水质监管船的无人驾驶技术研究.pdfVIP

互联网+技术 水质监管船的无人驾驶技术研究 文1陈玲 孟巧 周陈炎 袁萍 摘要：为解决水域环境更加复杂的水质监管问题，抓住现有水质监测装置智能程度不高，综合性不强，效率与质量无 法并存等缺陷。考虑采用水质监管无人船代替人力进行操作，完成了水质监管船的整体设计方案，重点围绕水质监管 船的无人驾驶技术展开研究，确定采用GPS定位系统与INS惯性导航系统相结合的组合导航定位模式，同时采用RRT 路径规划算法实现路径规划。只有落实无人驾驶技术的真正应用，才能推进水质监管船实现彻底解放人力的同时大幅 提升水体检测的效率与质量，促进水环境的可持续发展。 关键词：无人驾驶；GPSINS惯性导航；路径规划 一、引言 国麻省理工学院研发出“ARTEMIS”无人船，基于设置 随着国民经济的发展，水环境问题日趋严重。《江 的导航系统和控制系统，配备诸多传感器，实现水体数 苏省水污染防治条例》已经于2021年5月1日起正式据的检测与反馈。英国普利茅斯大学某研究单位设计 施行，条例将水环境保护工作作为政府的重点工作内容 研发的“Springer”号[21,即使在CPS信号丢失的情况下 之一，明确保障水污染防治的财政投入，完善水污染防 仍然能够完成导航任务，完成沿海水域的水体数据检测 治制度，研究解决水污染防治重大事项。可见水环境保 与反馈。我国自然资源部研究开发的“USBV”号131, 护越来越受到国家重视，水环境监测作为水环境保护的 上海大学研发的无人船可以实现深水区域的作业检测。 重要环节，对于水域的科学管理发挥着重要作用。 可见，目前无人船已经成为各国在水域作业方面研究的 进人21世纪，世界各国均对水质监测领域开展深 重点。 人研究，美国已经建成了覆盖全国水质的自动化监测系 二、水质监管船的整体构成 统，实现了水质的实时监测和污染的预警功能。澳大利 水质监管船主要由双体船、航行控制系统、无人机 亚在其国内建立了水质监测网络系统，基于系统实现了 系统、水体监测系统、无线通信系统、地面站监控装置 对水质的实时监测管理。日本已经完成自动水质监测站 等组成。该水质监管船可实现自主航行，通过CPS定位 点建设，站点共计一百六十多座。国内水质监测系统的 导航技术，结合INS惯性导航系统进行导航定位，采用 研究工作也是蓬勃发展，目前已经基本建立起水质监测 RRT路径规划算法进行路径规划，利用船上的图像识别 网，能够实现对主要流域的水质监测管理。 装置可以实时采集水域环境的影像。水质监管船的动力 同时国内外加强研发针对水质监测的无人船系统， 装置位于船体尾部，采用常规动力双螺旋桨的推进方式， 进一步提升水质监测的时效性和科学性，多家单位也已 以电力为动力，能源环保。水质监管船通过水体检测系 完成应用于水环境监测领域的无人船的设计与建造。美 统实现对监测水域的水体检测，通过无人机配备实现对 无线通信系统 主控系统 无人机系统 图像识 别装 双体无人船 动力装置 图1水质监管船的主视图 基金项目：江苏省高等学校自然科学研究面上项目（21KJD580003），南通市市级科技计划项目（JCZ20181 ）。 陈玲（1988.10-），女，汉族，江苏南通，硕士，讲师，研究方向：船舶总