海洋仪器技术人员在收集科学测量数据方面发挥着重要作用,这些测量数据使我们能够了解海洋的运作方式,并更安全、更明智地利用海洋及其资源。从历史上看,大多数海洋测量都是通过船舶进行的,但越来越多的测量是通过无人平台进行的,例如系泊设备、漂流器和自主水下航行器。最早的这些测量或观察是本着纯粹的探索精神进行的:描述海底的样子、最强的洋流在哪里、海水的咸度等。随着新技术的发明和新理论的进步,有针对性的海洋测量被进行,试图了解海洋动力学和生物与地质相互作用:为什么最强的洋流位于海洋的西部边界,为什么生物生产力在海洋的东部边界最高,生命如何在深海中维持。如今,虽然海洋测量仍用于勘探和研究,但越来越多的数据正在近乎实时地连续收集,并用于支持作战任务,包括政府和商业用途,例如优化航运路线,
摘要 — 本文使用来自自动识别系统 (AIS) 的实时数据和扩展卡尔曼滤波器 (EKF) 设计来解决船舶运动估计问题。AIS 数据从全球船舶传输,甚高频 (VHF) AIS 接收器以美国国家海洋电子协会 (NMEA) 指定的格式接收信号作为编码的 ASCII 字符。因此,必须使用解析器解码 AIS 语句以获得实时船舶位置、航向和速度测量值。状态估计用于碰撞检测和实时可视化,这是现代决策支持系统的重要特征。使用来自挪威特隆赫姆港的实时 AIS 数据验证了 EKF,并证明估计器可以实时跟踪船舶。还证明了 EKF 可以预测船舶的未来运动,并在防撞场景中分析了不同的规避动作。索引术语 — 卡尔曼滤波器、状态估计、运动预测、碰撞检测、无人水面航行器、船舶
首字母缩略词 描述 MECP 医疗士兵委任计划 MIC 经理 内部控制 MTS 主训练专家 NATOPS 海军航空训练操作和程序标准化 NAVMAC 海军人力分析中心 NSW 海军特种作战 NSWDG 海军特种作战发展组 NECC 海军远征作战司令部 NPC 海军人事司令部 NROTC 海军预备役军官训练团 OCS 军官候选人学校 O 级组织级别 RDC 新兵师指挥官 SDVT SEAL 运载工具小组 SEA 高级士兵顾问 SEL 高级士兵领导 SFF 安全飞行 SME 主题专家 SRT 特别侦察队 STA-21 海员至海军上将 TPU 临时人员单位 UAS 无人机系统 UAV 无人驾驶飞行器 ULT 单位级训练 UUV 无人水下航行器 VUP 无人巡逻中队 UX 空中测试和评估中队 3M 维护和物资管理
本文提出了一种基于并联和串联机器人平台的虚拟水下浮动操作系统 (VSFOS)。其开发的主要目的在于以更简单、更安全的方式进行模拟水下操作实验。该 VSFOS 由一个六自由度 (6-DOF) 并联平台、一个 ABB 串联机械手、一个惯性传感器和一个实时工业计算机组成。6-DOF 平台用于模拟水下航行器的运动,其姿态由惯性传感器测量。由实时工业计算机控制的 ABB 机械手作为操作工具执行水下操作任务。在控制系统架构中,开发了软件来接收惯性传感器收集的数据、进行通信和发送指令。此外,该软件还显示机械手的实时状态。为了验证所提出的系统,进行了两项实验来测试其性能。第一个实验主要测试VSFOS的通信功能,第二个实验主要测试机械臂跟随并联平台运动,在空间中执行模拟操作任务,两个实验的结果证明了VSFOS的有效性和性能。
• 不愿授权自主使用武器,因为如果软件做出错误决定,可能会产生严重后果;• 如果系统发生故障,特别是如果这些故障发生在和平时期,谁将对损害承担法律责任,这个问题尚未得到解答;• 如果使用无人武器需要远程人类决策者的授权,防御性反应容易受到通信中断的影响;• 如果武器安装在理想情况下应该便宜、数量众多且可消耗的无人平台上,则会对成本、尺寸、重量和能源使用产生负面影响。所需的系统行为可能会从和平时期到实际冲突发生巨大变化。采购的后果包括可能需要快速重新配置系统,并且需要在系统架构中提供相应的功能来支持此类要求。例如,无人军用车辆可能需要在实际冲突期间使用动能自毁机制,以使捕获的无人车辆对对手无用。然而,这种能力不应该在和平时期部署,以防止在渔民意外用网捕获无人水下航行器 (UUV) 的情况下造成附带损害,然后当 UUV 检测到异常并自毁时被炸毁。
