基于计算机视觉的水面目标检测及无人船平台研发
发布时间：2021-08-26 23:35
我国水资源总量丰富,海岸线漫长,拥有众多河流湖泊。水上乐园、水上游轮以及乘船等交通出行方式早已深深融入到大众的日常生活中;但是,危险同样存在,在水面上,一旦发生船体侧翻、触礁以及其他不可控因素导致船体沉没等安全事故,会造成十分严重的后果。因此,在船体发生安全事故导致沉没后,如何快速有效的搜索定位落水人员,对减少人员伤亡以及财产损失具有重要研究意义。本论文分别针对水面目标检测和无人船系统研发进行研究,提出了基于Faster Region with CNN feature（Faster-RCNN）和Single Shot Multi Box Detector（SSD）模型的目标检测算法;同时,研发了一套由远程监控系统、本地基站和无人船组成的无人船系统,将算法进行了工程化实现,实现了对水面目标的快速搜索定位。本文提出基于Faster-RCNN和SSD模型融合的水面目标快速检测算法,专门针对船体沉没事故导致的落水人员难以快速搜寻定位问题;Faster-RCNN算法和SSD算法是当前计算机视觉目标检测领域的流行算法,选用新加坡公开的海洋数据集分别对两种算法进行训练,其中新加坡海洋数据集提供了渡轮...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“海上猫头鹰号”无人船该船可以实现真正意义上的超视距控制，循环回收利用并且率先采用了现在无人
杭州电子科技大学硕士学位论文3图1.1“海上猫头鹰号”无人船该船可以实现真正意义上的超视距控制，循环回收利用并且率先采用了现在无人船普遍的岸基站式监控设计模式；除此以外该船更是采用以下具有四个突出特点：一是船体长3米，重500千克，十分轻巧，便于进行投送和部署；二是得益于优良的设计，船体吃水深度仅18厘米，活动范围广泛，可在近岸极浅的水域内活动；三是速度出众，最大航速超过45节；四是续航时间长，在空载并且低速（航速为3~5节）的情况下，续航时间可以达到24小时，在不加油并且中速航行（航速为10~12节）巡逻续航时间可以达到10个小时；在满载（携载204千克有效载荷）并且航高速行的情况下，巡逻巡航时间最长可以达到8个小时；可以承担雷区侦察、浅海监视、海上拦截和保护港口码头周边的安全等任务。与此同时，它能够将探测到的信息通过无线电设备实时传回在10海里范围以内的控制站。该船的许多特点，成为了后续无人船的设计标准。2002年，美国太平洋司令部在“海上猫头鹰号”的基础上设计的新型水面无人船“Spartan”号，该无人船相比前一代率先引进了全球定位系统，无人驾驶系统以及功能更为强大的视距/超视距通信系统，是一艘真正意义上的全球无人船。除此之外该船还具有模块化、可重构、多任务、高速且半自主式水的特点，能够携带3000磅的有效载荷。该船如下图所示：图1.2“Spartan”号无人船除美国以外，以色列由于有着丰富的无人机研究发展经验，通过其无人机技术的
杭州电子科技大学硕士学位论文4转化，在无人船领域一直处于世界前列。早在2003年，以色列国防部研发的“PROTECTOR”系列的无人船因为出色的性能而享誉军事界。图1.3“PROTECTOR”无人船该船相比美国的“Spartan”号无人船，性能更为出色，更加贴近实战环境，被誉为当今最成熟的无人水面作战艇，具备出色的监视，识别和侦听能力，能有效的执行侦察、辨别和拦截敌舰以及水雷战、电子站、反恐和精确打击等任务。该艇长11米，排水量4吨，航速最高可超过30节，最大有效载荷为1000千克，能在白天、夜晚、以及各种不利的条件下完成手动和自动的目标监视任务。在民用领域，无人船的应用更加广泛，国外众多科研机构对无人船在各个领域的应用展开了广泛的探索。美国密歇根大学开发了应用于湖泊水深以及环境测量的无人船“BathyBoat”，麻省理工大学开发了应用于水声通讯的中继无人船“SCOUT”，并且完成了多个AUV和USV之间的通信。英国普利茅斯大学开发了应用于内河与海洋领域污染物追踪的无人船“Springer”,该船采用SLAM算法实现海洋和河道信息的测量[5]。日本的雅马哈公司研发了一款能够监控大范围海洋和大气点的物理以及生物化学参数的无人船“UMV-O”。我国在无人船领域起步较晚，较发达国家相比，整体技术水平有着一定的差距。目前国内的无人船的应用领域主要集中在民用领域，主要应用于水环境监测、海洋调查、安防救援以及无人航运等领域[6]。国内从事无人船研发的公司机构主要有珠海云洲智能，安徽科微智能，武汉劳雷绿尔，上海海事大学，中国航天科工集团沈阳新光公司以及沈阳自动化所和哈尔滨工程大学等单位。其中云洲智能在无人船领域走在了国内前列，旗下多艘无人船与国家科考队合作多次深赴青藏高原和南极进行科学考察。2013年，云洲智
