1.总体说明

该无人船主要用于复杂地理环境物理调查、复杂危险水域测绘、油气风电运维、水域生化调查、沉积环境调查等。配备快速升降机构、遥控自动绞车，可以在复杂环境和危险水域快速上下、自动快速回收。。

2.无人船总体技术规格

2.1船体

本无人船为单底、单甲板、横骨架式结构，船中设置有一条贯穿船长的槽道，并在主甲板上设置一个月池结构，首部设置单层艏楼。船尾配备两台电动舷外挂机，采用锂电池和燃油发电机混合驱动的铝镁合金无人智能自主航行船舶，船体及艏楼均采用铝镁合金材料制造。

2.2航区

  本无人船可在遮蔽海域和港池内进行相关任务的无人化航行作业。船舶满载并以其最大航速的80%巡航速度航行至庇护地的时间不超过4h。

2.3设计参考规则规范

  本无人船根据中国船级社颁布的《无人水面无人船检验指南》（2018）及其（2018）修改通报和《沿海小船建造规范》进行设计与建造。

2.4主要参数   

总    长      7.7m

船    宽      2.8m

型    深      1.07m

设计吃水       0.45m

巡航速度       4kn

最高航速       ≮12kn

设计类别       4类

推进器功率      20KW*2

重量（不含柴油）   ≤3吨

2.5驾驶人员

本无人船为无人船，但是在设备调试或者船舶无法返航时，可通过无人船上设置的本地操作台对船进行航行控制。

2.6稳性、载重线

2.6.1稳性、载重线

本无人船完整稳性、水线根据中国船级社《无人水面无人船检验指南》(2018)及中华人民共和国海事局《沿海小型船舶法定检验技术规则》(2016)的有关规定进行核算。

2.7续航力

航速6kn时，续航时间≮8h；

航速4kn时，续航时间≮24h。

2.8推进器、发电机组、航速

2.8.1推进器

本无人船推进器采用两台船用舷外挂机和一台发电机组混合驱动，舷外机单机功率为20kw,额定转速1500r/min；本系统由两台船外机作提供动力，每台输入功率为20kW，工作电压为 102.4V。

动力电池由两组相互独立的 102.4V 磷酸铁锂电池组成，每组144V电池组由2块电压为51.2V的电池串联组成；辅助电源由12V 电池组成，每台船外机配置一个12V电池，为船外机控制电路提供电源；正常工作时，动力电池通过高压盒分别为船外机和 DC/DC 模块供电， DC/DC 模块将102.4V电压转换成 12V 电压为12V电池充电。系统通讯采用CAN通讯方式，用CAN通讯线分别将船外机、高压盒、远操盒和显示屏连接，从而实现内部通讯。

配置方案如下：

2.8.2发电机组

本无人船配备一台20KW船用柴油发电机组，技术参数如下：

发动机组

2.8.3航速

本无人船在满载吃水、最大主机功率情况下，于深静水区域,最大航速可达15Kn，巡航速度为4kn。

2.9总体布置

2.9.1舱室划分

本无人船由三道横舱壁将主船体划分如下四个舱室：尾—^#6为动力电池舱；^#6—^#12为机舱；^#12—^#16为设备舱； ^#16—艏为艏尖舱。

2.9.2舱室布置

1.动力电池舱

舱内尾部安装有舱底泵（带浮子开关），布置有两组动力锂电池组和配电箱

2.机舱

舱内安装有舱底泵（带浮子开关），机舱内居中布置1台20KW发电机组，发电机组在高度上升出主甲板，由机舱棚结构罩住，容量120L的油箱布置在机舱前壁后。

3.设备舱

舱内设置移动式舱底泵（供设备舱排水），并布置有蓄电池组、无人智能控制机箱及无人智能控制功控机等。

4.艏尖舱

艏尖舱兼做本无人船的浮力舱。

2.9.3．主甲板布置

本无人船采取连续主甲板设计，以保障足够的总纵强度。动力电池仓和机舱主甲板上各设置有两处水密舱口盖，便于相关设备进出舱安装和维修。在船中^#2—^#5位置设置有工作月池，月池上架设有综合设备吊架。设备舱的水密舱口设置在艏楼艉壁板上，并在主甲板上开设有人孔，联通设备舱主甲板的上下部分仓容。

