投资蓝海+国防重任！上海大学精海系列无人艇突破多项关键技术填补中国空白

8月27日，机器人大讲堂邀请到了上海大学无人测量艇专家团队共同为大家带来了关于“岛礁海域无人自主测量艇关键技术及应用”的精彩演讲。...





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8月27日，机器人大讲堂邀请到了上海大学无人测量艇专家团队上海大学机械电子工程国家重点学科带头人罗均教授，上海大学无人艇工程研究院院长谢少荣教授，以及上海大学无人艇工程研究院执行院长彭艳副教授共同为大家带来了关于“岛礁海域无人自主测量艇关键技术及应用”的精彩演讲。



在无人设备家族中，相比于发展得风生水起的无人机和无人驾驶汽车，无人艇却鲜为人知。而这款驰骋在浩瀚海洋和江河水面的水上无人精灵，却肩负着关乎国家经济建设、领土完整和国防安全的重任。上海大学是我国最早成立的集机械、控制、通信、力学、材料、计算机等相关专业为一体的水面无人艇专业研究机构—上海大学无人艇工程研究院。其团队通力研发的“精海”系列无人艇，也不断在其工作领域中“建功立业”。



报告开始时罗均教授表示，他们在与中国海事局合作的过程中，发现我们国家的海图并不完整，且当时的海测船吃水较深，难以完成海岸线周围及岛礁海域的测量任务。在这一背景下，上海大学自筹经费开始了无人艇研究。由于是着眼于实际测量任务，比起外表，上海大学的无人艇更看重实际应用，他们碰到问题时便会不断的在海上进行调试。经历了立项时的强烈兴趣，瓶颈时期的动摇，上海大学无人艇工程研究院的科研人员已经更加坚定了无人技术科研事业。



接下来，上海大学无人艇工程研究院院长谢少荣教授为在场观众做了“岛礁海域无人自主测量艇关键技术及应用”的专题报告。

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海洋无人艇的研制背景

水面无人艇简称USV，它具有吃水浅，能自主航行、自主避障，雷达反射面小、行动隐蔽，自主完成环境信息感知、理解、交互、目标探测以及浅海海图测量等任务的一种水面特种机器人系统。并且水面无人艇是整合低空无人机和水下机器人跨网域的关键节点。



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美国海军无人艇主计划

美国预见到无人艇在军事上的广泛用途，提前进行规划和研究，2007年提出海军无人水面艇主计划，2013年提出美国海军无人水面艇使用方案、无人系统线路图，其中无人艇是一项非常重要的研究内容。2015年提出海上力量合作战略，在合作战略前沿里面，美国海军部长雷马布斯提出，包括美国海军、海军陆战队和海岸警卫队在内的美国海上军事力量能够独具特色的提供在全球各地的军事存在。





美军关于无人艇的研究也指出了七项核心技术：多模块、多任务；多艇的协同控制；自动部放回收技术；反潜作战技术；海上自动加油技术；通信技术；高能量动力技术。

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岛礁海域无人自主测量关键技术

谢少荣教授表示，关于岛礁海域测量有几方面的挑战：走得准，看得清，避得开。

首先，岛礁海域水流紊乱，裂流、涡流遍布，而作为岛礁海域测量用的无人艇，要求要非常高精度的来跟踪预设的测量线；其次，岛礁海域的测量，也多以声纳为主，面对复杂噪声环境；最后，无人艇在进行测量时，要面对的是动态的、静态的，水面上的、水面下的障碍物，还有船，所以避得开也是急需解决的一个挑战性的问题。

上海大学无人艇科研团队，面对挑战突破了相应的关键技术：

第一、航迹精准跟踪控制创新

上海大学经过多年研究，攻克海况对控制模型的影响和复杂干扰会导致无人艇严重偏离设定航线，实现了跟踪误差小于3米，优于国际航道一级测量规范要求的5米+5%d。

第二、稳定大视场声纳图像生成方法创新

对于搭载声纳的水下云台抗颠簸稳定控制，学习人眼控制眼球运动的视神经回路，对其主要神经环节、神经元的功能进行模拟，来控制搭载声纳的云台，从而稳定声纳图像。同时去噪方法也优于国际上四种主流方法。

第三、复杂背景下的立体组合避障创新

‍针对障碍物的误检、漏检问题，建立了多层多采样率的立体组合避障系统。针对安全避障与快速回归测线，进行了多种避障控制和导航方法的研究，解决了海洋环境中复合不确定约束和多障碍条件下的避障控制问题。

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无人艇在岛礁海域自主测量应用

谢少荣教授表示，目前上海大学已经研制了一系列“精海”无人艇。取名“精海”有两层含义：一我们是中国人，有精卫填海的典故；二是期望能精确执行海上任务。目前“精海”系列无人艇已经完成大量海上任务，填补了中国历史上很多测绘空白。



精海系列无人艇获得了上海市的技术发明一等奖，科技进步一等奖，以及中国航海学会的特等奖、一等奖，中国工业博览会的创新金奖，今年还申报了国家技术发明奖，这也是无人艇方面的第一个国家级的技术发明奖。



谢少荣教授说，他们在无人艇方面取得的成绩要感谢团队人员多年的不懈努力，也希望他们的产品能得到更多的应用，在实践中发现问题，改善设计，提高性能。

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