本文编号：3365183
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“海上猫头鹰号”无人船该船可以实现真正意义上的超视距控制，循环回收利用并且率先采用了现在无人
杭州电子科技大学硕士学位论文3图1.1“海上猫头鹰号”无人船该船可以实现真正意义上的超视距控制，循环回收利用并且率先采用了现在无人船普遍的岸基站式监控设计模式；除此以外该船更是采用以下具有四个突出特点：一是船体长3米，重500千克，十分轻巧，便于进行投送和部署；二是得益于优良的设计，船体吃水深度仅18厘米，活动范围广泛，可在近岸极浅的水域内活动；三是速度出众，最大航速超过45节；四是续航时间长，在空载并且低速（航速为3~5节）的情况下，续航时间可以达到24小时，在不加油并且中速航行（航速为10~12节）巡逻续航时间可以达到10个小时；在满载（携载204千克有效载荷）并且航高速行的情况下，巡逻巡航时间最长可以达到8个小时；可以承担雷区侦察、浅海监视、海上拦截和保护港口码头周边的安全等任务。与此同时，它能够将探测到的信息通过无线电设备实时传回在10海里范围以内的控制站。该船的许多特点，成为了后续无人船的设计标准。2002年，美国太平洋司令部在“海上猫头鹰号”的基础上设计的新型水面无人船“Spartan”号，该无人船相比前一代率先引进了全球定位系统，无人驾驶系统以及功能更为强大的视距/超视距通信系统，是一艘真正意义上的全球无人船。除此之外该船还具有模块化、可重构、多任务、高速且半自主式水的特点，能够携带3000磅的有效载荷。该船如下图所示：图1.2“Spartan”号无人船除美国以外，以色列由于有着丰富的无人机研究发展经验，通过其无人机技术的
杭州电子科技大学硕士学位论文4转化，在无人船领域一直处于世界前列。早在2003年，以色列国防部研发的“PROTECTOR”系列的无人船因为出色的性能而享誉军事界。图1.3“PROTECTOR”无人船该船相比美国的“Spartan”号无人船，性能更为出色，更加贴近实战环境，被誉为当今最成熟的无人水面作战艇，具备出色的监视，识别和侦听能力，能有效的执行侦察、辨别和拦截敌舰以及水雷战、电子站、反恐和精确打击等任务。该艇长11米，排水量4吨，航速最高可超过30节，最大有效载荷为1000千克，能在白天、夜晚、以及各种不利的条件下完成手动和自动的目标监视任务。在民用领域，无人船的应用更加广泛，国外众多科研机构对无人船在各个领域的应用展开了广泛的探索。美国密歇根大学开发了应用于湖泊水深以及环境测量的无人船“BathyBoat”，麻省理工大学开发了应用于水声通讯的中继无人船“SCOUT”，并且完成了多个AUV和USV之间的通信。英国普利茅斯大学开发了应用于内河与海洋领域污染物追踪的无人船“Springer”,该船采用SLAM算法实现海洋和河道信息的测量[5]。日本的雅马哈公司研发了一款能够监控大范围海洋和大气点的物理以及生物化学参数的无人船“UMV-O”。我国在无人船领域起步较晚，较发达国家相比，整体技术水平有着一定的差距。目前国内的无人船的应用领域主要集中在民用领域，主要应用于水环境监测、海洋调查、安防救援以及无人航运等领域[6]。国内从事无人船研发的公司机构主要有珠海云洲智能，安徽科微智能，武汉劳雷绿尔，上海海事大学，中国航天科工集团沈阳新光公司以及沈阳自动化所和哈尔滨工程大学等单位。其中云洲智能在无人船领域走在了国内前列，旗下多艘无人船与国家科考队合作多次深赴青藏高原和南极进行科学考察。2013年，云洲智
本文编号：3365183
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