內容簡介
海洋無人平台技術是信息技術發展的一個嶄新研究方向,雖然各項關鍵技術的發展取得了一定的進步,但還存在諸多難題需要進一步解決和完善。《海洋無人平台技術》從技術基礎和實際應用的角度出發,總結了作者多年來對無人艇的光電、雷達、聲吶、通信與艦艇集成技術方面的研究成果和經驗,在突出基本概念、基本原理的基礎上,參考國際最新的技術發展進程,力求深入淺出、通俗易懂,希望能夠對無人艇/船、無人機等領域的科研工作者,大學學生科普,研究生研究基礎有所幫助。
作者簡介
丁峰,清華大學創新領軍工程博士,高級工程師,曾工作于中國飛航技術研究院和中國航天系統科學與工程研究院,從事無人系統總體規劃與設計方面研究。榮獲北京市創新領軍人才計劃,工信部應急裝備三等獎等榮譽;擔任北京市設計創新中心(飛行器)負責人,任全國專業標準化委員會委員,全軍軟無標準化委員會專家。
李響,清華大學創新領軍工程博士,就職于北京無線電測量研究所,從事海用雷達系統設計工作。
向文豪 ,清華大學創新領軍工程博士,就職于中國船舶集團系統工程研究院,從事無人裝備和智能技術方面研究,裝備發展部專家組專家、船舶集團專家組專家。
王勁濤,清華大學教授、博士生導師,主要研究領域為寬頻無線通信、數字多媒體融合廣播等,獲得國家科技進步獎一等獎等多項科研獎勵。
朱尚清,工學碩士,正高級工程師,北京公路優秀工程師,主要從事結構評估及新技術的應用研究。
目錄
第一篇緒論
第1章海洋無人平台概述
1 1無人機概述
1 2水面無人艇概述
參考文獻
第2章海洋無人平台的發展歷程
2 1海洋無人機平台發展歷程
2 2海洋無人艇平台發展歷程
參考文獻
第3章海洋無人平台系統介紹
3 1組成介紹
3 2海洋無人平台關鍵技術
3 3海洋無人平台典型應用
參考文獻
第二篇聲學篇
第4章聲學技術概述
4 1聲學技術的發展歷程
4 2現代聲學主要內容與發展
4 3國外聲學技術發展現狀
4 4國內聲學技術發展現狀
參考文獻
第5章聲學技術原理
5 1聲發射技術原理
5 2聲吶技術原理
參考文獻
第6章聲學關鍵技術
6 1聲發射關鍵技術
6 2聲吶關鍵技術
參考文獻
第7章聲學技術在海洋工程檢測中的應用
7 1聲發射技術的應用
7 2聲吶技術的應用
參考文獻
第三篇光電篇
第8章光電技術概述
8 1光電技術的發展歷程
8 2國外機載光電設備發展現狀
8 3國內機載光電探測設備發展趨勢
參考文獻
第9章光電技術原理
9 1無人機電視攝像與跟蹤定位原理
9 2無人機紅外成像原理
9 3激光掃描技術原理
參考文獻
第10章光電關鍵技術
10 1三維激光掃描技術
10 2超高分辨光電成像技術
10 3海上高濕度、高鹽霧、高溫度防護技術
10 4高精度穩定平台技術
10 5高精度目標識別跟蹤定位技術
10 6光電信息處理技術
參考文獻
第11章光電技術在海洋工程中的應用
11 1機載海洋激光雷達在海洋工程中的應用
11 2紅外探測在海洋工程中的應用
參考文獻
第四篇雷達篇
第12章雷達技術概述
12 1雷達是什麼?