在大多数情况下,AUV 等潜水器仍然需要一条称为系绳的物理电缆将水下航行器与水面部署船上的人工控制员连接起来。目前缺乏低成本高效的水下调制解调器是主要原因。微型通信声纳浮标旨在充当高度可部署的水下调制解调器,与水面上的射频 (RF) 发射器耦合,从而形成水面和水下基站之间的无缝通信链路。水下通信链路必须能够传输控制命令以及维持来自 AUV 综合故障排除系统 ITS [1] 的诊断数据流。通信链路以微型声纳浮标的形式封装,以方便通过 M-UAV 和旋翼四轴飞行器 [2 & 3] 进行部署。在本文中,我们介绍了微型通信声纳浮标的设计,其中包括最关键的组件——水下调制解调器。水下调制解调器由换能器、水听器和调制技术组成。二。限制 在设计微型通信声纳浮标时面临几个限制。其中一个主要限制是成本,因为初始资金来自低预算。另一个主要限制是声纳浮标的物理尺寸和重量,因为它不能超过 M-UAV 可以携带的最大有效载荷尺寸和重量。
CDR Tom Reynolds(美国海军)已退役,是 Seasats Inc. 的首席战略官,这是一家总部位于加利福尼亚州圣地亚哥的美国小型企业,致力于设计、开发、制造和运营小型无人水面舰艇。Tom 是一名退役的美国海军爆炸物处理 (EOD) 军官,参加过 6 次伊拉克自由行动和几次其他战斗部署 - 所有部署都涉及无人系统。他曾担任联合特种作战司令部 EOD 分部负责人、驻伊拉克美军司令特种作战顾问以及第五舰队 EOD 和潜水任务组指挥官。2013 年 1 月从海军退役后,Tom 加入了全球最大的无人水下航行器公司 Hydroid Inc.。Hydroid, Inc. 被亨廷顿英格尔斯工业公司 (HII) 收购,他随后担任 HII 无人系统业务开发副总裁。他毕业于美国海军学院、新加坡武装部队训练学院和美国陆军指挥参谋学院,并拥有本笃会学院的工商管理硕士学位。汤姆还是国际无人驾驶飞行器系统协会 (AUVSI) 的国家董事会成员和美国海军学院基金会的理事。汤姆与妻子苏珊娜、三个孩子和他的狗住在马里兰州波托马克。
精心收集的机载图像显示出能够看到水面特征以及浅水底特征(例如水下植被和人造目标)。传统的摄影测量图像和机载数字图像都因多种因素而导致图像清晰度下降,包括毛细管波和小重力波、水柱或原位成分。在机载或原位地下图像采集过程中部署水下和地面人造校准目标,为校正图像以改善地下和地面特征及其检测奠定了初步基础。所介绍的方法以及 490 nm、532 nm 和 698-700 nm 的图像清楚地显示了浅水区的地下特征。所采用的技术包括使用大画幅相机和摄影测量胶片以及特殊滤光片(例如 Wratten # 70),以便在植物“红边”附近提供更窄的光谱特征,以用于改善对高光谱推扫式图像的解释。来自多个传感器和平台(包括自主水下航行器)的组合图像构成了数据融合的基础,用于自动提取水面和地下特征。来自新型高光谱成像系统的数据展示了亚米级高光谱图像在地下特征检测中的实用性。
鱼类游动的力学原理十分有趣,因为它们在操纵过程中非常灵活,而且它们的运动具有高能效的特点。更好地了解鱼类的推进力可以设计出性能更佳的新型自主水下航行器,可用于海底勘探、环境监测或监视目的。这项研究旨在开发一种鳐鱼和蝠鲼的游泳动力学模型,重点关注其推进力的能效,这是仿生 AUV 设计的起点。在 OpenFOAM 中实现了牛鼻鳐游泳运动的 CFD 模型,使用重叠网格模拟鱼从静止加速到稳定速度的过程。为此分析实现了自定义代码,允许使用流体速度和压力求解前向游泳的 1 自由度动力学。相反,由于鳍变形而施加网格运动。已经对鳍运动的不同波长和频率进行了几次模拟,并研究了不同运动参数对游泳性能和尾流结构的影响。这项研究强调了尾流中存在逆卡门街现象,以及在波长较大的鳍运动中存在前缘涡流。此外,还以新颖的方式计算了自推进体的能量效率,在牛鼻鳐游泳的情况下,其能量效率非常高。
生物医学和生物工程创新中心 清洁能源工程中心 硬件和嵌入式系统安全与信任中心 材料处理数据中心 3D 材料异构增材打印科学中心 投票技术研究中心 柯林斯航空系统 先进材料中心 康卡斯特安全创新卓越中心 康涅狄格州先进计算中心 康涅狄格州先进路面实验室 康涅狄格州应用分离技术中心 康涅狄格州制造资源中心 康涅狄格州制造模拟中心 康涅狄格州电力电子卓越中心 康涅狄格州培训和技术援助中心 康涅狄格州交通研究所 康涅狄格州交通安全研究中心 数字设计研究、分析和制造中心 企业解决方案中心 Eversource 能源中心 IN-situ/Operando 电子显微镜 国家海底航行器技术研究所 护理与工程创新中心 普惠增材制造创新中心 普惠先进系统工程研究所 代达罗斯项目 空军研究实验室 先进制造研究 逆向工程 制造检测与无损评估 同步金融 网络安全卓越中心 康涅狄格大学 赛默飞世尔科技先进显微镜和材料分析科学中心