基于4G物联网技术的无人船云控制系统设计与实现

针对当前无人船控制系统主要采用GPRS通信技术,导致只能传输简单控制数据及实时性较差的问题,基于云转发技术设计无人船云控制系统,并采用最新的4G技术作为无人船与地面控制中心之间的通信技术,以实现对无人船航线的控制及无人船工作状态的实时视频监控。对无人船性能测试以及在实际水域中对无人船控制系统测试的结果表明,该系统能实现对无人船的远程实时监控及管理等功能。     

四螺旋桨无人船控制系统改进算法研究

提出一种新型四螺旋桨无人船模型,用于解决无人船在水中作业时抵抗环境的扰动能力较差问题。在传统PID基础上进行了改进与升级,提出一种模糊自适应PID控制。对无人船控制系统进行了Matlab Simulink仿真。仿真结果表明,模糊PID控制器在克服干扰方面比传统PID控制效果更好。     

河蟹养殖无人作业船路径跟踪算法研究

河蟹养殖无人作业船能解决人工养殖成本高、效率低等问题,提高渔民收益。河蟹养殖无人作业船自动导航作业的关键是路径跟踪,传统的纯追踪算法行驶路径只包含直线作业与岸边曲线转弯作业,不能满足作业船的自主循迹（自动导航）需求。为此针对预先规划的路径,研究了改进的纯追踪算法。通过试验对该导航控制算法进行验证,结果表明,无人作业船在以50cm/s的速度行驶并转弯半径为5m时,最大路径跟踪误差可以控制在0.1m以内。     

自动巡航控制系统对改善城市道路交通油耗效率的影响评价（英文）

基于车辆比功率评价了自动巡航控制系统对改善油耗效率的影响.首先改进了智能驾驶员模型来模拟自动巡航控制系统,并用实测交通数据进行了标定;然后基于车辆比功率提出了一个五步过程用于计算油耗效率.通过仿真实验测试了不同比例自动巡航控制系统下的5种方案,同时对影响自动巡航控制系统感知反应时间和车头时距的2个关键因素进行了敏感性分析.仿真结果表明,所有采用自动巡航控制车辆的方案对减少油耗有积极影响,此外,从油耗效率的角度来看,并不需要采用很小的感知反应时间值,因为该值取0.5~0.1 s几乎带来相同的油耗减少效果.最后,虽然较小的车头时距可以提高通行能力,但就油耗效率而言该值需要设计得足够大.研究结果可为连接车和自动车辆设计行业改善道路油耗效率提供有效信息.     

基于改进人工势场法的无人船智能避障算法设计

针对传统人工势场法中的局部极小值问题,基于切线理论引入附加斥力势,从而形成对斥力势函数的修正,得到了一种改进的人工势场法。为验证该方法的可行性,基于牛顿—欧拉方法建立无人船在海洋环境中运动的数学模型,并基于PD控制器设计无人船的航向控制算法,从而得到验证改进人工势场法的仿真模型。利用该仿真模型,设计多种不同的障碍物工况进行避障仿真试验。试验结果表明,所提出的智能避障算法能够解决传统势场法的局部极小值问题,并且能够在不同的障碍物环境中引导无人船完成避障任务,具备较好的可行性与鲁棒性。     

模拟退火算法在飞机巡航最佳路线问题中的应用

飞机巡航最佳路线问题可归结为大型TSP问题。TSP问题是典型的NP完全问题,模拟退火算法是求解NP完全问题的一种理想方法。在构造了飞机巡航路线问题的模型后,采用加权的哈密頓方法,结合模拟退火策略对该问題进行分析求解。重点介绍了模拟退火解决此问题的具体算法和过程。试验结果表明:采用模拟退火算法求解飞机巡航线路问题效果很好,与其它算法相比优势明显。     

基于改进人工势场的水下无人航行器路径规划仿真研究

为解决动静态障碍物环境下水下无人航行器避障与路径规划问题，提出一种改进人工势场算法。针对传统人工势场算法存在目标不可达和局部最小值问题，将水下无人航行器与期望目标之间的距离及障碍物之间的预计碰撞时间加入斥力势场函数，利用改进后的人工势场算法实现动静态障碍物环境下的避障与路径规划，保证水下无人航行器的航行安全。仿真结果表明，改进人工势场算法在两种环境下均可使水下无人航行器成功避障并到达目标点。通过仿真研究可提高学生独立开展工程问题研究的能力。     

基于RLS算法的小型无人直升机悬停自适应逆控制

为了抑制小型无人直升机在悬停控制中遇到的侧风等干扰,将自适应逆控制(AIC)理论引入其中,并针对小型无人直升机在悬停状态下的模型特性及控制器的鲁棒性设计问题,改进了自适应逆控制框图。同时,根据小型无人直升机悬停基本原理,搭建了悬停试飞平台,并利用Kane方法对小型无人直升机进行了动力学建模。在算法上采用递推最小二乘算法(RLS)对小型无人直升机进行参数辨识和控制器的设计。实验结果表明,AIC-RLS方法在消除侧风等干扰性能上优于PID控制器。室外平台悬停控制的实现证明了上述方法的有效性。     

基于LabVIEW的无人监测船水质采样系统设计

针对传统水样采集劳动强度大、采样误差大等缺点,结合无人船机动灵活、安全性高、节省人力的水域作业的特点,设计可以搭载于无人监测船上的水质采样系统。该系统利用真空抽气泵降低采样瓶内部气压的取样方式,将外部的水样压入采样瓶中。完成了水质采样系统的硬件部分设计与设备及其配件的选型,并且利用LabVIEW平台开发水质采样系统的控制软件。使用无人监测平台搭载自动采样装置,在湖面及水库进行大量实验。结果表明,该装置成功进行无人实时采样及分时段分地点自动采样,有效提高了采样速率,降低采样难度,使采样更加便捷高效。     

适用于物联网课程教学的无人机着陆平台设计

当前,无人机和无人船已经广泛地应用到水域环境检测、水产养殖、海事检测和鱼情监测等领域,但是无人机的续航里程是该行业一个亟待解决的技术难题.为此,提出一种基于无人船的无人机在海上的着陆平台的设计方案,以促进无人机的续航能力,也为无人船增加新的功能.通过这一方案可以激发学生的学习兴趣,使其积极参与无人船航行器的设计与制作,并加强学生的实践能力、创新精神和团队意识.     

