随着国防部 (DoD) 在未来 25 年(2007 年至 2032 年)开发和使用日益复杂的无人系统部队,技术人员、采购官员和作战规划人员需要制定一个清晰、协调的无人系统技术发展和过渡计划。随着本文件的发布,UAS、UGV 和 UMS(定义为无人水下航行器 (UUV) 和无人水面航行器 (USV))的单独路线图和总体规划已被纳入全面的国防部无人系统路线图中。这份综合无人系统路线图是未来优先考虑和资助这些系统开发和技术的计划,从而确保国防部投资的有效回报。根据战略规划指导 (SPG),其总体目标是指导军事部门和国防机构以逻辑和系统的方式将适用的任务能力迁移到这一新型军事工具上。本路线图重点介绍了各种无人系统在技术和操作上支持的最紧迫的任务需求。在优先考虑未来无人系统技术的研究、开发和采购时,应考虑以下列出的这些需求,以确保国防部的投资获得有效回报。
涉及多个水下航行器与海底节点的海洋观测系统对更好地了解海洋起着重要作用,而水下无线通信对于海量数据交互至关重要。与声学等方法相比,具有带宽和综合作用距离的光通信是首选方法。然而方向性的存在使得光学方法难以使用,特别是当收发器配备在动力航行器上时。本研究提出了一种水下自由空间光通信信息传输方法。研究并建模了水下光传输特性、光电信号处理和调制解调算法。提出并仿真了实现水下自由空间光通信的新方法。开发了包括自由空间光发射器和接收器的原型机,并进行了不同场景下的测试,观察到的结果包括:(1)使用最少数量的LED,达到了空间均匀照明的效果,发射机覆盖范围达到160°。 (2)当发射机功率为10W,通信速率为1Mbps时,最大通信距离可达13m。
在此背景下,通过相关研究项目和创新活动来增强影响力和成果非常重要。2020 年,NTNU AMOS 的科学家与研究员一起,在确保几个为期 5 至 8 年的大型研究项目资金方面发挥了重要作用,例如:• SFI Autoship:将有助于挪威参与者在开发安全和可持续运营的自主船舶方面发挥主导作用。• SFI Harvest:可持续生物海洋价值创造技术。开拓低营养渔业——释放蓝色生物经济潜力的创新。• SFI Blues:使挪威工业能够创造新型浮动固定结构,以满足可再生能源、水产养殖和沿海基础设施的需求和要求。• FME NORTHWIND:将走在最前沿,致力于创新,使风力发电更便宜、更高效、更可持续。 • NTNU VISTA 海底自主机器人操作中心 (CAROS):旨在成为世界领先的自主水下机器人操作研究中心,重点关注驻留和协作自主水下航行器 (AUV),这些航行器由海底对接系统支持,用于能量充电和通信。
洛克希德·马丁公司给这个团队下达了以下指令:“ExPO(行星海洋探索)系统(客户)计划在未来探索木卫二的海底海洋。”这是一项 A 阶段研究,旨在评估自主海底任务的可行性。这项研究将模拟团队预计将面临的一些关键电信挑战。这次探索任务将面临光时通信挑战、协调深空资产挑战和水下挑战。目前没有现有的导航辅助设备。唯一可用的资源将是轨道中继卫星,允许在车辆浮出水面时在规定的时间进行定期数据传输。除了在地面站和车辆之间中继上行/下行数据外,该轨道器没有其他功能。“提供早期能力的演示,为未来的木卫二探索任务做准备。本次演示将以地球为基础,并将成为外星飞行器操作概念的技术演示。构建一个探索 AUV(自主水下航行器),以在静止的水体中搜索、识别和报告多个感兴趣的物体。报告水体中已识别物体的相对位置和每个物体的下行图像数据。轨道中继卫星将允许有限的数据传输。本次演示仅允许 3 个上行/下行窗口,每个窗口持续时间为 5 分钟。这些窗口将在任务执行开始时、任务执行 20 分钟后和任务执行 40 分钟后出现。您将无法根据当前下行窗口的数据上传数据。从设置、执行到拆卸的任务操作必须在 90 分钟内完成,执行时间为 60 分钟。”解决这个设计问题将增强洛克希德马丁公司对自主水下航行器的知识体系,特别是此类航行器在复杂水下环境中航行的能力。该团队需要以 5000 美元的预算设计和创新这个问题。
研究机会:“无人水下航行器动力和推进系统” I. 简介 本公告描述了海洋工程和海洋系统技术领域,名为“无人水下航行器动力和推进系统”,属于 N0001424SB001,是海军和海军陆战队科学技术 FY24 长期广泛机构公告,可在 https://www.nre.navy.mil/work-with-us/funding-opportunities/announcements 找到。提案的提交、评估以及研究补助金和合同的发放将按照上述长期广泛机构公告中所述进行。本公告的目的是引起科学界对 (1) 将要研究的领域、(2) 计划于 2024 年 3 月 4 日举行的行业日,以便对这个领域感兴趣的人进行对话,以及 (3) 提交白皮书和完整提案的计划时间表。II.主题描述 提议的主题将探索和利用缺乏能够在长距离内以各种速度有效工作的水下推进系统。特别是,这项工作对能够在低速和高速之间转换的推进系统感兴趣,包括随时停止和重新启动的能力。其他所需特性将在活动中简要介绍。该计划将寻求支持以所列方式推进水下航行器的系统的开发和演示的技术和系统。行业日将提供进一步的任务概况详细信息。背景:部署的无人水下系统在执行任务时需要越来越高的耐力和机动性。Echidna 创新海军原型 (INP) 计划有几条努力方向,其中一条侧重于动力和推进。另一条侧重于材料科学,因此未来的表演者还应考虑材料对拟议工作的重要性。海军研究办公室正在寻找创新的设计和概念,以便通过能量收集、存储和管理以及有效利用可用电力来实现极长时间的任务。