在艏楼甲板上布置有本地驾控台、避障系统感知设备、双光摄像机、声光警报系统、探照灯等设备。

2.10船体结构

1．《规范》运用

本无人船结构按中国船级社《无人水面无人船检验指南》（2018）的要求进行结构设计和核算。

2. 水密舱壁：本无人船于^#6、^#12、^#16共设置三道水密横舱壁。

3．船体材料

本无人船采用中国船级社认可的铝镁合金材料。船壳外板采用5083-H116，结构型材采用6082-T6，焊丝采用5183Ø1.2mm及5356Ø2.4mm。

2.11船舶舾装

1．系泊设备

本无人船于两舷设有不锈钢单十字揽桩2支，共4支。

2．舱口盖

本无人船动力电池舱和机舱对应的主甲板上均设置有风雨密舱口盖，供舱内设备修护检修使用；艏楼艉壁板上设有风雨密舱口盖，供设备舱设备修护检修使用；本地驾控台设有风雨密盖，本地驾控台平时无人巡航时不开放，仅在船舶处于调试或无法返航时采用人为操控。

４．栏杆

本无人船于艉甲板设有不锈钢栏杆。

５．护舷

本无人船合拢处四周为白钢压条加橡胶护的舷材。

2.12、航行、信号设备

1. 航行设备

本无人船装有航海雷达一套、GPS系统、红外双光摄像头、探照灯等航行设备。

2. 信号设备

本无人船设有8只航行信号灯,设有一只红色的左舷灯、一只绿色的右舷灯和一只航行警示灯及电笛一部。

3.无人船智能控制系统

3.1组成及功能描述

无人船智能控制系统是无人船的控制中枢，能够收集传感器信息进行处理，解算出结果，并传送控制指令到执行设备进行相应，达到对无人船的控制的目的。主要由无人船船载智能船控终端、无线传输设备及网络和岸基控制基站组成。

在无人艇启动航行后，通过惯性/卫星组合导航系统完成对平台运动参数的实时测量与解算，为航行控制提供位置、速度、加速度和姿态信息；导航系统同步对水深、水位和水底障碍物进行测量，提供给控制系统作为航行控制策略参考。控制系统基于导航信息和基准航迹信息获得当前位置偏差、速度偏差、方位偏差，通过导引律及自适应控制算法，计算得到修正航迹误差的舵偏角、油门大小、档位状态，通过液压驱动装置驱动动力系统进行加减速、转向和换挡，从而使平台沿预定航线自动航行。

