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水下无人系统发展概念和研究现状

数字海洋与水下攻防 2019年第3期2卷 1-6页

作者：佘湖清张斌赵加鹏中国船舶重工集团有限公司第七一〇研究所

水下无人系统在降低平台全寿命费用、减少高危作业风险与人员伤亡等方面具有先天优势,使其成为当今世界各国争相研究的热点领域。深入分析了美国水下无人系统的发展战略和现状,研究了我国水下无人系统的实际需求,提出了我国水下无人系... 详细信息

水下无人系统在降低平台全寿命费用、减少高危作业风险与人员伤亡等方面具有先天优势,使其成为当今世界各国争相研究的热点领域。深入分析了美国水下无人系统的发展战略和现状,研究了我国水下无人系统的实际需求,提出了我国水下无人系统的发展概念和思路。

关键词：水下无人系统研究现状发展思路

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水下无人系统智能化关键技术发展现状

无人系统技术 2020年第6期3卷 12-24页

作者：赵留平李环王鹏海军装备部驻武汉地区第二军事代表室武汉430064 中国舰船研究设计中心武汉430064 西北工业大学航海学院西安710072

水下无人系统是目前探索、开发和利用海洋资源的主要装备之一,也是现代海军装备的重要组成部分。随着应用需求的增加以及人工智能技术的发展,水下无人系统的智能化逐渐成为该领域的研究热点。针对水下无人系统智能化的水下通信、智能集... 详细信息

水下无人系统是目前探索、开发和利用海洋资源的主要装备之一,也是现代海军装备的重要组成部分。随着应用需求的增加以及人工智能技术的发展,水下无人系统的智能化逐渐成为该领域的研究热点。针对水下无人系统智能化的水下通信、智能集群以及水下智能仿生等关键技术,回顾当前发展现状,指出当前水下无人系统智能化亟待突破的大容量/远距离条件下的高速率/高灵敏度信息传输、水下仿生机器人智能驱动与控制、大规模协同及复杂海况下控制理论等技术难点。并对未来水下无人系统智能化的研究方向做出提高水下通信效率、加强智能化等级及开发更先进材料的展望。本研究将为智能化水下无人系统的发展提供参考依据。

关键词：水下无人系统智能化水下通信技术集群技术水下仿生技术

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水下无人系统发展现状及其关键技术

水下无人系统学报 2017年第2期25卷 44-51页

作者：潘光宋保维黄桥高施瑶西北工业大学航海学院无人水下运载技术工信部重点实验室

水下无人系统是现代海军装备的重要组成部分,是海军装备中新概念、新技术应用最为广泛的领域。文章回顾了美国制定的水下无人系统发展规划,分析了美国水下无人系统体系化、集群化以及对新概念水下无人航行器探索的发展特点;简要叙述了... 详细信息

水下无人系统是现代海军装备的重要组成部分,是海军装备中新概念、新技术应用最为广泛的领域。文章回顾了美国制定的水下无人系统发展规划,分析了美国水下无人系统体系化、集群化以及对新概念水下无人航行器探索的发展特点;简要叙述了俄罗斯、欧洲以及国内水下无人系统的发展现状,以及国内外存在的差距;最后,针对水下无人系统"自主性、互操作、数据链、多平台协同"等核心问题,指出了所应突破的技术关键。文中的研究将为我国多样化水下无人系统开发提供依据。

关键词：水下无人系统体系化集群化新概念无人水下航行器自主航行技术水下数据链通信技术

基于图神经网络技术的水下无人系统智能决策研究

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舰船科学技术 2020年第12期42卷 63-66页

作者：冯振宇彭倍王刚电子科技大学机械与电气工程学院四川成都611731

人工智能辅助决策,是实现水下无人系统集群作战应用智能化所面临的关键问题。在实际作战应用中,水下无人系统集群存在装备异构性、约束动态性、任务不确定性等问题。传统的人工智能方法难以解决状态及约束要素动态变化所导致的模型不确... 详细信息

人工智能辅助决策,是实现水下无人系统集群作战应用智能化所面临的关键问题。在实际作战应用中,水下无人系统集群存在装备异构性、约束动态性、任务不确定性等问题。传统的人工智能方法难以解决状态及约束要素动态变化所导致的模型不确定性问题。图神经网络技术是基于认知科学的连接主义人工智能方法——关系型强化学习的一种。通过构建决策图,用决策图的顶点表示无人系统集群智能决策状态及约束要素属性,用决策图的边表示各决策要素之间的逻辑推理关系属性,通过强化学习方法训练整个决策图的顶点属性、边属性以及决策图全局属性,从而通过提取决策图的属性信息实现水下无人系统的人工智能辅助决策。本文旨在探究将图神经网络技术应用在水下无人系统智能辅助决策中的可行性,对水下无人系统智能辅助决策进行图神经网络建模,构建智能辅助决策推理算法伪代码,研究基于图神经网络技术的水下无人系统智能决策的技术实现。

