无人水面艇研究现状与发展趋势

无人水面艇(USV)是指依靠船载传感器，以自主或半自主方式在水面航行的智能化平台，可广泛应用于海洋运输、海洋环境调查、海洋资源探测、海洋考古、水上搜救、情报搜集、海事训练测试、侦察取证、警戒巡逻、火力打击、舰艇护航、反水雷和反潜等任务。无人水面艇是网络化无人系统中的重要节点，将颠覆传统海战样式，催生全新海洋装备体系，对海洋资源开发和国家海洋权益维护具有重要的意义，受到世界各海上强国(如美国和欧洲等国)的高度重视。

截至2017年9月，当今世界在研和现役的无人水面艇共有约88种类型，其中在研的无人水面艇有25种。美国发展无人水面艇主要以军事应用为主，而欧洲各国发展无人水面艇主要以民用运输船为主。

2007年，美国海军海上系统司令部(NAVSEA)制定了《海军USV 总体规划》，表明美国将在未来相当长的时间内持续无人水面艇的开发研究。此后，美国军方开始统筹各军种无人系统的发展，并统一发布《无人系统路线图》，对无人水面艇的作战需求、关键技术领域以及与其他无人系统之间的互联互通性进行了总体规划。2013年美国发布的最新版《无人系统路线图》对无人水面艇的技术发展重点和能力需求做了说明：近期(未来5年间)无人水面艇的能力需求是提高在本地受控区域执行特定任务的自主性并提高联网能力；中期(未来

5～10年)将扩展行动范围并增加任务类型；远期(未来10～25年)则可在全球自主执行任务。

欧洲比较有代表性的有罗尔斯·罗伊斯股份公司，该公司在“2016无人驾驶船舶技术研讨会”上，推出了“高级无人驾驶船舶应用(AAWA)开发计划”，并发布了AAWA项目白皮书，阐述了该项目如何实现遥控与无人驾驶船舶的构想。

近年来，各国在军用和民用领域加大了科研力度，掀起一股无人水面艇的研究热潮。然而，由于海洋环境恶劣(如强海浪涌等)和无人水面艇运动模型的特殊性(如模型高度非线性、强时滞性和时变性等)，较于无人车和无人机等无人系统，无人水面艇的研究面临着一些特殊的附加挑战。

一、研究现状和主要成果

无人水面艇相较于其他无人系统发展滞后。不过无人系统在很多层面上，尤其是在自动化学科领域有很多共通点，因此无人水面艇可在其他无人系统研究成果的基础上，根据所面临的特殊挑战(如海洋环境、船体模型等)进行开创性研究。在美国和以色列这2个当今世界上无人水面艇技术最先进的国家，无人水面艇的发展在很大程度上得益于其无人机、无人地面车辆和无人潜航器等无人系统上的优势。特别是美国无人水面艇在很大程度上借鉴了火星无人车Rover的算法及其软件框架CARACaS。

本工作针对无人水面艇所面临的特殊挑战，从态势感知、航行规划和导航、控制几个方面来研究其现状和主要成果。态势感知、航行规划和导航、控制之间的关系框图如图1所示。航行规划和导航包含2个部分：全局航路规划和局部反应式导航。从单船角度出发，全局航路规划、局部反应式导航和控制所需执行频率依次提升。

⒈无人水面艇的态势感知

无人水面艇的态势感知可以描述为：依据使用需求配置各种类型的传感器进行互补，实现水下-水上、近距和远距目标探测，并针对每种传感器的特性对目标进行检测、跟踪、识别等由粗至精的融合处理，从而提取目标的关键要素，并依据实际任务需求所需的目标属性，构建出覆盖“水上-水下”的多尺度、多维度立体综合环境态势图，从而实现无人水面艇对周围环境的自主、准确及有效的认知。无人水面艇所搭载的传感器一般有激光雷达、相机(含可见光

和红外)、雷达、声呐和自动识别系统(AIS)等，其所获取的感知数据通过融合处理即可形成态势感知图。目前，基于地面无人车和空中无人机平台的态势感知的一些研究成果已经可以应用于无人水面艇中，但是无人水面艇本体和工作环境具有一定的特殊性，其在态势感知方面除了受光照、雾天等影响外，还面临特殊挑战，如海面目标可观性弱、船体晃动剧烈、海杂波强和水下目标探测困难等。

2009年，葡萄牙波尔图工程学会在ROAZ Ⅱ号海洋无人测量艇基础上单独加装商用航海雷达Furuno、光电传感器(红外和可见光)及其对应的岸基控制命令系统，实现了对近距离和远距离障碍探测；2010年，圣地亚哥空军海军战争系统中心利用Velodyne公司的64线激光测距雷达对海上各种物体进行探测，并对探测数据进行了分析；Lee等采用径向最近邻方法实现了无人水面艇上激光点云数据的目标检测；2017年，上海大学“精海”无人水面艇采用Velodyne 公司的16线激光和2.5D栅格地图的障碍检测方法，将障碍表征为椭圆，实现了海面目标跟踪；Heidarsson等通过在无人水面艇上安装机械扫描浅地层剖面声呐，实现了水下目标探测；Leedekerke等在无人水面艇上搭载声呐测量设备，实现了水下环境建模。

2010年，Wolf等在CARACaS框架下，基于360相机提出了一个面向巡逻任务的自主视觉分析和跟踪方法，用于目标跟踪和威胁判别；2011～2015年，南洋理工大学的Wang等利用可见光单目和双目视觉，在高速无人水面艇上测试障碍检测跟踪系统，并指出由于海面反射和波浪涌动影响，故在障碍检测结果中会出现很多虚假障碍；2013年，Wang等为解决目标跟随过程中白浪花引起的虚警和目标遮挡等问题，采用立体数据估计海平面和其他物体的高度，并利用高度属性进行障碍物判定；2015年，Hermann等基于视觉和雷达，采用卡尔曼滤波技术估计船体姿态和位置信息，以应对无人水面艇在高速行驶过程中的船体抖动、杂波抑制和目标航迹维持问题。

