无人水面艇的作战使命和关键技术

第一篇：无人水面艇的作战使命和关键技术

第三届无人机大会征文

无人水面艇的作战使命和关键技术

徐

舸

李全国

海军信息战研究教育中心，南京 211800

摘 要平流层无人飞艇可以执行预警探测、通信中继、导弹防御和电子对抗等作战使命，能最大程度地发挥武器系统的实时信息化能力，是信息化条件下理想的海上作战平台。平流层无人飞艇主要发展先进的艇身材料技术、再生燃料电池技术、雷达天线集成技术和超低能发射/接收模块。平流层无人飞艇发展前景看好。，但仍有许多技术难题等待解决。

关键词 无人 水面艇 作战使命 关键技术

近年来，无人战车、无人战机风头频出，无人舰艇却鲜有人知。实际上，各国海军在后者的研发上同样投入了很大精力。如美国海军的“斯巴达侦察兵”、“海狐”和“猫头鹰”系列无人水面艇，以色列海军的“保护者”和“银枪鱼”无人遥控巡逻艇，法国Sirehna公司开发的Rodeur无人水面船等。美国还制定了专门的《海军无人水面艇主计划》，作为美国海军无人艇发展的指南。

无人艇的研发较无人机落后的原因，一是无人艇面对的环境更复杂。一般来说，无人机的巡航高度为几千米，飞行过程中的大气环境相对平稳。而无人艇则不一样，海浪不断地拍打，光线在水面反射造成的干扰以及近海较多的障碍物都会对传感器形成很大影响。二是在于海上目标一般距离较近，而诸如激光、红外等传感器的优势在于探测较远的目标，这又对无人艇传感系统的准确性和可靠性提出更大的挑战。无人水面艇的作战使命

同其他无人平台一样，无人水面艇主要用于执行特别危险、特别枯燥以及其他不适于有人舰船执行的任务。目前无人水面艇的发展主要侧重于军事应用，通过配备先进的指挥控制系统、传感器系统、通信系统以及武器系统，无人水面艇可广泛执行扫雷、反潜、信息作战、侦察监视、目标指示、通信中继和反恐攻击等任务。

1.1 反水雷战

无人水面艇可用于浅海和极浅水域的水雷侦察和扫雷行动。这种无入水面艇采用两台柴油机直接驱动喷水推进器，在平静水面可获得37节的最高航速，可连续工作6—7小时，其负载能力可达2吨左右。它将主要搭载在两栖舰艇上，成为海军未来制式反水雷装备的一部分。如美国洛克希德·马丁公司开发的遥控灭雷系统（Remote Minehunting System，RMS）是一种装备在水面舰艇上的高续航力、半潜式无人系统，拖曳一套水下声纳系统，可执行水雷探测与分类任务。由于是半潜式，RMS有些时候被认为是无人潜航器。美国海军已经采购6套RMS系统，装备于6艘“伯克”级导弹驱逐舰上。

另外，RMS系统还装备在美国海军的濒海战斗舰上。如配备反水雷模块的“斯巴达侦察兵”无 人水面艇以11米长的刚性充气艇为基础，执行远程施放、拖曳、回收猎雷声纳；清查航道，提供海底图像的细节；将视频图像和声呐数据传给反水雷舰，为反水雷舰艇进出港口提供港口护卫；以遥控或半自主的模式作业，并将数据实时传递出去。反水雷模块除可配备猎雷声纳之外，还可换装侧扫声纳。模块还可经过扩展，配备扫雷设备，如在两个滑撬上安装声扫和一种开环磁扫设备。承担扫雷任务的“斯巴达侦察兵”无人水面艇安装燃气轮机，以提供扫雷所需的动力。使用反水雷模块的“斯巴达侦察兵”无人水面艇最高航速为20节，可在任务海面持续作业6小时。

1.2 反潜作战

研制无人水面艇的目的是通过派遣这种无人艇最大限度的扩展海军探测敌方潜艇的能力，这种无人艇利用声纳来探测可能隐藏在海军舰船或商船周围的潜艇。美国海军希望能够拥有32艘这种无人艇，每艘无人艇配置先进的指挥和控制系统，装备先进的声纳探测任务模块。该任务模块将包括单基地声纳或拖曳阵声纳、吊放式声纳、声纳浮标以及其他声学设备作为载荷，执行反潜战任务。

近海战斗舰上的反潜战水面无人艇可以执行海上防御，通道保护，港口侦查以及保护海军水面战斗群的反潜任务等。

由于法国参与了反潜型“斯巴达侦察兵”无人水面艇的研制，法国国防采办局已授命泰利斯水下系统公司向美国提供包括吊放声纳及其绞车、核生化探测设备和避碰声纳的设备。反潜型“斯巴达侦察兵”无人水面艇可能装备于法国和意大利联合研制的FREMM级多功能护卫舰上。

