无人艇用光电系统原理分析

无人艇主要用于执行危险以及不适于有人船只执行的任务。配备控制系统、传感器系统、通信系统和武器系统后，可以执行多种任务，比如，侦察、搜索、探测；搜救、导航和水文地理勘察等。   与空中的无人机相比，在技术上无人艇相对于无人机的技术难度很大：

海况比空中更复杂。空中主要考虑空气动力学，而无人船面对的则是水，流体不仅要面对推力，更要面对各种涌动。因此，流体的建模很复杂，而且现在一直做的不是特别好，这是目前行业性的难题。

海上的障碍物更多。无人机空中飞行的障碍物是相对较少的，而水面行驶则要面临包括岛礁以及其他船只等各种障碍物。

无人机一般风过大时便不能起降了，但无人船则要求承受大的风浪，无人船除了生命保障系统外，其他系统跟有人船的要求都是一样的。这些都意味着无人船的避障相比无人机会难更多。

船在海上的姿态会有 3 个自由度的运动，俯仰、偏航和滚动。所以，控制系统是无人船的核心也是难点。据了解，控制的基本过程主要有三步，首先是输入，通过各种传感器找到无人船的状态，并比较这个状态跟理论状态有没有偏差，然后通过设定的控制规律修正这个偏差，之后再测量输入，循环往复。其中便涉及到 3 个技术难点：

问题一，为了全面地了解无人船周边的情况，可能会用到各种传感器，包括雷达、摄像头、声呐等等，但问题就在于如何融合这些传感器所采集的数据。目前在实验室环境中这个问题已经基本解决了，但到了产品化方面还是有些困难。

问题二，对无人船而言制导也是一个难点，知道了无人船的状态，但怎么修正？其实即使是对于稍微简单的空气，由于温度等因素，人类也是很难做出一个标准方程的，因此需要进行大量的风洞试验，而流体则复杂，需要做类似风洞试验的实地测试。而且，即使是通过了这个试验，其与真实海况也还是不一样的。

问题三，如何执行制导方案？由于惯性，船制动和倒车的滞后是很长的，如何操作船上的舵之类的设备也是一个问题。

光电系统原理

光电系统赋予小型无人舰很多任务，使它们不仅能伴护大型船舶，还能有很多功能。红外热像仪旨在提高舰载光电传感器的能力，大幅增强水面舰的侦察监视能力。”穿透遮挡进行成像"，力求使水面舰和潜艇乘员能穿过雾、霾、雨、雪的遮挡捕获到目标图像。 克服天气障碍——浓雾。雾中的细小水汽颗粒会让光发生散射，即便是如今光电传感器无法穿透它，但带有红外热像仪的光电系统则可以大程度上减少雾气的影响。

光电系统的优势 光电系统的优势主要体现在以下几个方面。首先，在低角情景下，光电系统不受镜面效应或天线扫掠的影响，能够很好地解决低角度跟踪问题。和雷达相比，光电系统能够较好地对付慢速运动目标、雷达反射截面积小的目标和杂波环境中的目标。  

随着海洋强国战略实施、中国需要采集大量海洋环境条件基础数据，用于减灾防灾、海上搜救及任务等。与传统人工作业相比，无人艇能够有效适应恶劣的海洋环境和气候条件，且成本较低、效率较高，是可以广泛应用于海洋勘察、岛礁调查的技术手段。 目前无人艇技术已完善，建造系统完善、承载能力较强，更符合海上水域环境应用的无人船系统，以适应条件复杂、周期长的海洋作业。

长期来看，航运业正经历根本性的变化，更多的变化仍在孕育之中。无人船的出现只是一个时间问题，然而走向成熟、大规模投入商业使用还需要各方协调、合力推动。正如有专家表示，只有人工智能发展到与人脑可以比拟的“强智能”水平，人类才能完全放手将交通运输交给人工智能。

编辑：黄飞