无人水面艇研究现状与发展趋势

无人水面艇(unmanned surface vehicle, USV)是一种在水面进行自主航行的运载平台,属于海洋机器人的一个重要分支,在军用和民用领域均有广泛的应用前景.由于海洋环境恶劣,以及无人水面艇运动模型非常特殊(如模型高度非线性、强时滞性和时变性等),使得较于无人车和无人机等其他无人系统,无人水面艇的研究面临着特殊的挑战.从态势感知、航行规划和导航、控制这3个方面总结了无人水面艇的研究现状和主要成果,得出了无人水面艇在国内外不同的发展现状和趋势.最后还对无人水面艇的应用需求进行了分析与展望.     

水鸟式无人艇平台的能量补充系统设计与研究

针对海洋中无人艇平台长时间远距离航行的能源供给需求,提出了一种由波浪能采集机构和液压转换系统组成的水鸟式无人艇平台的能量补充系统,设计了四连杆采集机构和随机能量转换系统,利用Matlab软件计算了波浪对浮子的作用力和无人艇平台的垂直作用力.根据能量流转换过程,建立了系统的Adams与AMESim联合仿真模型.对不同海况下系统的能量转换效率进行了仿真研究.研究结果表明该装置可以实现系统持续补充能量,为解决海洋中无人艇平台的持续能量供给问题提供了一种参考方案.     

云洲:让中国无人船驶向世界

珠海云洲智能科技有限公司(以下简称云洲)是一家在无人船艇1领域出类拔萃的高科技企业。自2010年成立以来,云洲先后推出了世界第一艘环境测量无人船、国内第一艘隐身无人艇,同时还拥有中国领先的海洋调查无人艇和自主军用无人艇。作为中国无人船艇行业的领航者,云洲参与制定了环保无人船的国家标准、海洋无人艇的政策标准和总体规划,还参与了世界首个无人艇入级规范制定的顶层设计,为中国无人船跻身世界无人船领域的前列作出了巨大贡献。     

基于双体结构的无人测绘艇航向控制

无人艇在海洋测绘中的应用越来越广泛,而航向稳定性是实现其自主航行的重要基础。设计了一种双体结构的无人测绘艇,用于搭载测量设备并实现测绘功能。为了实现无人艇的航向控制,将RBF(radial basis function)神经网络与PID(proportion integration differentiation)算法相结合,利用RBF神经网络的自学习能力实现对PID控制器参数的整定。在仿真过程中,将RBF-PID自适应模型、单一PID模型以及作为对照组引入的BP-PID自适应模型分别仿真,并在同一时刻加入随机扰动,观察系统响应效果。结果表明,基于RBF-PID算法的无人艇航向控制器的超调量为零、稳态时间最短,同时能够及时有效地纠正随机扰动的影响,保障无人测绘艇的航向稳定性。     

基于STM32的无人艇自主导航控制系统的设计

针对无人艇远程操控和自主导航问题,设计了基于STM32的无人艇自主导航控制系统.船载系统以STM32微控制器为核心控制单元,采用互补滤波算法完成了无人艇陀螺仪角速度数据、加速度数据和磁力计数据的解算,并通过串级PID算法对航向角进行闭环控制,最后通过LABVIEW软件平台设计开发出地面站控制系统,实现了对无人艇的远程操控和自主导航功能.     

关于人工智能技术应用发展中机器思维的思考

面对人工智能强势介入社会治理、经济运行和家庭生活的迅猛态势,大家对机器思维的智能化、拟人化隐忧也在日渐加重。由于机器思维具有"自主思维"的能力,可以自主进行"趋利避害"的行为选择。所以,我们无法设计它的"应然性",也无法控制它的"实然性"。那么,我们创造的这种人工智能将会"奴役"我们这些创造者,这是一种合乎逻辑的存在。为避免这种结果的出现,必须坚守AI领域中的"人类中心主义",必须有AI研究的禁区和红线,如非类人的人工智能、非逻辑的情感机器人和人机一体发展等,要保证这些红线不被突破,AI行业的自律约定和国际标准的他律建设势在必行。     