1.3 支持水面舰艇作战

无人水面艇通过作战实践，可以为海上舰艇提供保护，以及在非对称战斗中应对小型舰艇的威胁。作为一种低成本多功能产品，无人水面舰艇在网络中心环境中提升了传感覆盖，并允许快速建立海战场空间优势，且降低了不必要的人员及海军舰艇的伤亡风险。美军目前正在发展一项计划，以加快向美海军舰队部署“斯巴达侦察兵”无人舰艇系统，以加强部队的自我保护作战能力，并且在作战实验中成功验证了其情报、侦察和搜索能力，以作为舰载保护系统项目的一部分。

由于无人水面艇是用特殊材料制成的，难以被敌发现，行动隐蔽，不易遭敌攻击。可以在无人水面艇上安装高能炸药（或加装遥控武器），制成海上无人攻击艇，在条件允许的情况下，选择有利时机，摧毁敌海上作战平台。

1.4 支持特种部队作战

无人水面艇支持特种部队作战，被用于执行打击海盗和恐怖分子的任务。

无人水面艇由其他空中平台和水面舰艇进行远程遥控，它们可以成为水面舰队的耳目，同样也能保卫港口和船坞。无人水面艇将大大降低部队人员执行任务时所冒的风险，可以使部队更有效地完成任务，无人水面艇还能执行一些载人舰艇无法完成的任务，可以用于水面反恐行动。它以新型低成本武器系统拓展海上巡逻区域，为舰队提供反恐怖偷袭的防御能力。

在美国海军的无人水面艇研究中，支持特种部队作战是其重要使命。如美国海军“斯巴达侦察兵”无人水面艇可用于水文调查或其它侦察和欺骗任务。该艇可以配备“海尔法”等导弹进行精确打击，协助特种部队在内陆湖泊地带作战。由于“海尔法”是一种发射后不管的导弹，特别适合装备于探测跟踪能力相对较差的无人水面艇。“海尔法”的海军型重约45千克，长度不足两米，一艘“斯巴达侦察兵”可以携带数枚这种导弹。“海上拦截者”无人水面艇，其任务包括安全保卫和公众服务，可用于反海盗巡逻、港口保安和海上油井监控。除了用于中东和索马里地区之外，该艇还 可以保护“滨水区设施„„海水淡化工厂和能源设施”。此外“海上拦截者”可通过多种手段部署，能利用舰艇和直升机部署，还可依靠降落伞空投，可到“地球任意角落”执行任务。“海上拦截者”没有装备武器，但可以追逐或是撞击海盗船，也可装备超声波发射器、强光灯、激光炫目装置和水炮等非致命武器，执行非战争军事行动。美海军另外一种比较有特点的无人水面艇就是“海狐”，也是在刚性充气艇的基础上设计，可用于蛙人探测（浅海作战时防止蛙人袭击被美国海军当作兵力保护的重要内容）、核生化武器探测、ISR和搜救。

1.5 支持海上信息作战

无人水面艇可以拓展舰载信息对抗设备（系统）战斗使用的领域，提高舰艇信息对抗能力，提高海上舰艇编队综合作战能力。如电子侦察、目标指示，水面舰艇雷达观察的距离较近，制约了舰载导弹威力的发挥。使用无人水面艇，采用无源定位引导导弹超视距攻击的方法，可提高舰载导弹的作战效能。电子干扰，利用无人水面艇隐蔽性强的特点，携带大功率干扰设备，抵近敌信息平台，采取无源或者有源干扰等多种手段，干扰其通信链路和雷达波束，成本低廉，使用方便，可以获得较好的干扰效果。除此之外，无人水面艇还能担负战场观察、通信中继、海上反辐射攻击等多种作战任务。发挥通信中继的功能，无人水面艇能够向飞机、舰艇和潜艇传输通讯信号。无人水面艇的关键技术

2.1 自主航行技术

无人水面艇通过它的控制系统实现自主航行。它的控制系统装有激光雷达、K／A频段雷达和360度宽视野立体光学系统各一部，依靠GPS导航，在执行特殊任务时可配备侧翼扫描声纳，设计人员还计划为它加装红外传感器。在实际战斗任务中，众多探测设备足以形成一帧帧清晰的图像，这样操作员就可以根据情况准确操作，整个过程与控制无人机相似。

在无人水面艇的收放领域，致力于在更高海况和航速下进行收放作业。目前考虑的方案包括采用一个拖曳体辅助无人水面艇的收放，并以自动导航和捕获系统来辅助无人水面艇与回收系统结合，对于无人水面艇的指控系统，研究方向主要是对其它无人平台的指控软硬件进行修改，以适应无人水面艇的要求。