关键词：水下无人系统人工智能智能辅助决策图神经网络

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基于自抗扰控制的水下无人系统巡航编队研究

基于自抗扰控制的水下无人系统巡航编队研究

作者：刘翠翠天津理工大学

学位级别：硕士

水下无人系统广泛应用于水下探测、侦察等重要任务,而单一无人系统存在探测距离小、效率低等问题,难以应对目前愈加复杂的实际应用,采用多水下无人系统协同编队在港口、浅海环境下表现出了巨大的优势,其编队和巡航控制是多水下无人系统... 详细信息

水下无人系统广泛应用于水下探测、侦察等重要任务,而单一无人系统存在探测距离小、效率低等问题,难以应对目前愈加复杂的实际应用,采用多水下无人系统协同编队在港口、浅海环境下表现出了巨大的优势,其编队和巡航控制是多水下无人系统协同的最基础控制目标。然而,目前水下无人系统间的通信多采用水声、图像等方式,存在信号噪声大、观测值与实际状态存在误差等问题,且存在着复杂的地形约束,这些问题也成为了限制多水下无人系统协同的最主要因素。因此本文主要针对复杂环境下的多水下无人系统的巡航协同控制进行研究。首先,本文根据水声等水下通讯设备信号噪声大的实际情况,在考虑了PID控制器和线性自抗扰控制器(LADRC)的控制作用的情况下,设计了一个改进型自抗扰控制器。基于误差研究的基础,重新设计了LADRC的线性扩张状态观测器(LESO),改良后的LESO可以通过调整每个状态变量与其观察值间的误差关系来调整这些状态变量,从而使观测状态更为精确。仿真结果显示,经过修正后的LADRC控制器,在抗干扰性能和系统响应速度上都高于了常规LADRC和PID控制,并且在改进型LADRC控制下的系统收敛速率也比常规LADRC更高,系统的稳定性也更强。此外,由于复杂环境下,传统地形规避算法易陷入局部极小点,导致规划路径发生震荡或规划失败。为了解决这一问题,对传统的人工势场法进行了改进,设计了新的斥力函数,减少了巡航时整体编队发生的振荡问题;引入旋转势场,即当多水下无人系统受到的斥力与引力在一条直线上,并且合力几乎等于零时,对多水下无人系统施加一个垂直于斥力方向的力,使合力不为零,从而使多水下无人系统尽快跳出局部极小点。最后对多水下无人系统巡航控制进行仿真实验,结果表明该方法能够较好地实现多系统的巡航控制,相比于传统势场法,新设计的势场法不仅可以减少巡航时编队发生的振荡问题,而且还有效避开了局部极小值问题。

关键词：水下无人系统 LADRC 人工势场法编队控制巡航控制

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基于水下无人系统的电机故障诊断技术研究

基于水下无人系统的电机故障诊断技术研究

作者：李玥迪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着国家对海洋资源开发和生态环境保护的需求日益增加，水下无人航行器（UUV）已成为海洋科研、军事侦察、资源勘探、环境监测等领域的重要工具之一。UUV中的电机经常因为海洋下复杂的条件发生故障。因此，智能化电机故障诊断面临着迫... 详细信息

随着国家对海洋资源开发和生态环境保护的需求日益增加，水下无人航行器（UUV）已成为海洋科研、军事侦察、资源勘探、环境监测等领域的重要工具之一。UUV中的电机经常因为海洋下复杂的条件发生故障。因此，智能化电机故障诊断面临着迫切的需求。同时，电机在水下不方便将信号实时大量传输回主控单元，直接在边缘端计算可以及时处理电机传感器产生的数据。本论文结合边缘计算为上述问题提供可行性思路，具体研究内容包括：　　首先，利用归一化最小均方自适应滤波的对振动数据的噪声进行去除。在进行训练前，要对信号噪声和异常点进行剔除，以加快网络的收敛速度，使用NLMS实现信号去噪完成数据预处理。　　其次，结合具有注意机制的DCA连接BiGRU的小样本故障诊断方法，提出DCA-MixCNN-BiGRU故障诊断模型，此模型结构复杂，参数量大，将运行在资源条件丰富的云端。通过对所建立的模型进行训练，并在两种数据集上测试，实验结果表明，该模型的准确率大于98%。结果证明DCA-MixCNN-BiGRU故障诊断模型可以提取到更全面的特征，实现了更高的预测精度，突破复杂情况下电机故障分类不准确的问题。　　构建基于知识蒸馏构建边缘端故障诊断轻量化算法。将云端模型作为教师模型，蒸馏学生网络，提高其精度，将得到轻量化的学生模型作为边缘端故障诊断模型，该模型运行在资源受限的边缘节点上。提出一种基于知识蒸馏（KD）的新型边云协同模型训练机制，利用改进后的KD算法训练学生网络，学生网络1和2经过KD准确率平均提升了4.86%，运行时间减少约40%。　　最后，提出以数据驱动的电机健康状况监测的边云协作架构，实现网络通信及边云协同，提出了一种基于阈值的边云协同推理机制。同时，为实现电机的数据与状态可视化，分别在边缘端和本地设计故障诊断软件作为人机交互界面。通过本地故障诊断软件下载云端数据，实时查看电机运行状态，尽量避免由于电机故障引起的运行事故。