无人艇航迹跟踪控制系统设计与验证

针对复杂湖面环境干扰下的无人艇自主航行控制问题,设计了一种有效的无人艇航迹跟踪控制系统。该系统从航迹跟踪控制算法、数据融合处理、上位机监控三个部分展开设计。在算法设计层面,将航迹跟踪控制问题分为外环和内环两部分,外环部分提出了一种自适应视线(Line of sight,LOS）制导算法,以求解目标航向角作为航向控制器的输入;内环部分设计了无模型自适应PID航向控制器,以实现无人艇稳定的航行。在数据处理层面,采用卡尔曼滤波算法对传感器信息进行融合,实现了对无人艇位置和姿态信息的准确估计。在监控层面,设计了一种可视化上位机软件,实时监测无人艇航行状态,保证航行安全。最后,利用实艇进行湖测实验,验证了该控制系统的有效性,结果表明该系统具备在内湖执行任务的能力以及应对复杂环境干扰的能力。     

决策者的前沿科技：人工智能助力美好未来

正分布式人工智能是什么?让众人焦虑的人工智能是真的机器人,还仅仅是一套算法系统?多机器人如何协作?如今,技术进步正在一步一步渗透到我们的生活当中,据预测,在未来的10年到20年,自主无人系统产业将成为世界经济进步的新引擎,而人工智能的发展,就是其重要的推动力之一。每次技术革命,都会引发产业人才结构调整,人工智能毫无疑问是当下热度最     

高速水面无人艇动态障碍物危险规避算法

水面无人艇(USV)是一种重要的海洋自主机器人,在障碍物环境中自主航行问题是当前USV的重要研究内容。针对高速USV在动态环境中的危险规避问题,提出一种基于行为的动态危险规避算法。算法首先对USV的运动特性进行分析获得基本运动空间,采用碰撞锥理论对USV与障碍物之间的情况进行判定,将海事规则约束和碰撞约束转换为USV基于行为的约束,通过求解基于偏航角度和速度的优化问题获得USV最优规避行为。仿真实验结果证明所提出的算法能够有效引导USV在高速(30 kn)情况下对动态障碍物实现有效危险规避。     

面向不稳定障碍物的无人艇自主避障方法

为解决无人艇自主避障中感知系统测得的障碍物信息不稳定问题,提出一种符合国际海事避碰规则(COL-BEGS)面向不稳定障碍物的改进速度障碍算法(Improved Velocity Obstacle,IVO),算法利用最小会遇时间、距离自适应阈值来优化避障状态判断;使用滑动窗口以及前视视线解决无人艇因障碍物信息不稳定导致在进入和退出避障状态时的边界跳动问题;通过设置角度缓冲区降低了避障中避碰规则的频繁切换.最后,在自主开发的无人艇半物理仿真系统中与传统VO算法进行了对比,结果表明,IVO算法在边界判断和避障稳定性上较传统方法更有优势,证明了算法的有效性和可行性.     

非完全对称欠驱动无人艇全局渐近镇定控制

研究一类非完全对称欠驱动无人艇全局渐近镇定控制问题,基于级联系统理论和李雅普诺夫理论实现了全局渐近镇定控制.将无人艇系统模型进行两次全局微分同胚变换,得到非线性级联系统的形式,使原无人艇系统的镇定问题简化为级联系统的镇定问题;基于李雅普诺夫稳定性理论和级联系统理论设计了镇定控制器并分析了其稳定性,实现了非完全对称欠驱动无人艇的全局渐近镇定控制.仿真结果验证了所研究方法和设计控制器的有效性和可靠性.     

风光混合驱动长航程无人海空立体探测船研发

针对现有无人海洋探测船续航时间短,在复杂海洋环境干扰下易发生传感器失效导致感知能力受限等问题,研发了一种风能太阳能混合驱动的长航程无人海空立体探测船.开发了升降式的导管型高效低风速风力机和可展式的太阳能光伏发电系统,利用风能和太阳能实现了混合能源动力供给,克服了单一能源供电的不稳定性,有效保证无人探测船的续航能力;开发了可自主起降的艇载系留无人机系统,结合船载和机载传感器信息融合技术,大幅提升了无人船对周围环境的感知能力,具有了海空立体探测功能.该无人探测船可根据任务场景搭载不同负载设备执行指定任务.     

无人水面艇航向跟踪控制器的设计与验证

为解决"蓝信"号无人水面艇的航向跟踪控制问题,设计并实现了一种基于模糊自适应PID的无人水面艇航向跟踪控制器.首先,建立"蓝信"号无人水面艇的数学模型,利用实船操纵数据对其参数进行辨识;其次,在辨识的USV模型基础上,设计一种模糊自适应PID航向跟踪控制器并在干扰环境下进行仿真;最后,采用卡尔曼滤波算法对USV的姿态数据进行融合,设计并实现了"蓝信"号无人水面艇嵌入式航向跟踪控制系统的软硬件.实船验证结果表明,在实际的海洋环境干扰条件下,该航向跟踪控制器具有良好的动静态控制性能和抗干扰能力,可用于"蓝信"号无人水面艇精确和快速的航向跟踪控制.     