与国外相比，我国适于无人水面艇的传感器设备和自主处理系统相对比较薄弱。为此，针对无人水面艇的任务需求和海洋环境，研制出稳定高效的自主感知传感器，形成相应的理论体系和技术架构，提升环境感知和认知能力是我国无人水面艇态势感知的重点研究方向。

⒉无人水面艇的航行规划和导航

无人水面艇航行规划和导航过程可以描述为依据态势感知图，综合考虑任务需求、航行安全(搁浅和气候等)、航行空时效率(时间、距离和偏差等)、航行规则(海事避碰规则)、船体操纵性(最小转弯半径等)和环境不确定性(障碍物状态不确定等)等要素，在满足无人水面艇航行安全性的前提下，发挥无人水面艇的效能。无人水面艇航行规划和导航不仅同其他无人运载系统一样面临动态不确定环境感知问题，而且具有一些特殊挑战，如海事避碰规则多且具有多模糊属性，船体时滞性大、惯性强且不同船型相差大。无人水面艇航行规划和导航分为：全局航路规划和局部反应式导航。全局航路规划从全局可用信息角度来规划满足任务需求的安全高效航向；而局部反应式导航以满足全局航路规划为目的，根据当前状态和局部环境信息进行局部调整，且同全局航路对接。

全局路径规划通常能高效安全地解决路径到达和路径覆盖这2个问题。首先，全局路径规划需定义路径规划的位姿空间；然后，根据搜索算法，如

A*，D*和神经网络等，获取满足任务需求的安全优化路径。全局路径规划需针对无人水面艇的机动特性和相关航线评价标准，利用直线和弧线等几何形状生成至少2阶可微的光滑路径。路径曲率的不连续将会导致无人水面艇船体等欠驱动系统的横向加速度的不连续，从而最终导致无人水面艇艏向控制器的控制受到影响。Candeloro等基于Fermat spiral和Voronoi图方法规划生成曲率连续且满足避障要求的航线；Lekkas从航线光滑程度、航路精度、可跟踪性和计算时间建立了航路评价标准，并以此标准采用单调3次Hermite样条插值方法生成光滑航路。

局部反应式导航分为跟随/跟踪导航和局部反应避障，二者相互融合形成最终的局部反应式导航律，其中局部反应避障优先级高于跟随/跟踪导航。完成全局航路规划任务需分二步走，第一步证明局部反应式导航的稳定性和收敛性，第二步证明由导航律和控制器构成的级联系统的稳定性和收敛性。根据任务场景不同，跟随/跟踪导航可分为目标跟踪、路径跟随、路径跟踪、路径机动。跟随/跟踪导航经常采用导弹中的视线(LOS)导航、Pure Pursuit和Constant Bearing制导思想。Lekkas等提出了时变前向距离LOS方法以提升LOS导航方

法的稳定性；Fossen等提出了积分LOS，以应对慢时变干扰条件下的导航。基于虚拟目标的跟随/跟踪导航可参考文献。

Kuang等指出，海洋无人运载平台避障的主要挑战为海事避碰规则的适应性和船体动力学的多样性；Statheros等描述了在动态避障场景中船体建模、避障算法和导航系统所涉及数学方法的研究现状。局部反应避障方法有速度障碍、虚拟力场和Voronoi图等。

Naeem等和Kuwata等分别将速度障碍同海事避碰规则结合用于无人水面艇的局部反应避障；Stenersen基于机器人操作系统(ROS)搭建了一个满足海事避碰规则约束的速度障碍避障的开源平台；Perer等基于模糊方法实现了无人水面艇的局部避障，并进行了实验测试和评估；Woerner将速度障碍扩展至柔性多阈值形式，以更好地表征和评估人类的驾驶经验；Shah基于网格化和模型预测方法提出了一种自适应危险和偶然事件感知的导航避障方法，以实现在动态拥堵条件下的航行、目标追踪和围堵等；Candeloro等基于Voronoi图、Fermat spiral和自适应LOS方法，构建了一个由全局航路规划、局部反应避障和路径跟随组成的无人海洋运载平台的航行规划和导航系统。

目前，已有的关于无人水面艇的航行规划和导航的研究较多，不过还需进一步提升其智能性。为此，需利用当前人工智能理论基础和方法，解决开放、动态和在不确定场景下的意图判断及其表征问题，以提高宏观航路规划和微观的紧急状态判断和处理能力，从而实现有人水面艇和无人水面艇的共融驾驶。

⒊无人水面艇的控制

无人水面艇的控制是以导航输出作为期望输入，同导航律构成稳定级联控制系统，解决航行过程中的动态定位、轨迹跟踪、路径跟踪等控制问题，使无人水面艇能够稳定地做出各种航行所需动作。然而，无人水面艇的控制面临模型高度非线性和不确定性、系统欠驱动、船体本身和执行机构时滞性、执行机构饱和特性、不可预测的强外部干扰和系统故障等挑战。

同其他控制系统一样，无人水面艇的控制包含模型、模型辨识和控制器3部分。船舶动力学研究可以分为2个基础领域：操纵性研究和耐波性研究。操纵性研究是指没有浪干扰条件下的平面运动性能的研究，操纵性模型通常用3或4自由度进行表征；耐波性研究是指存在浪干扰条件下的航速和航向保持能

力的研究，耐波性模型需用6自由度进行表征。操纵性和耐波性的结合称为波浪中的操纵性。Fossen广泛系统地描述了水面艇的数学模型，即根据弗劳德数取值范围的不同，水面船模型可以分为排水型船舶、半排水型船舶和滑行船舶，而目前最简单的和流行的船体模型为1阶Nomoto模型；Yu等对水面艇模型进行拓展，使其可应用于具有侧滑的运动场景。系统辨识属于一个很成熟的研究领域，Journee对1阶和2阶Nomoto模型了进行辨识；Ferera等将随机参数法同扩展卡尔曼法相结合，实现了非线性船模型辨识；Annamalai等采用加权最小二乘对无人水面艇进行了模型辨识。尽管精确和完整的无人水面艇模型对控制具有十分重要的意义，但数值模型的建立代价高且耗时，为此通常需对船体模型进行简化。