3.2船载智能船控终端

3.2.1设计特点

1.集成度高：控制、通讯、导航功能一体化设计

2.智能化程度高：具备遥控、自主航行、定速巡航、自主返航、自主避障、航行规划、航行日志等功能。

3.可靠性高：模块化设计，内部集成电路板经过三防处理，维护简单，体积小巧，整体结构外壳IP67防水设计，可适应各种复杂环境使用。

4.扩展性好：可根据需要拓展陀螺仪、加速度计、电子罗盘、GPS接收机、图数传电台等各类外部传感器。

3.2.2主要功能

1.全⾃动航⾏:通过地⾯站规划航线，控制系统根据下发的航线，全⾃动运⾏（最⼤⽀持512个航点）。

2. 定速巡航:以设定的速度航⾏，遥控器控制航线⽅向。

3. 航⾏规划和监控：通过地⾯站，可以实时监控.规划及更改航⾏路径。

4. 智能返航:在通信中断、低电量或者认为触发情况下实现返航功能。

5. ⾃动返航:规划的航⾏任务结束后可以直线泛返航或者按照规划的航线返航。

6. ⾃主悬停:可以在静⽔或者⼤流速下实现精准悬停功能。

7.黑匣子功能：采⽤滚动存储的⽅式可以实现历史50次的航⾏⽇志记录功能。

8. 公⽹接⼊内置4G模块，可以实现超距状态监控和远程控制。

3.2.3产品参数

3.3无线传输设备及网络

本项目通信网络优先级，后续与使用方沟通再确定。

3.3.1无线4G通讯网络

无线4G通讯集成在船载智能船控终端，4G通讯模组选用移远EC20-CE；

本无人船有公共网络覆盖的环境下，采用4G公网通信模式，一方面可以将无人船上控制数据、核辐射监测数据以及音视频信息直接传输到岸基控制终端，通过岸基控制终端中转到指挥中心进行全面展示和监控；另一方面在无线电台超视距时，可以作为备份进行无人艇的通信和控制。

4G通讯主要技术指标

3.3.2无线自组网

本无人船采用行业级无线图数传设备组成自组网无线网络进行通讯。融合了 4G、 5G、 WIFI 等通信制式的优点，采用软件无线电架构，具有远距离、灵活、抗多径传输、低延时、绕射性能强、大数据带宽通信等特性。

该无线自主网分为发送端（船端）和接收端（岸端）一对，发送端（船端）安装在无人船上，用于数、图数据发送；接收端（岸端）安装在岸基一体化站房附近高点（具体高度根据现场实际环境确定），通过三脚架等形式进行固定，用于接收发送端（船端）发送的数、图数据，并将接收到的数据中转到岸基控制终端。

关键指标如下：

3.4岸基控制基站

岸基控制基站由地面站和手持遥控器组成。

3.4.1地面站

岸基控制基站采用一台便携式三防笔记本，机身采用铝镁合金全加固，支持酷睿11代处理器，12000mAh超大双电池支持，支持双硬盘，最大支持64G内存，配备无人艇操控软件，可远程实现对无人艇的操控及任务指令下达。

岸基控制基站用于监测无人艇系统的指挥与控制。它能够完成监测无人艇系统的任务规划、监测无人艇系统航行状态监控、艇载任务载荷工作状态监控、数据链路设备监控、遥控遥测信息处理、遥测参数和航迹显示、艇载任务载荷信息显示等功能。基站采用一体化设计，可对视频、导航、测量独立监控显示，以及监测无人艇远程控制功能。

主要技术指标

3.4.2手持遥控器

手持遥控器为近距离操作终端，具备解锁、前进、倒车、功能载荷手动控制操作等功能，主要用于无人艇的近距离遥控、靠与离码头、任务载荷手动操作等。

手持遥控器

本无人艇采用的MK32工业级手持地面站配备一块 7 英寸高清高亮显示屏，最高亮度可1000 尼特（cd/m ²），户外阳光直射下依然清晰呈现地面站信息与高清图传画面。MK32地面端搭载高通八核高性能 CPU ，轻松硬解码 H.264/H265、1080P 60 帧视频流。 MK32 安卓平台升级为 4G 运行内存和 64G 超大容量存储，可高速运行各类地面站软件。

依托无线高清图传技术，MK32链路具备多路互联特性。“一机双控”功能为双操作员场景开发，支持最多两台地面站同时控制一台船端，一台可用来控制无人艇的航行姿态，另一台则用来控制双光吊舱、采水样装置等负载应。特有的“遥控接力”功能是针对超远距离航行开发的，支持两台地面站以接力控制一台船端的方式达到最大两倍于单台地面站的极限航行距离，极大的增强了手动操控控制距离。

主要技术指标

3.4.3地面站软件

地面站软件是无人船智能控制系统的人机交互界面，具备视频、导航、作业信息、无人船航行姿态信息、无人船控制状态信息、船载设备信息等信息管理功能。

功能简介：

1）实时数据显示：该功能主要实现无人船系统定点监测、线路巡测等不同状态下GIS下的实时监测数据的图形化展示、图表化、视频展示。同时要求该页面的监测数据具备预警功能，对于超出EAL程序中要求的剂量率水平、剂量水平的结果，用有效方式进行预警等。