国外科技智库发展经验及对我国的启示

<正>中共中央办公厅、国务院办公厅2015年联合印发的《关于加强中国特色新型智库建设的意见》明确提出"建设高水平科技创新智库",习近平总书记在2016年的全国科技创新大会上也提出"要加快建立科技咨询支撑行政决策的科技决策机制,加强科技决策咨询系统,建设高水平科技智库",这都对提供智力支持和决策咨询服务的科技智库建设提出了更高标准和要求。     

越南学者怎样看中越关系

<正>2019年7月8日?12日,越南国会主席阮氏金银对中国进行访问。中国国家主席习近平、全国人大常委会委员长栗战书、全国政协主席汪洋分别与她进行了会见。习近平在会见时指出,中越是"同志加兄弟",也是具有战略意义的命运共同体,双方要在新起点上推动双边关系再上新台阶。栗战书委员长说,近年来,习近平总书记同阮富仲总书记两度实现历史性互访,明确了中越两国是具有战略意     

基于3D激光雷达的无人水面艇海上目标检测

无人水面艇(unmanned surface vehicle,USV)实现自主导航避障需要实时感知周围的环境信息,检测出威胁无人水面艇航行的障碍物,而3D激光雷达在无人系统障碍检测中起重要作用.提出了一种基于3D激光雷达的障碍检测算法,即将一个周期内的3D激光点云投影到2.5D栅格地图中,对障碍物进行聚类分割;对栅格中的原始点云数据进行特征提取,表示为椭圆障碍物.而多帧激光数据采用最近邻数据关联识别出其中的动态障碍物,并用卡尔曼滤波实时跟踪.基于电子海图的仿真激光数据验证了该方法在无人水面艇障碍检测中的有效性.     

“搁置外交”:主权在我,搁置争议,共同开发

<正>中国与周边国家建设"命运共同体",是习近平总书记在周边外交工作座谈会上提出的周边外交战略的核心概念。中国周边外交的顶层设计不仅要大力推动建设"丝绸之路经济带"、"海上丝绸之路"、"中孟印缅经济走廊"、"中国—东盟高铁黄金走廊"等,形成活力四射的中国周边经济圈,"让周边国家得益于我国发展,使我国也从周边国家共同发展获得裨益和助力",而且也要妥善处     

可变自主系统中态势推理方法研究

针对可变自主系统在执行特殊任务的过程中需要实时准确地推理出当前环境态势,并为可变自主系统确定自主等级提供数据支持的问题,提出一个具有事件检测、威胁评估和冲突预测3层结构的态势推理模型.实现了基于模糊逻辑的事件检测方法、基于贝叶斯网络的威胁评估方法和基于模糊逻辑的冲突预测方法.结合具有可变自主系统的水面无人艇执行导航任务...     

灵羚科技CEO林怀谦:落地场景,人工智能让政务更智慧

<正>在徐汇区华泾镇的政务办事大厅里,如今可以看到一位不一样的"服务员",多达173个事项的业务流程可以通过名为"小华"的智能机器人实现实时的语音查询和互动。在多种政务查询和办理的场景中,机器人"小华"来者不拒、对答如流。在热情而亲切的"小华"背后是灵羚科技(上海灵羚科技有限公司)在人工智能领域赋能智慧政务的深耕细作。在令世人瞩目的"WAIC2018世界人工智能大会"上,     

新时代高校立德树人的新方向和新路径——兼论大学思想政治理论课改革

习近平总书记关于高校立德树人的重要论述,系统回答了高校"培养什么人、怎样培养人、为谁培养人"这一根本问题,为新时代高校落实立德树人根本任务指明了新方向,提供了新路径。基于深入学习习近平总书记系列重要讲话特别是学校思想政治理论课教师座谈会精神,本文重点阐释新时代高校落实立德树人根本任务的"四梁八柱",即高校立德树人首要问题是"培养什么人",关键课程是高校思想政治理论课,关键主体是高校思想政治理论课教师,实现路径是持续推动思想政治理论课改革创新。而提升大学思想政治理论课实效的重点就是要落实好习近平总书记提出的"八个相统一",即要坚持政治性和学理性相统一、价值性和知识性相统一、建设性和批判性相统一、理论性和实践性相统一、统一性和多样性相统一、主导性和主体性相统一、灌输性和启发性相统一以及显性教育和隐性教育相统一。