除了对无人水面艇进行总体设计之外，为了加快发展速度，美国海军还专门出资研究解决无入水面艇的稳定、导航和避碰问题。这种系统是在舰载直升机甲板运动预报系统的基础上，结合直升机和水下无人航行器的导航和稳定系统开发。它通过处理雷达和甲板运动数据，指挥无人水面艇的推进装置和姿态控制系统作出反应，从而改变无人水面艇的稳态或航向。使其具有高航速、大负载的能力并具有优秀的适航性。同时具有最新的无人导航和自动控制能力，可以对周围360度的环境进行感知。

2.2 高能量动力源

在无人水面艇的动力方面，由于柴油机的可靠性好，油料热效率高，因而应用比较广泛。美国海军无人水面艇发动机的主要供应商是洋马海事公司。该公司提供一系列柴油机，单机最大输出功率达720马力。该公司最新型柴油机采用电子发动机管理系统监视和调节发动机转速、涡轮增压、冷却温度和节流阀，并调整电喷时间和油料流量，确保工作环境下油料完全燃烧并获得最大的燃油热效率。此外，美国还在研究一种高能量密度动力源，推进柴油机作为混合系统中的一部分，再辅以锂电池组和其它可能的动力源，为无人水面艇提供高可靠性、低维护量的发动机，保证它能够在 海洋环境和恶劣海况下,无需再加油可连续运转15天。这种高功率密度的压燃重油发动机（CIHFE），为无人水面艇提供更大航程、更高负载能力，延长其在航时间，使其获得更高的航速和燃油经济性。

2.3 三维成像技术

在自主海上导航系统中,美国将三维数字成像、人工智能和传感器融合技术集成进来，提高无人水面艇单独作业或与其它平台协作时的自主能力。这种产品使用一些CCD传感器和多维数字处理算法来决定无人水面艇所处的位置,探测和识别附近目标,并提供其它态势感知信息。“斯巴达侦察兵”无人水面艇装有光电／红外监视器、对海搜索雷达、数字图像传输系统和无人指控设施。这些设备使母舰能够通过无人水面艇获得周围的海上图像，对受保护舰艇周围的环境进行实时监视。

此外还有一种被称为VXZ成像的技术,其基础是统称“机器眼”的相关算法。根据数字摄像机提供的信息,“机器眼”能生成三维空间与目标模型。对于从不同角度获取的图像,“机器眼”能够利用视差生成的图像确定与目标的距离。

2.4 数字融合技术

无人水面艇的基本传感器包括导航和控制用的摄像机，一部导航雷达，一都全球定位系统接收器以及视距和超视距通信设备。基于传感器的自动化海上态势感知是使无人水面艇能够执行海上作战任务的关键技术。该技术原本用于陆上战斗的自动化系统，目前已成功将该技术转化应用到海军的无人水面艇上。

时至今日，无人水面艇刚步入快速发展的通道。随着技术的不断进步和作战需求的强劲推动，无人水面艇必将引起更多国家的重视，在日渐热闹的近海战场上发挥越来越重要的作用。

参考文献

①姜兰亭：《美军高空飞艇可能改变未来侦察和作战的模式》《中国国防报》2006年8月15日 第2版 ②黄小波 崔忠林：《地理信息系统技术在无人驾驶飞艇中开发应用》《信息与电子工程》 2009年第4期

③明 远：《飞艇：今日的“空中航母”》《百科知识》2008年第17期

④王凤岭：《多用途军用飞艇将迎来发展繁荣期》《新民晚报》2009年08月20 日 ⑤崔玺康：《美国军用无人飞艇的发展与应用》

⑥吕

君：《新世纪的飞艇》《航空知识》2003年第3期

作者简介

徐 舸（1956—），男，江苏盐城，教授，博士，研究方向信息作战理论与战法 电子信箱：xuge0424@163.com 联系电话：***

第二篇：无人作战飞机演讲稿

大家好，今天我给大家说的是《多架无人机协同作战智能指挥控制系统》。Ppt1：先让大家来欣赏一张图片，大家应该都认识它吧，中国首艘航母，“辽宁”号，这是网友做的中国舰载无人机，这就是我今天要说的主题：无人机，但注意无人作战飞机作为一种新型的完整空中力量系统,能够执行全面的杀伤任务而没有飞行员的伤亡, 在 飞机设计中又可以突破人的生理极限, 提高飞机机

动性能, 降低设计成本。因此无人作战飞机在未来军事力量中将扮演一个重要的角色

。Ppt2：接下来给大家简单的介绍下无人作战飞机。我们先看看它的定义，何为无人机呢？它是指，飞机平台有动力但是是无人驾驶的，能自主、可携带有效载荷完成任务的装备。它和有人作战飞机最大区别是，可以用八个字概括。即：头在天上，身在地面。何为头在天上，身在地面？就是在地面站的操作人员, 对无人作战飞机进行指挥控制, 使其达到有人驾驶的灵活性。由于空战环境的复杂性及瞬时性, 无人作战飞机执行空战作务时的快速反应能力显得尤为重要。这就要求无人作战飞机必须具备一定的自主性, 包括自主飞行及自主决策 能力, 作战指挥系统具有相当的智能与自动化程度。Ppt3：无疑，现在无人机技术最发达的国家当属美国，已经把无人机广泛的运用在其发动的局部战争中，效果不错。这里有张图表，我们可以了解一下，无人机在战争中的运用和发展。大家从表中不难看出，无人机正从过去单一的侦察任务向执行打击，侦察，空战方向发展。对未来的战争的模式带来深远的革命性的影响。这里有一段视频，讲的是代表目前世界无人机顶级水平的无人机——美军的X-47B

