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公共设计竞赛加速自动水下车辆的开放式创新

5月01,2021经过Lianne Frith.

全球的政府行动者继续挑战公共部门创新者的趋势,以加速各种技术的发展,包括最近对自治水下车辆的兴趣激增

自主水下车辆(AUV)已成为日本安全和监测应用兴趣越来越多的技术。有必要迅速提高舰队的功能,性能,功率效率和规模,世界各地政府常常呼吁公共贡献来加速AUV发展。

快速增长的AUV市场正在超越军事应用,如智力,监视和侦察(ISR),矿山对策(MCM)和抗潜艇战争(ASW)。AUV还可以与载人的车辆提供合作。

无人机在水下监控应用中的概念图形。使用Terracciano,Bazzarelo,Caiti,A.等人提供的图像。水下监控的海洋机器人。Curr Robot Rep 1,159-167(2020)。[cc by 4.0]

美国的DARPA(国防高级研究项目机构)已开放呼吁创新者加入多年的竞争,包括最近的地下挑战,这促进了地下环境的自主车辆的发展,以及虾比赛,挑战设计师创造了微机器人。

在类似的静脉中,英国的皇家海军推出了团队的呼吁开发技术,以推进AUV的创造。

AUV技术的现有能力

虽然AUV可以实现各种各样的任务,但他们必须在具有限制人为干预的恶劣环境中这样做。用于通信的常规电磁波用于陆地自主车辆(AVS)的通信在水生环境中是不合适的。同时,需要高密度的能源,具有足够的电力来驱动深海传感器。

  • 通信和网络技术:随着水的扭曲信号,包括GPS,移动,WiFi雷达和激光雷达在内的通信方法对于AUV而言是无效的。声学是最合适的解决方案;但是,它带来了信号扩散,相对低的带宽和功耗的挑战。
  • 精密导航技术:长基线(LBL)导航通常用于深海AUV的三维声学导航。波音的orca auv正在配备前瞻性声纳和自主障碍避免算法。
  • 电源解决方案:当AUV必须在深水中工作时,电池寿命可以显着减少,因为推动器消耗最相当大的功率。使用镍 - 金属氢化物(NiMH)电池,因为它们具有较慢的降解速率和比锂离子电池更少的泄漏概率。Kongsberg Maritime的下一代hugin耐力auv.水下充电能力由各种海洋深度的不同温度提供动力。
  • 声学传感器:AUV可以携带各种传感器,帮助他们自主地导航,海洋地图特征,快速准确地定位目标。声学传感器包括侧面扫描声纳(SSS),合成孔径仓库(SAS),回波探测器,子底分析仪(SBP)。同时,声波相机提供替代解决方案和磁传感器,例如磁力计,光学摄像机和激光扫描仪。
  • 人工智能:推动AUV获得独立性,导航复杂情况,并自主解决问题,应考虑人工智能。AI正在用于推动前进自主路径规划,决策和提示生成,有效载荷控制器和目标检测分类和检测。

渲染XLUUV / MANTA / S201。使用的图像礼貌msub.

为什么各国政府正在呼吁公共贡献

全球各国政府意识到海底业务意识和有效载荷交付的越来越多的需求。该领域的未来能力至关重要,以确保可靠性可靠性。然而,虽然AUV的能力有很多改进,但在水下战斗空间中存在显着缺乏选择。

英国政府的未焊接的水下车辆测试竞争,后一阶段的一部分发展皇家海军的水下能力竞争,旨在在超大,未刷新的水下车辆(XLUUV)上试用创新传感器和有效载荷。目的是帮助皇家海军创新为下一代水下能力,充分了解AUV系统的运营边界,并增加可用的交付准备平台的数量。

通过呼吁公众促进AUV研究和发展(研发),政府正在为工业和学术界提供创新者,有机会开发和测试他们拥有的任何技术,他们与未来的能力保持一致。谨慎的原型,实验和示范,政府有机会将尖端能力纳入AUV开发。

征求开放论坛中机构的技术创新使各国政府和组织能够利用外部来源并使研发投资多样化。但是,创建开放论坛带来了两个优点和缺点。

开放式与封闭式创新模型的利弊。使用的图像礼貌金枪鱼和阿卜鲁乌。[cc by 4.0]

无论是用于勘探,研究,军事或国防,将继续开发自动潜艇中使用的先进技术。政府持续承诺推动AUV发展的肯定是促进创新,因为海底竞技场的竞争,以及这样的国家美国海军拥有大量预算创建更具分布式的车队架构。

开放创新肯定会使各国政府能够利用多样性和增加知识。然而,开放论坛是突破性的可能性与失败的可能性之间的权衡。