海洋动态环境感知与机器人自主巡逻

The marine unmanned surface vessel (USV) is a robot system with abilities of autonomous planning, driving and navigation, which can perform various tasks autonomously, including environmental perception and target detection. From the perspective of meeting strategy of China’ border patrol, maritime special duties and unmanned combat development, this project does research on multiple USVs applied for independent patrol in complicated maritime space, develops the theory and key technologies researches of multi-source sensor information fusion, network system modeling and networking of the USV system and autonomous planning of USV formation and strives for breakthrough and innovation in basic theory and key technologies of marine robots’ perception, communication and formation control in order to provide technical reserves for our country’s unmanned equipment development and a strong guarantee for our country’s border security system construction.

海洋无人艇是一种具有自主规划、自主行驶和航行能力，并可自主完成环境感知、目标探测等任务的机器人系统。本项目从满足我国边防巡逻、海上特种任务和无人作战发展的战略角度出发，以复杂海域自主巡逻的多无人艇系统为研究对象，开展复杂动态海洋环境下多源传感器信息融合、多海洋无人艇系统的网络系统建模与组网和海洋无人艇编队巡逻自主规划等理论和关键技术问题的研究，力求在海洋机器人感知、通信和编队控制基础理论和关键技术上有所突破和创新，为我国海上无人化装备的发展提供技术储备，同时为我国边防安保体系建设提供强有力的保障。

项目总体按计划执行，本项目从满足我国边防巡逻、海上特种任务和无人作战发展的战略角度出发，以复杂海域自主巡逻的多无人艇系统为研究对象，开展了复杂动态海洋环境下多源传感器信息融合、多无人艇系统的网络系统建模与组网以及无人艇应急救援实际应用等理论和关键技术问题的研究与实践。.在复杂动态海洋环境下多源传感器信息融合方面，项目提出并建立了一种复杂海况下基于三维激光雷达的实时目标检测、识别和跟踪系统。系统为了提高算法的综合性能，将激光点云映射到不同的维度空间进行处理，其中目标检测和目标跟踪在二维空间进行，目标识别在三维空间进行，最终使算法在效率和识别准确性之间达到了平衡。.在面向巡逻任务的多无人艇系统的网络系统建模与组网研究方面，项目以复杂环境下的多USV系统协同搜索问题为研究背景，将复杂环境下的多USV系统协同搜索问题逐一划分为USV 抗干扰航行控制、多USV协同体系结构、海上复杂任务环境与多USV系统建模、多USV协同搜索策略等几个子问题，针对上述各个子问题分别展开研究和技术攻关，并设计仿真实验进行相应的验证，最终实现复杂环境下的多USV系统协同搜索问题的解决方法。.在无人艇应急救援实际应用方面本项目所研制的无人艇在“桑吉”号油轮碰撞爆燃事故后的应急响应任务中发挥了重要作用。项目组利用无人艇对“桑吉”号油轮沉没核心海域进行油膜采样、溢油分布状况等针对性的监测工作；确定了“桑吉”轮沉没地点的精准GPS位置并获取沉船姿态信息及沉船点四周海域地形地貌等信息。这次救援行动为航运史上首次大规模凝析油泄露事件评估和处置提供了重要数据支持同时也是我国首次采用无人艇这一新技术手段完成海洋灾难环境下的应急探测任务。