动态定位属于无人水面艇一个典型控制问题。S?rensen对海洋动态定位系统进行了总括描述。通常情况下动态定位面向全驱动低速无人水面艇，而大部分无人水面艇属于欠驱动系统，欠驱动系统的非完整约束性会导致全驱动系统的控制方法无法直接应用于欠驱动无人水面艇。Huang等采用反步法和李雅普若夫直接法解决了路径跟随场景下的欠驱动问题。

基于模型的抗干扰控制通常设计自适应控制律对干扰进行估计和抑制，而逼近控制通常采用积分策略对干扰进行抑制。Annamalai等基于模型预测控制方法解决了模型突变问题。另外，有些智能控制方法能同时解决无人水面艇模型的不确定性、非线性和外界干扰问题，如面向无人水面艇动态定位的自适应模糊控制器。

实体控制系统执行器存在各种约束，如响应速度、饱和性和耐用性等。在设计控制器时如果没有考虑控制与实际执行的差距，那就会大大降低控制器的性能甚至导致发散。虽然很多控制器考虑了幅度和速率约束，但没有考虑驱动器和无人水面艇整体系统的动态特性，因此Liu等采用基于模糊逻辑自适应联合卡尔曼方法的多传感数据融合方法实现了故障检测诊断。

由于无人水面艇模型所面临运行环境的动态性和复杂性，实际应用过程中通常采用复合控制方法和结构来提升控制性能。应将其与态势感知结合，感知外部环境干扰和内部自身状态变化，从而对外部干扰和内部状态进行估计和预测，形成控制态势感知图；再将人工智能方法学习人工驾驶策略与传统控制方

法结合，以满足各种任务对航行的需求。Breivik等阐述了导航模块对于控制模块的重要性，并指出无人水面艇控制器应与其相结合。

二、国内外比较与发展趋势

⒈国际无人水面艇研究趋势

无人水面艇的发展将会在已有无人系统成熟体系技术的基础上，根据其所面临的使用需求和挑战，形成无人水面艇系统自身独有的技术体系和产品体系，如美国的无人水面艇技术借用了火星无人车Rover的相关软件体系架构和基础技术，以色列无人水面艇技术也借用了美国在无人车和无人机上很多先进的无人技术。

未来无人水面艇将朝着体系化、标准化、智能化和群体协同化方向发展。这里，体系化表示无人水面艇作为无人系统的一部分，已形成系列化产品；标准化体现为设计标准模块化接口，根据任务需求对任务载荷实现快速换装，达到一船多用的目的；智能化体现为利用多传感器融合处理技术、环境认知技术、人工智能技术和控制技术实现无人水面艇的智能性；群体协同化体现为无人水面艇之间的协同、无人水面艇和人之间的协同、无人水面艇和其他无人和有人系统的协同。国外正逐步形成需求分析、科学研究、仿真验证、工程研制、实体验证和装备生成的完备体系，以加速提升技术和推广应用。

⒉国内研究特色与差距

在国内，几年无人水面艇的研究已取得了快速的发展。上海大学研制的“精海”系列无人水面艇配备北斗导航系统，可实现自主定位、航迹自主跟踪、航迹线远程动态设定、障碍物自主避碰等，并搭载了海洋测量设备进行海底地形地貌勘测和海底管道探测；搭载水质监测设备实现海洋常规“体检”；珠海云州智能有限公司研发了云洲LE2000型海洋测量无人水面艇，可协同海事搜救；重庆万里高科技有限公司研发的DF-C400警用无人水面艇，可实现对特定水域的辅助巡逻。除此之外，国家海洋局第一海洋研究所、哈尔滨工程大学和上海交通大学等科研院所，以及海兰信、武汉劳雷绿湾、中国船舶重工股份有限公司等许多企业也都对无人水面艇技术开展了研究。目前，我国无人水面艇正针对民用和军用领域需求开展广泛研究。

虽然我国无人水面艇已具备一定的自主环境感知、路径规划、自主避障和自主控制能力，并能根据需求完成相应的测绘、勘测、环境监视和巡逻等任务，但是技术水平相对较低，同美国、以色列、挪威和英国等国家相比还是存在较大差距。我国大部分无人水面艇目前主要处于遥控和自主性较弱阶段，除了船型、动力、通信技术、传感器技术外，在态势感知、航行规划和导航及其控制方面都有较大差距。其中原因很多，除了已有的技术落后外，主要是无人水面艇整体研究缺乏统一系统的长远规划，产学研用没有形成一个良性循环有机整体。

三、需求与展望

无人水面艇将会成为无人系统中连接空中、地面、水上和水下各节点的重要中继节点。随着对海洋的越来越多的重视，各国及其相应的海洋机器人公司将会根据实际使用需求研制无人水面艇。无人水面艇主要有3个应用方向：军用船、科考船和海运船。目前军用船和科考船产品已被成功研制并应用于实际需求中，而海运船正处于预研阶段，预计在2035年将出现自主远洋无人水面船舶。

军用方面，无人水面艇可以在侦查、威慑、防御和攻击等方面成为海军的主要力量倍增器，无人水面艇可用于敌我身份不明等危险情况下的海上任务，以保护海军作战人员生命安全，提高作战效率和效能比；科考方面，无人水面艇可以搭载相应的探测设备实现无人和有人的协同探测，降低测绘人员的工作强度和操作风险；海运方面，无人水面艇能够降低人工成本，节能降耗，减少事故。自主无人水面艇必将成为海运行业的未来发展重点。

随着技术的发展及其智能性的提升，无人水面艇将会被广泛应用于海洋运输、扫雷、反潜、巡逻、科学考察、测绘、事故监测及救援、石油开采等领域。与其他无人系统相比，无人水面艇将成为第一个具有突破意义的无人产业化支柱。

