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,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,汇报单位：武汉理工大学 2012年5月28日,无人高速巡航搜救船,船型特点：无人驾驶 、高速、三体船,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,2,无人高速巡航搜救船,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,3,高精度多点搜救技术研究 搭载、遥控及自动施放搜救设备技术研究 自主循迹宽域巡航技术研究 智能导航和避碰技术研究 网络化管理和调度技术研究,功能定位：海上日常巡航、海难事故辅助搜救,主要研究人员介绍,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,4,汇报内容,1.国内外无人船技术现状及发展趋势分析 2.无人船多功能应用模块展望 3.无人高速巡航搜救船船体设计 4.自主巡航与救助智能控制系统设计 5.工作总结与研究规划,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,5,1.国内外无人船技术现状及发展趋势,无人驾驶船最早见于上世纪五六十年代出现的靶艇或扫雷艇，但仅限于在有人平台的遥控范围内进行水面作业。随着卫星定位与通讯技术、自主导航技术以及智能规划和控制技术的进步，作为海面任务平台无人艇的使用范围已拓展至远程海域。 美国、以色列、日本、英国、法国等海洋强国开发了多种远程无人艇平台，进行情报搜集、扫雷、电子战、搜索以及运输等多种军事任务。,海上猫头鹰 斯巴达侦察兵 “保护者”无人水面艇,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,6,1.国内外无人船技术现状及发展趋势,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,7,1.国内外无人船技术现状及发展趋势,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,8,1.国内外无人船技术现状及发展趋势,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,9,水面高速无人艇方面的研究目前国内还处于起步阶段 1972年中华造船厂曾经建造了一艘无人遥控扫雷艇。 2002年我国某修理厂将一艘退役导弹快艇改装为无人遥控靶船。 以上无人船技术相对比较落后，无法满足现代智能巡航和测量船需要,1.国内外无人船技术现状及发展趋势,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,10,国内对远程智能无人艇的研究起步较晚，中国第一艘无人驾驶海上探测船“天象一号”为北京奥运会的青岛奥帆赛提供气象保障服务。,1.国内外无人船技术现状及发展趋势,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,11,1.国内外无人船技术现状及发展趋势,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,12,目前，从所见报道分析，我国对智能水面无人艇的探索还处于起步阶段，尚未进行系统的研究，特别是在智能、高速、无人等方面的集成，还仅仅停留在遥控艇的研制阶段，在真正意义上的自主航行、智能、水面高速、无人艇技术研究方面，与欧美有着非常明显的差距。 因此，有必要进行智能水面高速无人艇的前瞻性技术探索和研究。,2. 无人高速船应用模块展望,海上巡航应用实现无人船的海上执法和维权功能,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,13,2. 无人高速船应用模块展望,海上巡航应用 海上测量应用 航道高精度无人测量模块,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,14,2. 无人高速船应用模块展望,海上巡航应用 海上测量应用 海难事故辅助救助应用,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,15,2. 无人高速船应用模块展望,海上巡航应用 海上测量应用 海难事故辅助救助应用 其他应用 辅助海洋资源勘探和开发 海上生态环境监测功能 军事侦查和作战功能 ,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,16,研究目标与难点,目标：在低成本的基础上，通过岸基-船基的通信、控制系统对一定数量无人巡航搜救船的管理，实现全天候海域监管网络化、巡航搜救智能化、多点覆盖机动化，从而有效提升海事巡航搜救能力和效率，为“航行更安全和海洋更清洁”作出重要贡献。 难点： 船型设计 智能控制,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,17,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,本船型线技术特点 超高速船体型线 三个船体均为尖瘦细长的船体， 这种船型构造会产生很小的兴波阻力，拥有像单体船一样的快速性。 优良的耐波性能（宽阔的甲板面积） 良好的稳性和操纵性 三体船型的复原力矩（或力臂）大，稳性好。船的储备浮力大，破舱后不会出现翻沉的危险，抗沉性好。该船型具有三个滑行支撑点，航行时航向稳定性好。 优越的经济性,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,18,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,设计步骤,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,19,仿真,优选,试验,运用CFD有限元软件FLUENT估算三体船模型的阻力情况,制作三体船模型并进行阻力试验，得出主体、片体的优化布置，以及阻力曲线,根据试验和仿真结果得到最优的主体片体布置方案，并选择推进效果最佳的主机和喷水推进器,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,船模实验模型设计采用缩尺比模型（比例为1：4）,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,20,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,船模实验模型设计采用缩尺比模型（比例为1：4）,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,21,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,船模实验中国特种飞行器研究所拖曳水池 三体船模型的片体前置、片体中置、片体后置，片体布置在近船位、中等距离和远船位，以及满载吃水、轻载吃水这332种独立条件相组合共18种工况下，测量在不同航速下的模型船航行姿态角、阻力以及升沉。