12 2雷達技術的發展歷程
12 3國內外海洋領域雷達技術發展現狀與趨勢
參考文獻
第13章雷達技術原理
13 1雷達發射機的基本原理
13 2雷達天線的基本原理
13 3雷達接收機的基本原理
13 4雷達信號處理的基本原理
參考文獻
第14章雷達關鍵技術
14 1海雜波處理技術
14 2動平台波束控制技術
14 3海環境適應性
14 4電磁兼容管控技術
14 5大氣波導處理技術
參考文獻
第15章雷達技術在海洋工程中的應用
15 1雷達在海洋工程中的軍事應用
15 2導航雷達
15 3合成孔徑雷達
參考文獻
第五篇通信篇
第16章通信技術概述
16 1海上通信技術的發展歷程
16 2國外海上通信技術發展現狀
16 3國內海上通信技術發展現狀
參考文獻
第17章通信技術原理
17 1空中平台通信
17 2水面平台通信
參考文獻
第18章通信關鍵技術
18 1通道接收機實現技術
18 2調製與編碼技術
18 3寬頻傳輸技術的通道特性
參考文獻
第19章通信技術在海洋工程中的應用
19 1寬頻段多通道轉信系統
19 2雙工多通道共用系統
19 3無人機中繼通信系統
19 4自適應聯合C4ISR節點
參考文獻
第六篇展望篇
第20章海上無人系統未來發展展望
20 1未來戰爭的重要形式是戰爭無人化
20 2無人裝備未來發展特點
參考文獻
前言/序言
隨著人工智能、大數據融合及信息化技術的發展,海洋無人平台技術越來越智能化、自動化及平台化。海洋工程領域的檢測、監測和自動識別技術的發展是無人平台技術的基礎,聲、光、電等技術領域的新技術、感測技術及數據處理與系統集成等技術的革新將會開啟海洋工程無人平台領域新的技術革命。目前,以信息學、光學、聲學、電子學等為理論基礎的聲吶、光電、雷達、通信技術已經在海洋工程領域廣泛應用,其發展應用的前景非常廣闊。以無人艇和無人機平台為代表的無人技術在海上應急保障、水下地形測繪、大壩環境監測等領域也有成功的應用,廣泛應用於無人裝備和智能裝備領域,將成為二十一世紀信息技術的重要支柱,推進人類社會信息化和光電子高新技術產業化更快地向更高的水平發展。
本書共分為六個篇章:
第一篇 緒論: 從第1章到第3章,重點介紹海洋無人平台概述、發展歷程、系統介紹。
第二篇 聲學篇: 從第4章到第7章,重點介紹聲學技術的概述、原理、關鍵技術及在海洋無人平台的典型應用。
第三篇 光電篇: 從第8章到第11章,重點介紹光電技術的概述、原理、關鍵技術及在海洋無人平台的典型應用。
第四篇 雷達篇: 從第12章到第15章,重點介紹雷達技術的概述、原理、關鍵技術及在海洋無人平台的典型應用。
第五篇 通信篇: 從第16章到第19章,重點介紹通信技術的概述、原理、關鍵技術及在海洋無人平台的典型應用。
第六篇 展望篇: 第20章,結合現有海洋平台技術的特點和產業現狀,展望下一步的發展。
本書是本課題組多年來科研成果的總結,是發展海洋無人平台系統的關鍵所在。吳大鵬等同志在本書編寫過程中付出了辛勤勞動,王勁濤教授為本書的編寫提供了大力支持,清華大學相關科研人員提供了很大幫助,在此表示感謝。
特別感謝宋健教授給予的悉心指導和對本書提出的寶貴意見。本書相關的研究工作得到了國家課題的關鍵技術及相關理論研究的支持,對此深表謝意。感謝本書作者的家人,對本書編寫過程的支持與理解。在本書出版過程中,清華大學出版社的孫亞楠編輯給予了極大的幫助,在此一併表示感謝。
海洋無人平台技術是信息技術發展的一個嶄新研究方向,雖然各項關鍵技術的發展取得了一定的進步,但還存在諸多難題需要進一步解決和完善。本書從技術基礎和實際應用的角度出發,總結了作者多年來在無人機和無人艇的聲吶、光電、雷達、通信與艦艇集成技術方面的研究成果和經驗,在突出基本概念、基本原理的基礎上,參考國際最新的技術發展進程,力求深入淺出、通俗易懂,希望能夠對無人機和無人艇領域的科研工作者有所幫助。由於作者水平有限,儘管做了很大努力,書中難免有疏漏和不當之處,敬請廣大讀者批評指正。
作者
2022年12月于北京