四、结束语

无人水面艇是海洋机器人的一个重要分支。本工作围绕无人水面艇的态势感知、航行规划和导航、控制方面介绍国内外的主要研究进展，分析了国内外发展趋势及国内研究特色与差距。随着各海洋强国和大国对海洋的重视，已有的无人技术将会被利用。美国和以色列等无人水面艇强国，在已有无人系统技术的基础上，经过数十年体系化的积累，已形成较完备的理论和技术体系。虽然我国已有相应的无人水面艇产品，但是大多数产品的自主程度较于国外还有一定差距，特别是研究体系和理论创新。因此，我国应以需求为导向，针对无人水面艇面临的特殊问题和挑战，加快无人水面艇关键技术理论体系研究，尽快在各个领域形成体系化和标准化的无人水面艇装备，提升国家在海洋装备体系水平。

水面无人艇(USV)的关键技术

水面无人艇（USV）的关键技术 水面无人艇（Unmanned Surface Vessel,USV）近年来受到国内外越来越多的关注。国内外USV的最新进展和成果前文已经介绍过了，这里不再累述，本文重点介绍USV的控制方式、动力机构、自动避碰技术及路径优化和未来技术发展，并针对我国内河环境展望了USV在航道数据测量和海事巡航方面的应用前景。 一、USV技术发展 （一）USV控制方式 USV 船舶控制方式主要有3种，即远程遥控、自主航行、远程遥控/自主航行双模。 1.远程遥控 远程遥控是利用远程通信技术实现USV与岸上控制中心的信息交互，达到远程操控船舶的目的。在USV航行时，控制中心与其交互的信息包括航行状态信息、视觉信息、故障诊断信息和控制指令等。考虑到通信数据量大、实时性需求高的特点，比较适合的远程通信技术主要有WiFi，蜂窝网和卫星通信等，其中WiFi由于具备网络传输速率高、抗干扰能力强等特点，比较适合几百米范围内的通信，蜂窝网需

要在其覆盖范围内使用，而卫星通信不受距离限制，但成本较高。 2.自主航行 ASV与USV在概念上有所区别，主要表现在：①ASV 的航行、碰壁策略由自动控制系统提供，自动控制系统由远程控制中心或者由船舶自身控制，但船舶上允许有维护和服务人员；②USV可以是自主航行，也可以远程控制，但船舶上没有人。ASV要求船舶自身具有完整的动力控制系统、航迹/航向控制系统、自动避碰系统、故障诊断系统和应急处置系统。ASV一旦失控可能会造成十分严重的后果，因此在航行时ASV应与普通船舶一样遵守相同的交通规则，且一旦有故障发生，应采取应急措施。 3.远程遥控/自主航行双模 以目前理论水平和技术条件而言，完全替代人来操控船舶是很难实现的。采用远程遥控/自主航行双模这样一种比较常见和安全的控制方式是比较合适的。船舶为自主航行船舶，船舶电脑系统中显示的航行路径、气象导航和轨迹参数会实时地更新和存储，通过雷达、AIS和红外传感器监测周围环境。当遇到其他船舶或者障碍物，该船会根据COLREGs规则（国际海上避碰规则）进行避碰操作。与此同时，所有的

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构造地质学研究现状和发展趋势 构造地质学是地质学分支学科之一，以岩石圈的各种地质体作为研究对象,探究其组合形式及形成、发育、变形、破坏规律。一般根据其研究对象和研究内容的差异,分为狭义构造地质学和广义构造地质学。狭义构造地质学侧重于对中、小型地质体的研究，主要研究这些构造的几何形态、产状、规模、形成演化等。广义构造地质学的研究范围更加广阔，从地壳演变至岩石圈结构,从重要造山带至板块边界，从显微构造到晶格错位，几乎涵盖了10_8?108cm的所有地质体。近代以来,构造地质学研究获得了空前发展。20世纪60年代以来，板块构造理论体系得以建立和完善;20世纪70年代以来，大陆构造研究得到了重视;20世纪80年代以来，重点研究岩石圈的演化和三维岩石圈的建立；20世纪90年代以来，大陆动力学研究兴起。这些研究使得构造地质学在研究深度和研究广度上取得了重要进展。 1.构造解析构造学本质上是对地质体变形和演化的认识，构造地质学强调野外实地观测，其主要研究方法是构造解析法。构造解析是对地质体空间关系和形成规律的分析解释，内容包括对地质体的几何学、运动学和动力学的分析气几何学解析是指对地质体的产状、规模、组合形式进行研究，进而概化为构造模式。运动学解析主要研究地质体在构造作用中发生的变形和位移。动力学解析是在几何学解析和运动学解析的基础上，反推构造应力的性质、大小、方向，分析和解释该研究区域的构造演化史。 2.研究现状步人20世纪后，构造地质学开始从形态描述逐渐进人对地质体的成因和力学分析研究中，由定性观察转入定量研究，由几何学研究转人运动学、动力学的领域。相关学科的新方法、新思路的引人,使得构造地质学获得了极大地进步，促进了构造地质学和其他学科的交流融合。尤其20世纪60年代后，以板块构造为主的各种新理论的提出，促使构造地质学的发展进入全新阶段。 2.1板块构造理论体系相关研究1968年前后，地质学家归纳了大陆漂移和海底扩张的研究成果，并在此基础上从全球统一的角度提出了板块构造理论,该理论将固体地球表层在垂向上划分为刚性岩石圈和塑性软

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集自动化系统等为代表的一批成果。尽管如此，由于研究的分散以及研究水平所限，形成多数研究项目是针对交通运输的某一局部问题而进得的，缺乏一个综全性的、具有战略意义的研究项目恰恰是覆盖这些领域的一项综合性技术，也就是说可以通过智能运输系统将原来这些互不相干的项目有机的联系在一起，使公路交通系统的规划、建设、管理、运营等各方面工作在更高的层次上协调发展，使公路交通发挥出更大的效益。 1.国内物流产业发展迅速。国内物流产业正处在前所未有的高速增长阶段。2008年，全国社会物流总额达89.9万亿元，比2000年增长4.2倍，年均增长23%；物流业实现增加值2万亿元，比2000年增长1.9倍，年均增长14%。2008年，物流业增加值占全部服务业增加值的比重为16. 5%，占GDP的比重为6. 6%。预计“十一五”期间，我国物流产业年均增速保持在15%以上，远远高于美国的10%和加拿大、西欧的9%。 2.物流专业化水平与服务效率不断提高。社会物流总费用与GDP 的比例体现了一个国家物流产业专业化水平和服务效率。我国社会物流总费用与GDP的比例在近年来呈现不断下降趋势，“十五”期间，社会物流总费用占GDP的比例，由2000年的19.4%下降到2006年的18. 3%；2007年这一比例则下降到18. 0%，标志着我国物流产业的专业化水平和服务效率不断提高。但同发达国家相比较，我国物流

