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多种类机器人监测类型-海洋智能无人系统技术成果

时间:2023-10-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了让生物学家更好地理解行为和环境,这项工作需要从多个传感器进行持续监测。所创建的系统利用了图22.1所示的各种通信技术。最后,如果鱼的位置在可用UAV的范围内,另一组研究人员准备发射飞机来跟踪和捕捉水面动物的视频片段。USV是一艘波浪发生器,这是一艘由波浪提供动力的船,能够根据海洋条件以0.5~1.6 kn的速度移动。

多种类机器人监测类型-海洋智能无人系统技术成果

海洋环境下的异构机器人操作越来越多地得到验证,这主要是由于多机构和跨学科研究领域的共同努力。这种操作的一个例子是翻车鱼跟踪实验,其中一架UAV和一艘AUV,以及一艘USV和一艘有人驾驶的船只,联合起来跟踪翻车鱼。为了让生物学家更好地理解行为和环境,这项工作需要从多个传感器(从相机到声呐)进行持续监测。

所创建的系统利用了图22.1所示的各种通信技术。载具间的通信采用Wi-Fi、satel-lite、蜂窝网络和声学链接实现。该系统的中心数据元件称为集线器,它从传感器收集数据,通过卫星和蜂窝网络将数据提供给用户和载具。

翻车鱼以不时停留在水面上,以通过太阳辐射取暖而闻名(也叫太阳鱼)。这种行为允许在地表追踪一些样本,方法是用一种定制的设备对它们进行标记,该设备配有GNSS接收器和卫星发射器。

图22.1 异构操作实例,Mola-mola跟踪互连(www.xing528.com)

虽然使用的设备提供了鱼的位置信息,但是它们下一次浮出水面的时间和位置是未知的,因此,当试图收集所有需要的数据时,实验具有重要的动态性。这就是为什么在行动期间使用由一个控制中心监测和协调的若干种载具的原因之一。对载具和整个系统的高低控制采用LSTS工具链进行。这些无人驾驶载具被用来收集有关翻车鱼生活环境的大量数据。

在考虑空间域、操作和部署时间以及传感器时,UAV、AUV和USV具有非常不同的功能。在Mola-mola跟踪监测实验中,只要标记的鱼重新浮出水面,标记的sGNSS获得卫星信号,它的位置就通过卫星链路发送到互联网服务器。这使得控制中心的研究人员能够触发适当的动作。例如,经常在该地区作业的USV被命令导航到水面上一条鱼的位置,同时记录所需的水参数。最后,如果鱼的位置在可用UAV的范围内,另一组研究人员准备发射飞机来跟踪和捕捉水面动物的视频片段。

实验中使用的UAV基于天行者X8平台,配备高清摄像头,飞行时间为60 min。该装置射程8~10 km,巡航速度18 m/s。实验所用的AUV是一种轻型AUV(LAUV),能在水下航行8 h,速度为3 kn,深度为100 m。它还配备了传导温度和深度(CTD)传感器、荧光计和高清摄像机。如果研究人员需要其他设备,还可以安装侧扫声呐和多波束回声测深仪。USV是一艘波浪发生器,这是一艘由波浪提供动力的船,能够根据海洋条件以0.5~1.6 kn的速度移动。它配备了一个ADCP,一个CTD和一个气象站。被动推进和太阳能收集技术允许这种载具在时间(年)内执行非常广泛的任务,仅受维护需要的限制。

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