[X-47B是人类历史上第一架无需人工干预、完全由电脑操纵的“无尾翼、喷气式无人驾驶飞机”，也是第一架能够从航空母舰上起飞并自行回落的隐形轰炸机。我想说一个题外话。大家应该知道，美国最近实行重返亚太的战略，其中，在军事上加紧对中国的包围，提出“空海一体战”的理论，何为空海一体战，其中，无人机就在其中扮演着重要的角色。

Ppt4：在多架无人作战飞机协同攻击的作战背景下,:地面控制站必须同时控制空中的多架无人机, 而每架无人机在完成各自作战任务的同时, 必须保证与其它无人机的高度协同。这不仅对无人机自身的自主性提出了更高的要求, 无人机之间还必须具备协作性, 只有这样, 才能使无人作战飞机的效能达到有人驾驶时的水平。所以 多架无人作战飞机协同攻击的智能指挥控制系统应具有如下特点:。。。。

系统的复杂性： 系统要在地面控制站实时有效地控制多架无人机协同攻击目标 攻击决策的信息分布性：空战态势信息分布于各无人作战飞机及地面控制站, 通过对这些情报信息的共享与合理使用, 地面控制站及各无人作战飞机能够作出有效的战术决策, 实施相应的攻击行为。

控制过程的高度实时性：无人机接到任务后，自主完成攻击行为

大家可以看到，其系统的控制要求很高。运用什么样的技术可以满足和实现这些特点呢？我们先看一下什么叫Agent技术。

Ppt5：。。。显然，它的特点与上述的符合，所以将Agent技术用于多架无人机协同作战系统，能满足系统的要求。

Ppt6：我们先来了解一下Agent的一般模块

(1)知识库 用于存储Ag ent 的知识, 知识的来源有两个: 一个由用户增加, 另一个是通过学习模块的学习而获得;（2）推理机 利用已有的知识控制通讯模块、事

物处理模块和学习模块;(3)用户界面 用户可以利用该界面维护知识库(4)通讯模块 负责Ag ent 与外界(外界环境或别的A gent)的通讯;(5)事物处理模块 是Agent 要到达目标的事物处理方法模块;(6)学习模块 从Ag ent 的不断运行过程中总结经验, 为知识库增加新的知识, Agent的学习训练需要花费较多的时间，可以使用人工神经网络或遗传算法等人工智能方法，对大量的训练样本进行学习，得到所需的模型及参数 Ppt7：

其中,在参加空战的无人作战飞机群中有1架长机,何为长机，就是俗称的头。长上配有三类Agent:机上情报决策Agent、单机自主决策Agent 和机上协同决策Agent ,而其它无人机上只有两类Agent：机上情报决策Agent和单机自主决策Agent。在地面站,配备交互Agent、地面情报决策Agent和地面辅助决策Agent ,集成Agent和管理Agent充当网络服务器。

机上协同决策Agent : 空中担任指挥任务的U-CAV 长机上建立此Ag ent , 它综合各本机情报决策Agent 发来的信息, 进行全局信息融合, 得出对整个空战态势的空中全局认识。同时, 它还结合通过交互Agent 发布的操作员命令, 对己方各无人机分配目标, 制定协同战术, 并将此结果发送给集成Ag ent;

图中, 虚线表示地面站预先规划的作战方案, 实线表示实际攻击方案。系统开始工作时, 操作员通过交互Ag ent 发布命令, 3 架无人作战飞机起飞并沿事先设定的路线攻击指定目标;3 架U CAV 上的机上情报决策Agent 在飞行中不断探测外界环境, 并发布情报决策, 当一架或几架UCAV 发现新目标ADA2, 将这一情况发布给U CAV 3 上的协同决策Ag ent , 并 广播给其它UCAV 的机上情报决策A gent;长机协同决策Ag ent 迅速制定新的战术规划, 如重新判断威胁等级, 给UCAV1 分配新目标ADA 2, 并将结果发送给集成Ag ent;在UCAV1 的单机自主决策Agent 根据新的任务分配重新制定飞行、攻击决策的同时, 集成Agent 把结果发送给交互Agent , 使操作员及时了解空战态势的变化, 如果操作员对新战术不满意, 可直接给协同决策Agent 或指定的单机自主决策Agent 发布干预命令, 另外, 当地面辅助决策Ag ent 作出新的辅助决策时, 它会通过集成agent 发送给交互Ag ent , 使之成为操作员发布新命令的一项依据。假设操作员认可协同决策Ag ent 制定的战术方案, 在执行相应攻击的过程中, 上述情报探测、协同决策、自主飞行攻击决策等过程一直进行。当UCAV1 和UCAV2 均完成指定任务后, 这一结果会经集成Agent 送到交互Agent 供操作员观察, 协同决策Ag ent 则在得知ADA2 和ADA3 被摧毁后, 制定相应的协同战术, 使UCAV1 和U CAV2协同攻击ADA 1

