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1、高性能水上无人巡查装置 关键技术研究及应用 项目汇报,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9月立项 2009年12月验收 研制样机一台：“巡查一号” 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：
2、无人驾驶深海巡航探测器“浦岛”号 美国：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 示范系统,集成创新,样机,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
3、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
4、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。,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。 适应性强： 黄浦江风浪（大于3节） 内江、内湖,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，系国内首创，具有效率高、噪声低、运行成本低，操作简便的
5、特点。 采用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器（控制器），应用了DSP技术。这项技术在国内是仅有的，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调制的无线传输发射技术和多天线分集接收技术相结合。 COFDM技术本
6、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,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,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、无线电数据传输、电子海图信息系统于一体。 实际应
7、用：,可快速准确判断识别黄浦江面行驶或停止状态船只的身份，一旦一旦发现可疑船只，立即发出警告,贴合 用户需求,创新点,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 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产其美观性和工艺性很好。 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
8、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,技术特点综合比较,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,上海浦江 武警码头,经济效益和社会效益,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 创新化的应用推进了船舶制造产业、无线传输设备的船用化进程，促进行业的整体进步。 在现阶段反恐形势日益严峻的情况下，提高技防手段，应对突发事件有着现实意义。,谢谢,