2）远程控制与参数管理：主要实现平台远程控制无人船的如参数设置、线路预设、制定点位监测、启动巡测、指挥返航等与系统运行状态管理和控制包含就地的硬件设备、软件通讯、数据预警及平台模块的参数管理。

3）历史数据查询：该功能主要为历史数据在界面显示图表、显示图形、剔除异常数据等与数据查询相关要求的操作，同时具备导出历史数据的功能。

4）日志查询：该功能主要显示系统主要参数变化操作、报警（系统硬件软件、检测数据异常等）信息等与系统操作有关的日志记录。

5）帮助：该功能主要是提供该系统的运行维护手册、系统设计手册等文件等。

6）监测功能：具备控制监测功能载荷，实现对海域空气剂量当量率和表层海水核素活度监测的功能。

7）采样功能：能够通过地面站软件系统，控制采集多点位海水，并可以转移至预制的无人船中。

8）可按照预设路线和指定点位，巡测和定点监测，并能够将监测结果实时回传至服务器，采集的监测数据能够展示在三维地图上。

9）预警：具备多级预警功能.

10）系统接入：系统接入基于空间立体应急监测数据的管理系统的数据系统，实时传输数据至数据系统，且可被远程监测与控制。

4.船载环境感知系统

4.1航行避障系统

无人船避障系统由航海雷达和激光雷达组成；该系统对环境空间进行扫描，能够识别出近距离和远距离障碍目标，并将距离和速度等关键信息传输给智能控制系统进行处理，并传输避障指令到执行机构执行相应操作。

4.1.1航海雷达

航海雷达用于水面目标的方位、距离、速度等信息的识别跟踪，是无人航行系统避障功能的主要感知设备。无人船配备固态雷达，其采用调频连续波（FMCW）体制，属于相参接收雷达。具有盲区小、无辐射伤害、距离分辨率高、体积小、重量轻等众多优点，并具有更好的海杂波、雨杂波表现，具有以太网接口，支持罗经、定位、AIS等信号，而且多达200个目标跟踪功能，配备有良好的开发包支持。

主要技术指标

4.1.2激光雷达

激光雷达可以对周边环境进行感知，其具有 Object 和 Cluster 两种目标感知模式，这两种模式可在感知过程中实时切换。当对周围障碍物进行感知时，激光雷达进入 Object 模式，在这种模式下，雷达可以直接返回多个目标的位置、距离、速度和加速度信息，从而辅助实现船舶小范围避障功能；当进行自动靠离泊时，激光雷达需要对岸堤进行识别，此时进入 Cluster 模式，此模式下，雷达输出二维稀疏点云进行岸堤识别，以辅助实现船舶自动靠离泊功能，在恶劣环境下具有较高的可靠性。

该项目选用一款16线的多线激光雷达，采用全新的模块化架构设计，可提供26°垂直视场角，拥有最高垂直分辨率0.5°，可实现更远距离的感知。

主要技术指标

4.2光电设备

无人船配置双光光电设备，主要用于白天及夜间对周围海面情况进行观测，为无人艇的航行提供海面环境信息，具有红外的光学设备，可满足在低照度情况下的使用。本项目选用武汉格物优信的双光球型云台光电吊舱，其体积小巧、重量轻便，整机功耗小于25w，热成像组件可在完全漆黑及微光条件下，提供清晰的红外图像，可同时监测大范围内的所有文档。25倍变焦额高清可见光摄像机和双LED补光灯，可进一步扩大目标识别范围，辅助进行分析诊断；高精度云台保证热像仪运平稳，定位精确，支持水平、垂直两个方向的自动巡航扫描，布控灵活，360°全方位监测。

主要技术指标

4.3声光警报系统

本无人船配置三色声光警报系统（红黄绿三色，绿色表示正常、黄色表示预警、红色表示报警），当环境监测预警触发后或发现非法靠近无人船的其他运动物体后，无人船触发声光警报。

主要技术指标

5.任务载荷系统

5.1月池

本无人船在主甲板上设置有500*600mm的月池结构，为载荷设备从船体入水作业提供通道支持。