第三篇：无人艇避障研究总结

航行器海面避障研究

一． 历史上海中航行器的导航方式 世纪，美国战略潜艇导航技术一直发展，舰船惯性技术是在不断满足潜基导弹的射程和命中精度的要求及核潜艇的隐蔽性要求而不断发展的。具有灵活性、隐蔽性,是发射弹道导弹的活动基地。世纪导航技术发展的主要方向。从总的发展趋势看可以概括为:区域冲突多极化;军队综合现代化;武器信息制导化。系统组合智能化;电子信息数字化;价格便宜小型化。操作可靠傻瓜化;测试手段现代化;维修维护模块化。与露出水面获取 GPS 定位点一样, 用有源声呐发射也会牺牲隐蔽性。但是利用声呐的回波, 可得到非常重要的导航信息。

【我得总结】导航方式多种多样，我国目前水平比较一般，跟在发达国家后面飞奔，但也是望尘莫及。导航精确确保航行器大方向准确。在大方向正确的前提下，我来进一步研究小范围突发情况如何正确避让等一系列动作的合理实施。我国无人艇有一部分安装国产北斗导航。

二． 海面海浪波动探究

自然界中的海浪是一种相当复杂不规则波动现象。由于自然条件复杂 , 加上波浪运动本身的随机性 , 到目前为止 , 有些实际问题不能单纯用数学分析方法很好地解决;并且 , 由于经济和技术等的限制 , 现场观测也会遇到很多困难 , 甚至无法实现。只有按不规则波来研究海洋 , 才能正确地描述海浪。

【我得总结】海面波浪及其形式无法预知，随机性很大。所以我决定对其进行进一步研究并且分类，逐一击破。无人艇行驶在海面上，海水波浪是一个因素，暴风雨一类天气又是一类因素，除此之外，可能还有未知情况，待进一步探究。

三． 针对海面无人艇避障方法探究（主要）

⊙ 避碰规划是高速无人艇研究领域中的核心问题之一。高速无人艇的避碰规划就是在特定的环境中给定初始位置和目标位置,按照策略无碰的从起点运动到终点,并满足一定的附加条件,如路径最短等。

⊙高速无人艇的避碰规划可以分为2类:基于环境先验知识的全局规划和基于传感器信息的局部规划。全局规划不能满足动目标避碰的要求,因为障碍物很可能出现在规划好的路径上,这样在高速无人艇的导航系统中,就需要基于传感器(多波束前视声纳)信息以在线方式进行的避碰规划。⊙无人艇动目标避碰就是基于前视声纳的实时信息,属于局部规划范畴。⊙蚁群算法: 自然界的蚂蚁群体是具有智能特点的,能够通过群体所释放出来的一种叫做信息素(pheromone)的物质,在没有任何视觉线索的情况下找到从食物源到蚁穴的最短路径。蚁群算法就是模拟自然界中真实蚁群的觅食行为而形成的一种模拟进化算法,并且该算法有一个统一的框架结构模型;其不仅具有很好的鲁棒性(Robust),良好的正反馈特性,而且具有并行分布计算的特点。因此,可以运用蚁群算法进行避碰路径的优化搜索。

⊙在复杂的海洋环境中,一般情况下高速无人艇沿着全局路径规划器规划的路径运动,当前视声纳测到障碍物,就需要启动局部避碰规划器。局部规划器首先在前视声纳视域范围内选定一个空间点作为局部规划子目标,一般选择声纳全局规划的航程点作为规划子目标点。高速无人艇当前的位置作为局部避碰规划的起点,避碰规划就在该起点与规划子目标点之间进行。

【我得疑问】前视探测器这里用的声呐，在实际应用当中，用的是声呐还是摄像头？ ⊙路径生成

现讨论二维空间的避碰规划问题。以避碰规划的起点作为原点,起点与规划子目标的连线作为x轴,建立直角坐标系xOy。将起点(xO,yO)与规划子目标点(xG,yG)连线m等分,则每个点的坐标可表示为(xi,yi),其中i=0~m。在每个等分点作x轴的垂线,就得到线段L1,L2，,Lm,再以x轴零点为起点,将每条线段进行n等分,每条垂线上就有n个点。在避障区域内,就有m，n个点