,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,22,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,船模实验,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,23,中国特种飞行器研究所拖曳水池,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,船模实验,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,24,中国特种飞行器研究所拖曳水池,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,船模实验,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,25,中国特种飞行器研究所拖曳水池,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,船模实验,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,26,中国特种飞行器研究所拖曳水池,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,船模实验,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,27,中国特种飞行器研究所拖曳水池,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,船模实验结果分析 观察试验所得曲线可知，各工况下片体位置前置时的阻力比其它各工况都小。由于此三体船首部尖廋使得船舶的浮心靠后，综合考虑船舶浮心，重心位置。选择片体中置（即片体尾部与主体平齐）。,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,28,不同工况下设计排水量船模阻力比较曲线,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,外观设计(1),无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,29,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,外观设计(2),无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,30,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,外观设计(3),无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,31,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,32,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,外观设计终稿,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,33,外观设计终稿,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,34,外观设计终稿,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,35,外观设计终稿,3. 无人高速巡航搜救船船体设计,终稿,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,36,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,功能特点（高海况条件下） 高精度智能导航 无人自主巡航 多点搜救 安全避障（自动与人工规避） 执法取证（视频监视） 紧急人工遥控干预 网络调度与管理 ,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,37,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,控制系统功能模块框架,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,控制系统功能模块框架,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,控制系统功能模块框架,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,无人高速巡航搜救通讯网络特点 跨地区、甚至于跨国家的大范围通信 无线的、移动的通讯方式 高可靠性的通讯方式 较大带宽和速率的通信网络,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,现有无线通信方式比较,通信解决方案,海事卫星通信 3G-北斗卫星融合 专网,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,海事卫星通信接口,海事卫星通信网络结构图,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,3G通信接口,3G通信网络结构图,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,北斗卫星通信接口,北斗卫星通信网络结构图,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,控制系统功能模块框架,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,控制系统硬件 基于先进的嵌入式系统开发技术,船端控制主机,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,船端控制主机硬件： 嵌入式系统设计 ARM Cortex-A8 Core + TMS320C64X DSP Core 模型船EPCS-9000 船端控制主机软件操作系统： Vxworks Linux Windows CE uC/OS-II,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,船端控制主机总体设计,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,研究内容 高精度智能导航 多点搜救与路径规划 自主循迹宽域巡航 自主避碰专家系统,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,50,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,高精度智能导航,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,多点搜救及路径规划,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,自主循迹宽域巡航,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,自主避碰专家系统,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,ARPA 雷达,4.自主巡航与救助综合控制系统设计,监控中心 远程集中监控与调度系统,网络化管理与智能调度,工作总结,无人高速巡航搜救船设计工作 船舶型线设计 总布置设计 外型外观设计 船模阻力试验 无人高速巡航搜救船的综合控制系统设计工作 功能框架设计 硬件方案设计 智能控制方案设计：高精度智能导航、多点搜救与路径规划、自主循迹宽域巡航、自主避碰专家系统、网络管理,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,56,研究规划,分阶段进行 第一阶段 演示模型船（模型船长度不小于3m，以上技术指标均能在该模型船上进行功能实验与演示） 课题研究报告一套，包括方案设计报告、实验报告、设计资料等； 专利申请：发明专利2项、实用新型专利2项、外观设计专利1项。 第二阶段：实船研制,无人高速巡航搜救船前期研究汇报暨无人多功能海事船研发规划,57,汇报结束 请各位专家提出宝贵意见,汇报单位：武汉理工大学 2012年4月28日,
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