国外海军无人水面艇发展及关键技术

国外海军无人水面艇发展及关键技术 文／宋磊 有人水面舰艇相比，无人水面艇具有机动灵活、隐蔽性好、活动区域广、使用． 成本低等特点。目前，无人水面艇服役数量很少，主要用于执行海上情报、监视与侦察，反水雷战，电子战等军事任务。未来，随着智能化程度的不断提高，无人水面艇将具备遂行反潜、反舰作战等能力。 一、无人水面艇自主程度不断提升 与其他无人装备相比，无人水面艇发展相对滞后，但自主程度在不断提升。自主程度是衡量无人系统先进性的核心指标。无人水面艇按自主程度可分为遥控型、半自主型和全自主型三类。由于全自主控制方式对智能化程度要求较高、实现极为困难，尚处于研究探索阶段。目前，各国无人水面艇多采用半自主型。国外已服役或在研的无人水面艇主要装备型谱见图1。从装备型谱看，全自主型无人水面艇艇是未来无人水面艇的发展目标。 二、多功能无人水面艇发展备受关注 目前，开展无人水面艇研制的国家和地区主要包括美国、以色列、欧洲、日本等，但仅有美国、以色列的部分型号装备了部队。各国正在竞相发展集反水雷战、反潜战、电子战等能力于一体的多功能无人水面艇。 1.美国B研制并装备多种型号，且制定了明确的发展规划 美国正式服役的无入水面艇主要有“遥控猎雷系统”(RMS)、“海狐”和“斯巴达侦察兵”。其中，RMS由洛克希德·马丁公司在21世纪初研发成功，可对水雷进行快速侦察、探测、分类、识别并准确定位，也可用于反潜搜索、水面监视和沿海情报收集；“海狐”由美国西风海事公司研发，目前在美海军中服役的主要有“海狐”MKl和“海狐”MK2两型，美海军主要利用该艇进行江河地区的作战评估，以及远征部队的安全保障等；2002年，美海军水下战中心正式启动“斯巴达侦察兵”研制计划，2004年法国也加入其中，该艇备受各军种重视，海军陆战队计划将其用于执行远征后勤和再补给任务，特种部队计划将其用于水文调查及其他侦察、欺骗任务，陆军计划将“海尔法”等导弹装备该艇执行精确打击任务，协助内陆湖泊地带作战。目前，“遥控猎雷系统”和“斯巴达侦察兵”已装备美海军近海战斗舰，参与作战部署。此外，美国于2010年启动“反潜战持续跟踪无人水面艇”(ACTUV)研制计划。该艇设计长19米，排水量157吨，最高航速38节（7 0.4千米／小时），可持续工作30天，一次加油最多可航行6200千米，采用三体船型，可携带无人潜航器。上述指标均处于国际最领先的水平，同时也代表着无人水面艇的未来发展方向。 美国无入水面艇的发展思路和顶层规划也十分明确和清晰。21世纪初，美海军在《21世纪海上力量——海军设想》中提出，在201 5年前将新型无人平台引入未来网络化作战体系中。200 7年7月，美海军首次发布《海军无人水面艇主计划》，设定了无人水面艇的7项使命任务——反水雷战、反潜战、海上安全、反舰战、支持特种部队作战、电子战和支持海上封锁行动，指明了未来无入水面艇的发展重点及技术攻关方向。此后，美军方开始统筹各军种无人系统发展，并统一发布《无人系统路线图》，对无人水面艇的作战需求、关键技术领域以及与其他无人系统之间的互联互通性进行了总体规划。其中，2013年12月发布的最新版《无人系统路线图》对无人水面艇“近期（未来5年）、中期（未来10年）、远期（未来2 5年）”的技术发展重点和能力需求做出了更细致的说明：无人水面艇近期的技术发展重点将围绕增强型动力系统、通信系统和传感器系统等方面，中远期则将重点开发高效自主系统、障碍规避算法以及安全架构等；无人水面艇近期的能力需求是提高在本地受控区域执行特定任务的自主性并提高联网能力，中期将扩展行动范围并增加任务类型，远期则可在全球自主执行任务。《无人系统路线图》提出无入水面艇面临的技术挑战主要包括海上持久能力、恶劣环境中的生存能力等。同时还指出，为将无人系统潜能最大化，未来各类无人系统必须实现无缝互操作能力。2．以色列发展的型号种类仅次于美国，部分型号B装备不兑 以色列已开发多种型号，包括拉法尔公司和航空防务系统公司联合开发的“保护者”、埃尔比特系统公司的“黄貂鱼”和“银色马林鱼”、航空防务系统公司的“海星”等无人水面艇。其共同特点是充分借鉴无人机技术，并采用模块化设计。其中“保护者”项目开展最早，发展最为成熟，该艇隐身性高，装备现代化传感器系统和多样化武器系统，首批1 2艘已于2006年服役。 3.欧亚多国积极推进研制，产品尚未交付部队 英国在研无人水面艇主要包括“卫兵”、“哨兵”、“黑鱼”等。其中“卫兵”最为典型，由奎奈蒂克公司研制，采用先进的隐身设计和喷水推进技术，航速可达50节。法国在研型号主要包括“检察员”MK1、“罗德尔”和“巴西尔”等，其中“检察员”