即:L1(x1,y1)L2(x2,y2)L3(x3,y3),L1(x1,yn), ,Lm(xm,y1)Lm(xm,y2)Lm(xm,y3),Lm(xm,yn)其中Li(xi,yi)表示第i条垂线上的第j点,则从起始点到终点的路径可以表示为:Path={O,L1(x1,yk1),L2(x2,yk2)，Lm1(xm1,yk(m1)),G}(ki=1,2，,n+1)避碰规划问题就是使得由该路径点序列组成的路径满足条件。由于不同路径上的相应位置的x的坐标是相同的,所以每条路径的区别仅仅在于相应位置处的y坐标不同。

【我得总结】以自我为中心，探测到障碍物后自动规划航向，简言之绕过障碍物，这种“绕”过是实时检测并且动态计算的，计算通过一个方程式构成，即上述公式，虽然难以读懂，但不难理解。⊙目标函数 讨论的动目标避碰规划路径需要满足3个约束条件:动态避碰、保持航迹和路径最短。由于避碰规划区间较短,在避碰规划周期内,假定动态障碍物做匀速运动,且速度可根据前视声纳探测的实时信息估计得到。高速无人艇保持当前的航速不变,通过选择不同的路径点即调整高速无人艇的航向来避碰。避碰规划区间内高速无人艇的航迹由全局规划器给出。

【我得总结】此类实验通过仿真可得出结论，目前对matlab了解不够，对各种各样的算法了解不精，是以后需要提高之处。

第四篇：全自主无人艇下水首航

1月20日上午，由我校自动化学院、广东工研院联合组织的“全自主无人艇关键技术创新团队”研发的HUSTER-68型无人艇和HUSTER-12s型无人艇编队首航仪式在东莞市松山湖举行。

中国工程院朱英富院士、中国机械工程学会理事长李培根院士等6位院士，我校党委书记邵新宇，哈工大、西安交大、上海大学等专家学者，广东省科技厅、东莞市科技局以及我校相关职能部门、院系、广东工研院专家等近百位嘉宾共同见证这一重要时刻。

团队首席顾问、朱英富院士宣布首航仪式正式开始。散落在湖面的5艘HUSTER-12s型无人艇快速实现从无序到有序的编队，最初排成“十”字型编队，庆贺广东华中科技大学工研院建院十周年。接着，为了通过狭小水域通道，“十”字型编队迅速切换成了“一”字编队。在巡逻过程中，编队自主发现可疑目标，一”字编队自发切换成圆形编队，对目标实施围捕。围捕任务完成后编队自动返回预先指定区域。接着登场的是面向高机动近海勘测巡逻的HUSTER-68型无人艇，侦察指令发出以后，HUSTER-68艇远程启动，进入全自主工作模式，加速驶离港口，在线规划航迹，驶向目标岛屿，进行环岛勘测巡逻，并将指定水域侦查结果实时传输回监测基站。环岛一圈以后，任务结束，HUSTER-68自动返回港口附近停泊并进入待命状态。

全自主无人艇是维护国家海洋权益、管控国家水域资源的使能工具，体现了国家蓝海战略与意志。世界各发达国家将无人艇列为无人系统发展路线图的战略核心技术。早在2014年，朱英富院士就提出了研发全自主无人艇及其编队装备、打破国外技术垄断，抢占技术至高点的构想。在朱英富积极倡导和直接指导下，我校自动化学院整合了学院在计算机视觉、计算智能、群体智能、运动控制、电力电子等多个优势学科方向的教师，形成了一支由“千人计划”“杰青”“长江学者”“万人领军”“优青““青拔”等高层次人才组成的创新团队。依托我校广东工研院，在“珠江人才计划”大力支持下，自2016年以来，团队先后克服了“看不清”“识别慢”“走不直”“颠簸大”“易掉队”等技术难题，实现了在复杂水域环境场景解析与目标实时识别、无人艇智能控制、自主导航与避障、无人艇机构综合、无人艇编队构型调控技术和无人艇群集协同作业等突破性进展。团队涌现出2017年全球高引科学家一名，成果入选Nature Physics研究亮点。团队的研究成果对于提高我国海洋装备制造水平，实现蓝海战略具有重大意义。

首航仪式由自动化学院教育部青年长江学者张海涛教授主持。自动化学院院长曹治国介绍了研究过程与成果，广东省科技厅基础处钟自然调研员代表广东省科技厅致辞祝贺。《光明日报》《南方日报》等媒体予以关注。

