近年來,以無人艇船為代表的智能船舶還在環(huán)境監(jiān)測、區(qū)域巡航等領(lǐng)域頻頻“拋頭露面”,相關(guān)的國內(nèi)外研究成果也是層出不窮。本文將介紹無人艇用光電系統(tǒng)解決方案在海洋調(diào)查、海洋測繪、勘測和安防等海上作業(yè)既危險(xiǎn)又有不確定性領(lǐng)域的運(yùn)用。
方案背景分析
今年2月,美國、挪威、丹麥等9個IMO成員國向海上安全委員會提交了在無人船領(lǐng)域確定立法范圍的方案。此外,美國、英國等國已啟動無人船的國內(nèi)立法程序。
在國內(nèi),我國正在全面推進(jìn)的“互聯(lián)網(wǎng)+”“中國制造2025”“智慧交通”等戰(zhàn)略規(guī)劃明確提出了“提高船舶智能化水平,培育智能船舶等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),提升水上交通運(yùn)輸數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平”的發(fā)展方向和工作要求。
戰(zhàn)略路徑清晰,我國船舶工業(yè)屆推進(jìn)船舶數(shù)字化、智能化步伐正加速……
下面是無人艇用光電系統(tǒng)解決方案的解說。
方案需求分析
在技術(shù)上無人艇相對于無人機(jī)的技術(shù)難度更大:
海況比空中更復(fù)雜??罩兄饕紤]空氣動力學(xué),而無人船面對的則是水,流體不僅要面對推力,更要面對各種涌動。因此,流體的建模非常復(fù)雜,而且現(xiàn)在一直做的都不是特別好,這是目前行業(yè)性的難題。
海上的障礙物更多。無人機(jī)空中飛行的障礙物是相對較少的,而水面行駛則要面臨包括島礁以及其他船只等各種障礙物。
無人機(jī)一般風(fēng)過大時(shí)便不能起降了,但無人船則要求承受更大的風(fēng)浪,無人船除了生命保障系統(tǒng)外,其他系統(tǒng)跟有人船的要求都是一樣的。這些都意味著無人船的避障相比無人機(jī)會難更多。
“船在海上的姿態(tài)會有 3 個自由度的運(yùn)動,俯仰、偏航和滾動。所以,控制系統(tǒng)是無人船的核心也是難點(diǎn)?!睆埡2ū硎?。
據(jù)了解,控制的基本過程主要有三步,首先是輸入,通過各種傳感器找到無人船的狀態(tài),并比較這個狀態(tài)跟理論狀態(tài)有沒有偏差,然后通過設(shè)定的控制規(guī)律修正這個偏差,之后再測量輸入,循環(huán)往復(fù)。張海波介紹其中便涉及到 3 個技術(shù)難點(diǎn):