基于射频和NB-IoT的危房监测系统设计

为解决危旧房屋状态的实时监测预警问题,设计了基于无线传感网的危房监测系统。利用加速度传感器实时采集房屋状态信息,改进传感器标定算法,采用温度分段式六位置标定法提高精度。数据传输采用射频通信和NB-IoT网络,根据实际房屋结构设计低功耗的路由算法,保证数据可靠传输。最终实现了高精度低功耗的远程监控方案,使决策者通过手机就能实时掌握房屋状态,提高房屋倾角监测精度,误差低于0.1°。     

基于GPS的无人车导航控制系统的设计

基于GPS的无人车导航控制系统由无人车导航终端和监控站两部分组成。采用GPS技术实现无人车的实时定位和跟踪;利用串口通信编程与百度地图的二次开发实现监控站软件设计,通过无线传输实现无人车与监控站的信息交互,最终控制无人车按规定路线行驶。     

云计算多授权机构的属性基加密方案

现有属性基加密方案多以单一授权机构为主，一旦单授权中心受到攻击则整个系统的数据安全均无法得到保障。为提高整个系统的安全性，解决单授权机构易造成系统瓶颈的问题，提出一种多授权机构的属性基加密方案。该方案通过多授权机构分散管理属性以提高系统安全性|在用户访问请求阶段就预先判断是否需要发送密文，以此降低部分用户端计算开销。通过安全性分析证明该方案的安全性。与传统方案对比，结果显示，该方案在解密过程中节省了部分计算开销。     

基于GPRS城市智能交通控制系统组网方案设计

设计了一种由前端数据采集系统和监控中心组成的智能交通系统。该系统利用现有的中国移动GPRS网络将现场数据进行传输,从而实现对交通的实时监控。     

腰椎牵引治疗装置控制系统设计

为改善临床上常用的腰椎牵引治疗床牵引维度少、牵引模式单一、控制复杂且不易操作等问题,设计一种多维度、多模式的腰椎牵引治疗装置控制系统。该系统以STM32F103系列单片机为控制中心,对牵引过程中的角度、位移、拉压力等物理量进行实时检测,并采用增量式PID控制算法对牵引力进行精准控制与自动补偿。实验结果表明,该系统运行稳定、数据传输可靠,为腰椎多维牵引治疗装置控制系统的进一步完善奠定了基础。     

融合图像显著性的YOLOv3船舶目标检测算法研究

针对复杂水面环境下的船舶目标检测问题,运用融合图像显著性的YOLOv3船舶目标检测改进算法以提高检测能力。该算法基于Darknet-53网络模型,根据水上船舶特点,融合非极大值抑制算法Soft-NMS和显著性检测算法FT思想,进一步优化最终检测以达到更准确的效果。用Soft-NMS算法替换原有NMS算法,使得算法对小目标和重叠目标检测效果明显提升。融入FT算法对船舶图像局部细节作进一步细化,使得包围盒回归更加准确。在建立的数据集上进行训练与测试,实验结果表明,改进方法比原始方法准确率提高4%,达97%,检测速度提高10帧/s,达30帧/s,表明改进算法有效提高了船舶目标检测精度,且加快了检测速度。     

河蟹养殖自动作业船电池剩余电量估算研究

河蟹养殖自动作业船在作业过程中,准确估算蓄电池剩余电量是作业状态调整的关键因素之一。单一静态的蓄电池剩余电量估算算法难以满足特定系统下的需求,基于特定应用场合的复合型算法逐渐成为研究主流。以作业船蓄电池剩余电量估算为研究目标,基于二阶 RC 电路模型,结合扩展卡尔曼滤波算法,提出一种基于作业船实时工作特性的蓄电池剩余电量估算策略。通过模拟作业船实时工作条件,验证该算法的可用性。实验结果表明,该算法所获估计值相比理论值的平均误差为 3.35%,能够满足作业船蓄电池剩余电量估算要求,对水产养殖作业船电能管理具有一定现实意义。     

无人商船运行体系研究

近年来,无人船艇在海洋勘探、海事搜寻救助、海洋测绘等领域得到了广泛应用,但无人商船运营和开展国际贸易时涉及法律主体、所载运货物保管、国际公约和船舶进出港安全等诸多因素,因此必须将无人船通信技术、船舶适航、货物保管、船员配备等环节形成完整体系,科学推进无人商船的运营,以达到“航运更安全、海洋更清洁”的目标。     

基于摄像头的智能车路径识别与方向控制算法

针对A/D转换精度高但速度慢而电压比较器速度快但精度低,提出了结合二者来对摄像头输出的道路视频信息进行采集的方法。每行分别可靠采集12个高精度点和132个二值点,去噪后采用最小二乘法拟合直线获得智能车控制所需要的路径信息。采用跟踪智能车偏离引导线中心的平均距离和引导线斜率的双指标改进PID算法实现对智能车的方向控制。较传统的路径识别与方向控制算法相比,该算法具有数据采集和方向控制精确、系统鲁棒性更好的特点。实验结果验证了所提出方法的可行性。