第五篇：常规变电所无人值班改造的几项关键技术

常规变电所无人值班改造的几项关键技术

作者：陈火成 丁书文 日期：2004-12-29浏览次数：148

常规设计的有人值班变电所要改造为无人值班的变电所，需要解决几项关键技术。1 无人值班变电所改造的主要内容

常规变电所改造为无人值班变电所运行，首先要对一、二次设备进行改造，使之适应无人值班运行要求。

1.1 一次设备主要改造及技术要求

①断路器的改造：主要要求是能实现遥控操作功能，并提供可靠的断路器位置信号。对使用年久且性能不能满足电网运行要求的6～35kV油断路器动作要求，应以性能好、可靠性高、维护量小的无油设备(如真空断路器或SF6 断路器)来代替。断路器辅助触点改造为双辅助触点接线以防信号误发。

②高压开关柜的改造：完善机械防止误操作措施；完善柜间距离，要求隔离物起绝缘支撑作用，要具有良好的阻燃性能；加强母线导体间、相对地间绝缘水平；改造高压开关柜中的电流互感器，使之达到高压开关柜使用工况绝缘水平、峰值和短时耐受电流、短时持续时间的要求。

③过电压保护设备的改造：如对变电所6～35kV中性点加装自动跟踪、自动调谐的消弧线圈；为减少变电所的运行维护工作量，降低残压，防止避雷器的爆炸，变电所6～35kV避雷器宜更换为无间隙金属氧化物避雷器(MOA)。

④主变压器有关辅助元件的改造：改造中性点隔离开关及其操作机构，能实现遥控操作；对有载调压分接开关实现当地和远方遥调操作；实现主变温度远方测量等。

1.2 二次设备改造内容及要求 控制回路的改造要能适应无人值班需要，主要有以下要求：

①断路器控制回路改造后，要简单、可靠、无迂回接线。

②断路器控制回路断线、失去控制电源时应实现远方报警，并保留控制回路故障信号。③保护回路单独设有熔断器的变电所，保护回路直流消失后，能远方报警。

④重合闸装置要实现自动投退，在遥控和当地操作合闸后，重合闸电源应自动投入，重合闸放电回路自动断开。在遥控和当地操作跳闸后，自动退出重合闸电源，同时重合闸装置自动放电。根据需要实现重合闸后加速和一次重合闸。

⑤低频减负荷装置或其它系统稳定措施装置动作跳闸时，应自动闭锁重合闸。

⑥取消断路器位置信号灯的不对应闪光功能，信号灯具改为发光二极管等节能型灯具。⑦加装遥控与就地跳、合闸闭锁回路。

⑧中央信号装置有关回路作相应改造。二次设备改造方案的选择及确定

对常规变电所进行无人值班改造，总的指导思想是“安全、可靠、实用、经济”。二次设备改造任务重，改造难度大，需要对一些关键技术进行探讨，寻找恰当的解决方法。下面介绍几种典型的二次设备改造方案。

2.1 断路器的控制与继电保护合一的改造方案

改造时保留有全部保护设备，取消控制屏(集中控制台，集中控制柜)，将断路器控制回路、控制设备安装到保护屏适当备用位置。这种方案将会取消控制屏上的全部光字牌信号、测量仪表和音响信号。为满足当地操作及改造过渡期内变电所运行操作人员对设备状态的监视要求，增设一套RTU当地工作站及显示设备。在显示器上显示有关一次接线图，测量信息，事故及预告信息。采用这种改造方案，可以简化二次回路接线，减少大量控制电缆，减少回路中的触点，提高二次设备的运行可靠性。这种改造方案适合于由弱电控制，集控台、集控柜等多台设备组合的控制回路改造。

变电所改造一般采用常规的RTU装置。变电所无RTU装置的可采用性能较好的分布式分散安装的RTU遥测交流采样，各RTU之间通信连接。变电所已有RTU装置的，在原装置中扩大功能，增加RTU容量以满足无人值班改造信息量的要求。

2.2 只改造二次回路接线方案

这种改造方案保护设备、控制设备全部利用。在改造中根据无人值班变电所的技术要求，改造二次回路中的部分接线，如断路器控制接线改接，重合闸接线改接，以及信号改接等；增加和更换部分继电器，使其具备无人值班变电所的技术要求。这种方案，改造量最少，二次回路变动量小，是采用电磁式继电器保护变电所的最方便、最经济的改造方案。变电所的RTU装置采用常规远动设备。

2.3 二次保护设备全部更新的改造方案

对于运行年限较长的变电所，在方案设计时可根据无人值班改造的技术要求，全部更新变电所二次及保护设备，采用目前国内较先进的综合自动化装置。这种改造方案投资较大，一般只适用于变电所相对陈旧，原有的二次回路已达不到安全要求的情况。

实现远方监控 3.1继电器的更新

根据传统变电所无人值班改造的实际情况，也为确保“四遥”功能的实现，改造中要将保护及自动装置中的电流、电压、时间、信号、重合闸等电磁型继电器全部更新为静态继电器。由集成电路构成的静态继电器与原电磁型继电器相比具有整定直观、功耗低、动作迅速、精度高等优点，而且电流、电压继电器增加了直流辅助电源，可以通过电源监视灯对继电器的正常运行进行监视，从而大大提高了保护的可靠性与速动性。特别是信号继电器既有电保持，又有磁保持，信号记忆可靠，还增加了多组动合触点和电动复归圈。保证了“遥信”功能及信号继电器遥控复归的实现。

