅斯海的無人艇;首艘裝備于國家海洋局海監船,探測東海島礁海域的無人艇。顯著推動了海洋無人測量艇行業的科技進步。
上海大學無人艇工程研究院以多方位的水上自動化產品為核心體系,滿足不同領域用戶需求。目前已發布“精海”系列無人艇,該系列產品技術成熟,具有半自主、全自主完成作業使命的開放式平臺系統,可以方便有效的搭載各種傳感、偵察、測量等任務載荷;可通過搭載并整合水質檢測儀,水面安全監察設備,海洋測繪儀等專業儀器,針對性向不同客戶提供高效便捷的應用解決方案;可以在島礁、淺灘等常規測量船舶無法深入的、高危險性水域進行作業,可以精準的按照規劃航線進行自主航行并智能躲避障礙物。
以南海島礁海域為代表的島礁海域測量事關國家經濟建設、領土完整和國防安全。常規測量船吃水深,難以在島礁區開展精確測量,成為制約國際島礁海域測量的瓶頸問題。而吃水僅0.35米的自主無人測量艇正是我國領海深度5米內10萬平方公里島礁海域測量至關重要的高技術裝備。研制無人艇面臨巨大技術挑戰:島礁水流紊亂,裂流、渦流、潮汐遍布;海洋噪聲和聲混響嚴重;動態船只、水下暗礁、南極冰山等障礙物林立。無人測量艇屬國際尖端技術,項目組在國家863計劃重點項目、中國海事局項目、國家海洋局項目等支持下,突破多項關鍵技術,研制了我國首艘海洋無人測量艇,技術發明主要有以下幾項。一是航跡精準跟蹤控制。發明了流體擾動和姿態變化空間映射的主動抗擾等控制方法,實現3級海況航跡跟蹤誤差小于2米的高精度跟蹤,達到國際航道一級測量規范要求。二是穩定大視場聲納圖像生成方法。針對浪涌流及艇體運動對聲納造成的顛簸影響,發明了基于仿生眼球運動控制模型的聲納云臺主動抗顛簸方法;針對前掃聲納視場受限問題,發明了位置-姿態-聲納圖像無縫融合拼接方法,在克服圖像特征稀少、環境干擾大等方面優于國際同類研究。三是復雜海洋背景下立體組合避障。構建了多層-多采樣率空時復合立體組合避障系統;針對高虛警率問題,發明了空/時域聯合概率密度障礙檢測方法;針對冰山及暗礁遍布、動態船只突現等復雜海況,發明了附加矢量碰撞錐推演和不確定集約束避障導航方法。
這些發明為我國研制復雜水域無人自主測量裝備奠定重要理論和技術基礎,已進行7個系列研制,成功在南極、南海、東海等復雜海域開展測量,是首艘裝備于中國海事局海巡船,探測南海島礁海域的無人艇;首艘裝備于中國極地研究中心“雪龍號”科考船,探測南極羅斯海的無人艇;首艘裝備于國家海洋局海監船,探測東海島礁海域的無人艇。顯著推動了海洋無人測量艇行業的科技進步。