机器学习研究现状与发展趋势

机器学习研究现状与发展趋势 计算机科学与软件学院 引言: 机器能否象人类一样能具有学习能力呢？1959年美国的塞缪尔(Samuel)设计了一个下棋程序，这个程序具有学习能力，它可以在不断的对奕中改善自己的棋艺。4年后，这个程序战胜了设计者本人。又过了3年，这个程序战胜了美国一个保持8年之久的常胜不败的冠军。这个程序向人们展示了机器学习的能力，提出了许多令人深思的社会问题与哲学问题。 机器学习的研究是根据生理学、认知科学等对人类学习机理的了解，建立人类学习过程的计算模型或认识模型，发展各种学习理论和学习方法，研究通用的学习算法并进行理论上的分析，建立面向任务的具有特定应用的学习系统。这些研究目标相互影响相互促进。 机器学习是关于理解与研究学习的内在机制、建立能够通过学习自动提高自身水平的计算机程序的理论方法的学科。近年来机器学习理论在诸多应用领域得到成功的应用与发展，已成为计算机科学的基础及热点之一。 机器学习是继专家系统之后人工智能应用的又一重要研究领域，也是人工智能和神经计算的核心研究课题之一。现有的计算机系统和人工智能系统没有什么学习能力，至多也只有非常有限的学习能力，因而不能满足科技和生产提出的新要求。对机器学习的讨论和机器学习研究的进展，必将促使人工智能和整个科学技术的进一步发展。 一.机器学习的发展史 机器学习是人工智能研究较为年轻的分支，它的发展过程大体上可分为4个时期。 第一阶段是在50年代中叶到60年代中叶，属于热烈时期。…> 第二阶段是在60年代中叶至70年代中叶，被称为机器学习的冷静时期。 第三阶段是从70年代中叶至80年代中叶，称为复兴时期。 机器学习的最新阶段始于1986年。 机器学习进入新阶段的重要表现在下列诸方面： (1) 机器学习已成为新的边缘学科并在高校形成一门课程。它综合应用心理学、生物学和神经生理学以及数学、自动化和计算机科学形成机器学习理论基础。 (2) 结合各种学习方法，取长补短的多种形式的集成学习系统研究正在兴起。特别是连接学习符号学习的耦合可以更好地解决连续性信号处理中知识与技能的获取与求精问题而受到重视。 (3) 机器学习与人工智能各种基础问题的统一性观点正在形成。例如学习与问题求解结合进行、知识表达便于学习的观点产生了通用智能系统SOAR的组块学习。类比学习与问题求解结合的基于案例方法已成为经验学习的重要方向。 (4) 各种学习方法的应用范围不断扩大，一部分已形成商品。归纳学习的知识获取工具已在诊断分类型专家系统中广泛使用。连接学习在声图文识别中占优势。分析学习已用于设计综合型专家系统。遗传算法与强化学习在工程控制中有较好的应用前景。与符号系统耦合的神经网络连接学习将在企业的智能管理与智能机器人运动规划中发挥作用。 (5) 与机器学习有关的学术活动空前活跃。国际上除每年一次的机器学习研讨会外，还有计算机学习理论会议以及遗传算法会议。 二.机器学习分类 1、基于学习策略的分类 学习策略是指学习过程中系统所采用的推理策略。一个学习系统总是由学习和环境两部分组成。由环境（如书本或教师）提供信息，学习部分则实现信息转换，用能够理解的形

国内外无人直升机的发展现状及应用分析

国内外无人直升机的发展现状及应用分析 在无人机里有一种特殊的无人直升机，它是指由无线电遥控飞行或自主控制飞行的无人驾驶、不载人的垂直起落旋翼飞行器。它依靠发动机驱动旋翼产生升力和操纵力，能垂直起落、空中悬停，能向任何一个方向灵活飞行。真正意义上的无人直升机以长航时、多任务、稳定性等为标志，与时下一些航模性质的无人机根本不在一个量级上。 无人直升机的多功能特性 无人直升机无论在现代战争还是经济建设、日常生活中都具有独特作用。以民用为例，无人直升机具有成本相对较低、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用方便等优势，广泛应用于包括：航空拍摄、航空摄影、地质地貌测绘、森林防火、地震调查、边境巡逻、应急救灾、禁毒、反恐、警用侦查巡逻、治安监控、消防航拍侦查、通信中继、城市规划等多个领域。近年来，无人机在民用市场的潜在需求也将逐步显现，我国民用无人机将进入快速发展期。 国外无人直升机的发展 无人直升机研制始于上世纪50年代初，美国、英国、德国等国家率先对无人直升机进行研究。当时美国为加强反潜搜索能力以应对前苏联庞大的潜艇威胁开始无人直升机研制，委托“螺旋动力”公司为美海军研发了第一架无人直升机——QH-50，该机为遥控无人直升机，先后交付近800架。上世纪70年代，美国陆军使用其改进型QH-50D在越南战场上执行战场侦察和炮兵目标观测任务，由于该机为遥控直升机，使用不甚方便，失事率也非常高，美军无奈于70年代末期取消了QH-50的订货计划，其任务使命由无人机代替，无人直升机在美国的研制呈萧条趋势。 在经历了试用、萧条、复苏之后，上世纪80至90年代，无人直升机的发展呈现出百家齐放的特点，出现了各种气动外形的无人直升机。国外无人直升机逐渐步入加速发展时期。上世纪90年代中后期，美国无人直升机研制呈迅猛发展趋势，各大直升机公司纷纷介入，也带动了全球无人直升机的研制热潮。2005年8月，美军颁布2005～2030年《无人机系统路线图》，该路线图表明美军今后将大力开发无人直升机，可以预见美军无人直升机的研制将步入正轨并快速发展，这也正是美国各大直升机公司纷纷涌入无人直升机领域的主要原因。无人直升机作为一种重要武器装备，其研制任务已由美国各大直升机公司全面接管，小公司承担无人直升机研制的时代在美国将一去不复返。 纵观历史，国外无人直升机发展趋势在创新构型、提升任务载荷和续航能力之外还具有其他特征。一是以信息支援任务为中心，作战任务进一步扩展，最终形成侦察、攻击任务综合一体化的无人直升机；二是无人机系统研制由“以平台为中心”向“以任务为中心”转变，充分考虑作战使用的特殊要求；三是不断提高智能化水平和自主飞行控制能力，具备故障隔离/排除故障、自动航路规划等智能控制能力；四是具备执行多任务的作战能力；五是采用钛合金、复合材料、模块化设计等新材料和新技术。