又一年过去了,ICh 又一个新的 vdI 特别版!今年,我们与 INC 编辑团队合作,浏览了过去几个月的大量文章,并专门为我们的会员整理了一个新的 VDI 特别版;充满有趣和令人兴奋的主题,以一种近乎有趣的方式向感兴趣的读者传达英语世界的技术和科学术语。例如,这一次,我们可以拿出一篇文章“Clean2antarctica”,报道南极洲之旅。它的特别之处在于:作为旅行车辆的太阳能卡车是由回收的塑料废物制成的。此外,今年的“派克峰”独家版本提供了关于世界上最困难的比赛之一的令人兴奋的报道,并试图不仅用电动赛车迎接这一挑战,而且最终登上冠军领奖台。另外一个亮点是文章“绘制深渊图”,该文章介绍了具有深海能力、自主操作的水下航行器的建造,这些航行器是作为 XPrIZe 基金会组织的竞赛的一部分而设计和建造的。对于历史人物的粉丝,我们在“历史”系列中介绍发明家尼古拉·特斯拉。当然,还有流行的“实验室报告”和
用于为海洋中的无人水下航行器 (UUV) 或自主传感系统提供动力的热梯度能量产生技术主要处于研发阶段或以有限的规模商业化应用,而盐度梯度能量产生技术尚未得到充分研究。对适合长期部署的自供电 UUV 的需求日益增长,需要进一步研究小规模海洋梯度能量系统。在本研究中,我们对利用海洋热梯度或盐度梯度能量为 UUV 提供动力进行了全面的回顾,重点关注滑翔机和剖面浮标。基于相变材料 (PCM) 的 UUV 热梯度能量系统无法提供为自主传感系统提供动力所需的能量,因为这些系统的能量转换效率低。除了通过开发更高效的机电系统来降低能耗之外,增强 PCM 的热导率还可以通过提高 UUV 的发电率来帮助应对这一挑战。其他一些新兴技术,如热电发电机、形状记忆合金和小型热力循环系统,已显示出为 UUV 提供动力的潜力,但它们仍处于实验室测试或概念设计阶段。基于盐度梯度、反电渗析和压力延迟渗透的最先进发电技术在经济上仍然不适合大规模部署,主要是因为在恶劣的盐环境中运行所需的组件成本高昂。我们的可行性评估表明,现有的盐度梯度发电技术不能直接为公海中的 UUV 提供动力。
土星最大的卫星之一土卫二拥有广阔的地外海洋,这片海洋正日益成为未来探索假定生命的研究计划的热点。本文提出了一种针对土卫二外海洋的新型生物探索概念设计,根据最先进的传感器和机器人平台(陆地深海研究中使用的技术),重点研究各种尺寸的生物(从单细胞到多细胞和类似动物)的假定存在。特别地,我们专注于基于光声成像和被动声学以及分子方法的直接和间接生命探测能力的结合。这种以生物为导向的采样可以伴随同时进行的地球化学和海洋学测量,以提供与外海洋探索和理解相关的数据。最后,我们描述了这种多学科监测方法目前如何通过有线(固定)观测站及其相关的移动多参数平台(即自主水下和遥控航行器,以及爬行器、探测车和仿生机器人)在陆地海洋中实现,以及如何将其改进的设计用于外海洋探索。关键词:外海洋——土卫二——深海技术——自主水下航行器——爬行器——低温机器人。天体生物学 20,xxx–xxx。
此次探险队配备了最先进的萨博剑齿虎自主水下航行器 (AUV),这种航行器能够部署到 3,000 米深的水下,并装有一系列传感器,以便定位、成像、拍摄和扫描“坚忍号”沉船。探险队科学团队汇集了海冰科学家、海洋学家、气象学家和海洋工程师,以研究南极海冰,进一步了解周围威德尔海和南大洋的环境变化,同时还提供帮助寻找“坚忍号”沉船和加深对船冰相互作用的理解的运行数据。此外,从这些科学研究中收集的数据将有助于改进未来的海冰导航系统。本报告总结了开展的科学研究,展示了初步结果,并列出了创建的数据集及其访问方法。开发新的海冰信息系统 Endurance22 是当今在海冰中航行和有效工作的作战能力的案例研究,并为下一代冰信息系统定义了基准。今天,创建海冰图表仍然是一项非常繁琐且耗时的工作。特别是在南极洲,几乎没有海冰信息来支持航运作业,因为没有专门的国家冰服务机构负责(尽管挪威和美国冰服务机构每周提供冰
仅限邀请。讨论旨在提高对新兴的反无人水下航行器 (C-UUV) 威胁的认识,并探索合作技术开发伙伴关系。要参加,您必须拥有国防部 CAC 和/或已通过访问 NDIA 页面上“注册”选项卡下的“许可提交信息”部分提交您的许可。请联系 Joel Young 先生 (joel.c.young.ctr@us.navy.mil) 和 Diana SanInocencio 女士 (diana.saninocencio@hills23.com 和 diana.saninocencio.ctr@us.navy.mil) 获取邀请。座位仅限于政府和盟友/合作伙伴。