科创中国

高新技术改造传统产业,电力系统信息化与自动化技术

我国作为名副其实的海洋大国，海疆广阔，但是浩瀚的海洋也给我国应对各类海上应急救援工作带来了极大的困难。针对远海域的救援工作，尚未形成成熟的、快速的前期搜救工作体系。 结合现有的海空搜救体系，面对远海域、大浪以及迫切需要迅速展开前期搜救等情形，我们团队基于水面快速反应的现代化救援方式，设计了救援团队、救助船、无人艇、无人机、多功能救援设备协作的多位一体搜救系统。无人艇、无人机和救援设备可在前期展开快速地自主海上搜救工作，救助船或者岸上救援团队可以利用VSAT卫星通信技术和无人艇保持远海域的远距离通信，而无人艇、无人机、救援设备之间利用***无线电台在3公里近距离范围内进行集群联络。无人艇、无人机和救援设备使用多频GNSS模块在接收多个导航卫星系统信号情况下可进行精确定位。在无人艇提供无人充电装置的前提下，该搜救系统可以完成长时间、大范围海上搜索以及大体量的前期搜救工作。 为提高搜救效率和搜索范围，自主设计无人艇、无人机集群控制算法和搜救策略。无人艇和无人机保持矩形队形协同航行，可按直线搜索，高效率到达救援区域，可按S形搜索，在保持最大视野范围时遍历救援区域。

（1）创新设计了救援团队、救助船、无人艇、无人机、救援设备多位一体协作的搜救系统。综合系统，可以多机结合，配合高效地对海上事故展开前期搜救工作。 （2）使用救助船和无人艇，搭配独特的无人充电装置，可以为远海域、大范围搜救提供长续航能源支持。使用VSAT卫星通信技术和GNSS导航模块为远距离精确控制提供支持。无人艇和无人机集群控制，可以灵活地搜索更大的范围。 （3）创新设计了集群控制算法和搜救策略，采用无人艇、无人机集群式协同搜救，可以同时对多个位置的落水人员施救。同时，采用的可拼接救援设备，拼接后可以在一个位置承载更多的人。 （4）设计不仅聚焦于远海搜救，对于近海湖泊或者船舶行进事故也可以做出快速反应，使用无人机和救援设备可以迅速提供搜索视野和支持平台。 （5）救援设备创新，既可以作为水中救援机器人使用也可以作为水上支持平台使用。为了应对海浪，设计有更长的翼展，同时也提供更大的支持空间。还可以支持其他功能，救援物资供给、漂浮板应急、语音交流、定位功能等。 （6）救援设备可拼接设计可以增加抗击风浪的扭矩，提高应对大浪救援的能力。

我们团队所提出的设计方案是在北京科技大学自动化学院副教授贾永楠老师指导下集体完成的。贾永楠老师2007年至2014年在北京大学工学院攻读博士期间，围绕水下仿生机器人设计及集群控制问题已经展开了理论、仿真、实验等全方位的系统研究。贾老师在航天科工三院工作期间，在无人机集群方面也积累了一定的工程经验。曾在国内外期刊发表多篇SCI；曾获得国家自然科学基金青年项目（题目为有人机/无人机集群协同控制研究）、国家博士后面上基金项目（基于生物集群策略的有人机/无人机的三维集群协同控制研究）等横纵向项目，与匈牙利科学院院士Tamas Vicsek教授围绕集群分层控制展开合作研究一年，并联合发表了科研成果。贾老师团队目前有8名研究生，在水下机器人设计、无人机集群算法研究等方面具有扎实的基本功。

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