【专题】国外无人水面艇未来发展及关键技术

【专题】国外无人水面艇未来发展及关键技术 与有人水面艇相比，无人水面艇具有机动灵活、隐蔽性好、活动区域广、使用成本低等特点。目前，无人水面艇服役数量很少，主要用于执行海上监视侦察、反水雷战、电子战等军事任务。未来，随着智能化程度的不断提高，无人水面艇将具备遂行反潜、反舰作战等能力。 美国海军公布自主无人艇集群方案（Autonomous Swarm Boats）时长1分34秒无人水面艇自主程度不断提升 洛马公司Marlin无人潜航器 与其他无人装备相比，无人水面艇的发展相对滞后，但自主程度在不断提升。自主程度是衡量无人系统先进性的核心指标。无人水面艇按自主程度可分为遥控型、半自主型和全自主型3类。由于全自主控制方式对智能化程度要求较高，实现极为困难，尚处于研究探索阶段。目前，各国无人水面艇多采用半自主型。但是，从国外已服役或在研的无人水面艇主要型谱看，全自主型无人水面艇是未来无人水面艇的发展目标。多功能无人水面艇发展备受关注 目前，开展无人水面艇研制的国家和地区主要包括美国、以色列、欧洲、日本等，但仅有美国和以色列的部分无人水面艇型号装备了部队。各国正在竞相发展集反水雷战、反潜战、电子战等能力于一体的多功能无人水面艇。

海事无人系统分类图美国已研制并装备多种型号，且制定了明确的发展规划。美国正式服役的无人水面艇主要有“遥控猎雷系统”“海狐”和“斯巴达侦察兵”。 洛马公司AN/WLD-1“遥控猎雷系统”其中，“遥控猎雷系统”由洛克希德·马丁公司在21世纪初研发成功，可对水雷进行快速侦察、探测、分类、识别并准确定位，也可用于反潜搜索、水面监视和沿海情报收集。“海狐”由美国西风海事公司研发，目前在美国海军中服役的主要有“海狐”MK1和“海狐”M K2两型，美国海军主要利用该艇进行江河地区的作战评估，以及远征部队的安全保障等。2002年，美国海军水下战中心正式启动“斯巴达侦察兵”无人水面艇的研制工作，2004年法国也加入其中。该艇备受各军种重视，美国海军陆战队将其用于执行远征后勤和再补给任务，特种部队将其用于水文调查及其他侦察、欺骗任务，陆军将“海尔法”等导弹装备该艇执行精确打击任务，协助内陆湖泊地带的作战。目前，“遥控猎雷系统”和“斯巴达侦察兵”已装备美国海军近海战斗舰，参与作战部署。 美国海军测试“斯巴达侦察兵”无人水面艇此外，美国于2010年启动“反潜战持续跟踪无人水面艇”研制计划。该艇设计长19米，排水量157吨，最高航速38节，可持续工作30天，一次加油最多可航行6200千米，采用三体船型，可携带无人潜航器。上述指标均处于国际最高水平，同时也代表着无

机器人研究现状及发展趋势

机器人发展历史、现状、应用、及发展 趋势 院系：信息工程学院 专业：电子信息工程 姓名：王炳乾

机器人发展历史、现状、应用、及发展趋势 摘要：随着计算机技术不断向智能化方向发展,机器人应用领域的不断扩展和深化,机器人已成为一种高新技术产业,为工业自动化发挥了巨大作用,将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。文章介绍了机器人的国内国外的发展历史、状况、应用、并对机器人的发展趋势作了预测。 关键词：机器人;发展；现状；应用；发展趋势。 1．机器人的发展史 1662年，日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶并公开表演。 1738年，法国技师杰克·戴·瓦克逊发明了机器鸭，它会嘎嘎叫、进食和游泳。 1773年，瑞士钟表匠杰克·道罗斯发明了能书写、演奏的玩偶，其体内全是齿轮和发条。它们手执画笔、颜料、墨水瓶，在欧洲很受青睐。 保存至今的、最早的机器人是瑞士的努萨蒂尔历史博物馆里少女形象的玩偶，有200年历史。她可以用风琴演奏。 1893年，在机械实物制造方面，发明家摩尔制造了“蒸汽人”，它靠蒸汽驱动行走。 20世纪以后，机器人的研究与开发情况更好，实用机器人问世。 1927年，美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”。它是电动机器人，装有无线电发报机。 1959年第一台可以编程、画坐标的工业机器人在美国诞生。 现代机器人 有关现代机器人的研究始于20世纪中期，计算机以及自动化技术的发展、原子能的开发利用是前提条件。1946年，第一台数字电子计算机问世。随后，计算机大批量生产的需要推动了自动化技术的发展。1952年，数控机床诞生，随后相关研究不断深入；同时，各国原子能实验室需要代替人类处理放射性物质的机械。