3.2 远控和就地操作转换

变电所实现无人值班，要方便设备检修和事故现场的紧急处理，就必须要实现远控及就地控制两种方式操作，因此要拆除原有的KK控制开关，在回路中增加具备“远控”和“就地”转换功能的QK切换开关，在正常情况下，无人值班变电所所有运行或备用状态的断路器，必须置于“远控”位置，由监控中心值班员进行远控。设备检修时，需要将停电设备置?quot;就地“位置，并按照调度命令进行红绿灯附带的分合闸按钮就地操作断路器。设备检修结束送电后，操作运行人员必须将”就地、远控“切换开关置于”远控“位置。

跳、合闸回路的监视问题

大家知道，红绿信号等除反映断路器的实际位置以外，还担负着监视跳合闸回路是否正常的任务，虽然变电所内可以通过红绿灯来实现跳合闸回路的监视，但却无法从远方进行监视，为此在控制回路中加装了跳闸位置继电器TWJ和合闸位置继电器HWJ，只要HWJ及TWJ的两副常闭触点同时闭合，就说明跳闸回路有问题，需要到现场检修。

信号的遥信问题

常规变电所要进行无人值班改造，则原理通过中央信号及光子牌反应的各类预告信号就必须要具备遥信功能。同时，继电器动作以后，必须能够在监控中心进行遥控复归。因此，信号继电器的遥信问题以及信号继电器的复归问题也就成为突出的关键问题，在改造中应当加以重视。

5.1遥信的实现

变电所原中央信号解除以后，为正确反映所内所有异常及事故信号，就必须将上述信号通过继电器触点提供给远动遥信装置以实现遥信功能。按照无人值班的要求在反映具体保护动作事件的同时，变电所任何一套保护装置动作及异常都要启动变电所的遥信事故总信号，以提醒监控人员及时处理。针对这一要求，将信号继电器全部更换为带有电动复归线圈及多组动合触点的静态集成继电器。每只信号继电器单独提供一对空触点以反映具体保护动作事件，另外每只继电器都提供一对空触点并将这些空触点并联在一起以反映事故总信号。断路器的实际运行位置采用开关的辅助触点来反映。

5.2信号继电器的复归

信号继电器更换为静态继电器以后，其内部带有电动复归线圈。这样既可以通过信号继电器上的复归按钮就地复归，又可以通过将所有信号继电器的电压复归线圈并联后与监控屏遥控执行屏上信号复归继电器的常开触点串联起来，实现全站信号的遥控总复归。使得无人值班变电所的信号复归问题得以解决。

环境控制问题

对于无人值班变电所，身处远方的调度人员总希望能看一看变电所现场会有什么动静，例如起火、防盗、漏气等，这些”四遥“功能就不能帮助我们解决。而现代的图像处理技术、数字信号远传技术已使现场”遥视"成为可能。遥视是指通过变电所现场的诸摄像机将现场的景象视频信号汇集到多媒体计算机中，将视频信号转换成数字信号，再经过压缩处理，即可将一帧一帧的图像经过调制解调器或网卡通过各类通道(普通电话线、微波、扩频、光缆等)送往任意远的调度中心，经过解调、解压即可重现变电所现场景象。遥视不仅能在调度中心观看到现场的实景，而且还应具备警戒甚至必要时能启动安全设施的功能，如启动消防系统、排水系统、以音响警告非法闯入者等。现在，图像信息数字化是图像信息智能化就变得较为容易，例如我们可以让遥视系统中的任一个或任几个摄像机在某个时段设定为监视方式，即监视有人活动的场景。而在另一段(例如值守人员下班，现场无人)设定为警戒方式。此时设在现场的监控微机就进入警戒程序。即不断比较每一个摄像机摄取的相邻两帧图像是否有变化，若无变化就表示现场无事，若某一时刻突然发生变化，这就意味着现场闯入了不速之客，或是冒烟、冒气或是起火了。此时计算机立即存盘(录象)，并向调度中心报警，传送现场图像。调度中心也同时进行录象，并标定时间。

结束语

通过实践，变电所实现无人值班，其优越性可大致归纳为：①传送负荷和限电速度快，电压调整迅速，从而改善电网电压质量，稳定电网运行，提高无功管理水平；②预防事故，加快事故处理：由于预告信号、事故信号、各种越限信号提供调度员分析，可以及时采取措施预防事故发生，事故掉闸后，调度员直接判断并做遥控操作，加快事故处理，可避免事故扩大，缩短事故处理时间；③大量节省人员，提高企业劳动生产率；④遥控由调度员直接执行，无中间环节，不易发生误操作。