关键词：电机故障诊断信号噪声水下无人系统

水下无人系统相关课程教学中多维度思政元素挖掘与融入

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中国教育技术装备 2024年第22期 89-92页

作者：王郁茗张琦谭亮亮海军大连舰艇学院水武与防化系辽宁大连116018

水下无人系统已成为未来无人海战重要的武器平台,而水下无人系统类课程作为培养相关任职岗位海军学员的专业背景课,对学员形成无人装备、无人作战的理念及思维,奠定岗位任职理论基础具有重要作用。围绕水下无人系统相关课程知识体系,挖... 详细信息

水下无人系统已成为未来无人海战重要的武器平台,而水下无人系统类课程作为培养相关任职岗位海军学员的专业背景课,对学员形成无人装备、无人作战的理念及思维,奠定岗位任职理论基础具有重要作用。围绕水下无人系统相关课程知识体系,挖掘多维度思政元素,包括职业素养、战斗精神、保密责任三个维度,每个维度又包含多个思政要点。结合课程内容,探索思政元素的融入途径,并给出具体实施建议,为水下无人系统相关课程开展思政教育提供新思路。

关键词：水下无人系统课程思政思政元素职业素养

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水下无人系统通用质量特性工程技术发展与挑战

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电子产品可靠性与环境试验 2024年第5期42卷 1-5页

作者：汪凯蔚黄铎佳王斗辉蔡玉红工业和信息化部电子第五研究所广东广州511370 广东智能无人系统可靠性与数字化验证技术省级重点实验室广东广州511370 民用飞机及航空发动机质量与可靠性工程技术工业和信息化部重点实验室广东广州511370

通用质量特性工程技术是保障水下无人系统在复杂海洋环境下的任务出动能力、执行能力和生存能力的重要技术之一。回顾了水下无人系统的发展现状,从复杂环境适应性、智能化特征可靠性和集群化特征可靠性3个角度分析了水下无人系统通用质... 详细信息

通用质量特性工程技术是保障水下无人系统在复杂海洋环境下的任务出动能力、执行能力和生存能力的重要技术之一。回顾了水下无人系统的发展现状,从复杂环境适应性、智能化特征可靠性和集群化特征可靠性3个角度分析了水下无人系统通用质量特性技术的发展方向和面临的主要挑战,为我国水下无人系统装备通用质量特性工程技术发展提供了一条参考思路。

关键词：水下无人系统通用质量特性智能化集群化无人化发展方向主要挑战

数字孪生技术发展现状及其在水下无人系统中的应用展望

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水下无人系统学报 2022年第2期30卷 137-146页

作者：张宁郭君尹韶平高智勇中国船舶集团有限公司第705研究所陕西西安710077

为填补数字孪生技术在水下无人系统行业应用的空白,文章首先对数字孪生技术的发展历程以及国内外发展现状进行了介绍,分析了数字孪生技术的特点;其次讨论了水下无人系统数字孪生技术的内涵与关键技术,从标准体系、设计、试验、制造加工... 详细信息

为填补数字孪生技术在水下无人系统行业应用的空白,文章首先对数字孪生技术的发展历程以及国内外发展现状进行了介绍,分析了数字孪生技术的特点;其次讨论了水下无人系统数字孪生技术的内涵与关键技术,从标准体系、设计、试验、制造加工以及运行维护等不同角度对水下无人系统行业的数字孪生技术发展应用进行了展望;最后结合泵台试验给出了水下无人系统数字孪生技术的典型应用案例。研究结果可为数字孪生技术在水下无人系统行业的进一步应用提供参考。

关键词：水下无人系统数字孪生泵台