国内外公路研究现状与发展趋势

第1章绪论 1.1我国公路现状 交通运输业是国民经济中从事运送货物和旅客的社会生产部门，是国民经济和社会发展的动脉，是经济社会发展的基础行业、先行产业。交通运输主要包括铁路、公路、水运、航空、管道五种运输方式，其中，铁路、水运、航空、管道起着“线”的作用，公路则起着“面”的作用，各种运输方式之间通过公路路网联结起来，形成四通八达、遍布城乡的运输网络。改革开放以来，灵活、快捷的公路运输发展迅速，目前，在综合运输体系中，公路运输客运量、货运量所占比重分别达90％以上和近80％。高速公路是经济发展的必然产物，在交通运输业中有着举足轻重的地位。在设计和建设上，高速公路采取限制出入、分向分车道行驶、汽车专用、全封闭、全立交等较高的技术标准和完善的交通基础设施，为汽车快速、安全、经济、舒适运行创造了条件。与普通公路相比，高速公路具有行车速度快、通行能力大、运输成本低、行车安全、舒适等突出优势，其行车速度比普通公路高出50％以上，通行能力提高了2~6倍,并可降低30％以上的燃油消耗、减少1/3的汽车尾气排放、降低1/3的交通事故率。 新中国成立以来，经过60多年的建设，公路建设有了长足发展。2011年初正值“十一五”规划结束，“十二五”规划伊始。“十一五”时期是我国公路交通发展速度最快、发展质量最好、服务水平提升最为显著的时期。经过4年多的发展，公路交通运输紧张状况已实现总体缓解，基础设施规模迅速扩大，运输服务水平稳步提升，安全保障能力明显增强，为应对国际金融危机、保持经济平稳较快发展、加快经济发展方式转变、促进城乡区域协调发展、保障社会和谐稳定、进一步提高我国的综合国力和国际竞争力作出了重要贡献。 “十一五”前4年，全国累计完成公路建设投资2.93万亿元，年均增长近16％，约为“十一五”预计总投资的1.2倍，也超过了“九五”和“十五”的投资总和。公路建设投资的快速增长，极大地拉动和促进了国民经济的迅猛发展。从公路建设投资占同期全社会固定资产总投资的比重来看，“十一五”期间基本保持在4.5％左右。 在投资带动下，公路网规模不断扩大，截至2009年底，全国公路网总里程达到386万公里，其中高速公路6.51万公里，二级及以上公路42.52万公里，分别较"十五"末增加36.4万公里、2.5万公里和9.4万公里；全国公路网密度由“十五”末的每百平方公里34.8公里提升至40.2公里。预计到2010年底，全国公路网总里程将达到395万公里，高速公路超过7万公里，分别较“十五”末增加45.3万公里与3万公里。农村公路投资规模年均增长30%，总里程将达到345万公里，实现全国96%的乡镇通沥青（水泥）路。 “十一五”期间公路的快速发展，为扩大内需、拉动经济增长作出了突出贡献。特别是2008年以来，为应对国际金融危机，以高速公路为重点，建设步伐进一步加快，“十一五”末高速公路里程将达到"十五"末的1.78倍。“十一五”期间全社会高速公路建设累计投资达2万亿元，直接拉动GDP增长约3万亿元，拉动相关行业产出

国内外研究现状和发展趋势

北京市绿化隔离带可持续经营技术及效益评价 二、项目所属领域国内外研究开发现状和发展趋势 1、由城市绿地到城市林业的发展 城市绿地是城市中一种特殊的生态系统，它是城市系统中能够执行“吐故纳新”负反馈调节机制的子系统。这个系统一方面能为城市居民提供良好的生活环境，为城市生物提供适宜的生境；另一方面能增强城市景观的自然性、促进城市居民与自然的和谐共生。它是城市现代化和文明程度的重要标志。 绿地(green space)一词，各国的法律规范和学术研究对它的定义和范围有着不同的解释，西方城市规划概念中一般不提城市绿地，而是开敞空间(Open Space)，我国建国以来一直延用原苏联的绿地概念，包括城市区域内的各类公园、居住区绿地、单位绿地、道路绿化、墓地、农地、林地、生产防护绿地、风景名胜区、植物覆盖较好的城市待用地等。 尽管各国关于开敞空间(或绿地)的定义不尽相同，但它们都强调了开敞空间(或绿地)在城市中的自然属性，即都是为了保持、恢复或建立自然景观的地域。绿地作为城市的一种景观，是城市中保持自然景观，或使自然景观得到恢复的地域，是城市自然景观和人文景观的综合体现，是城市中最能体现生态性的生态空间，是构成城市景观的重要组成部分。在结构上为人工设计的植物景观、自然植物景观或半自然植物景观。绿地在城市中的功能和作用主要包括：组织城市空间的功能、生态功能（改善生态环境的功能、生物多样性保护功能）、游憩休闲功能、文化(历史)功能、教育功能、社会功能、城市防护和减灾功能。 城市绿地发展和研究进程包括：城市绿地思想启蒙阶段、城市绿地规划思想形成阶段、城市绿地理论和方法的发展阶段、城市绿地生态规划和建设阶段。 吴人韦[1]、汪永华[2]、胡衡生[3]等从城市公共绿地的起源开始介绍了国外城市绿地的发展历程，认为国外的城市绿地建设经历了从公园运动（1843～1887）、公园体系（1880～1890）、重塑城市（1898～1946）、战后大发展（1945～1970）、生物圈意识（1970年以后）等一系列由简单到复杂的城市绿地发展过程，其中“重塑城市”阶段提出了“田园城市”和城市绿带概念，绿带网络提供城区间的隔离、交通通道，并为城市提供新鲜空气。“有机疏散”理论中的城市与自然的有机结合原则，对以后的城市绿化建设具有深远的影响。1938年，英国议会通过了绿带法案（Green Belt Act）。1944年的大伦敦规划，环绕伦敦形成一道宽达5英里的绿带。1955年，又将该绿带宽度增加到6～10英里。英国“绿带政策”的主要目的是控制大城市无限蔓延、鼓励新城发展、阻止城市连体、改善大城市环境质量。早在1935年，莫斯科进行了第一个市政建设总体规划，规划在城市用地外围建立10公里宽的“森林公园带”；1960年调整城市边界时，“森林公园带”进一步扩大为10～15公里宽，北部最宽处达28公里；1971年，莫斯科采用环状、楔状相结合的绿地布局模式，将城市分隔为多中心结构。目前，德国城市森林建设已取得了让世人瞩目的成绩，其树种主要为乡土树种，基本上是高大的落叶乔木（栎类、栗类、悬铃木、杨树、核桃、欧洲山毛榉等）[4]。在绿化城

无人水面艇终极版

无人水面艇 无人水面艇（unmanned surface vessel，简称USV），是一种无人操作的水面舰艇。主要用于执行危险以及不适于有人船只执行的任务。一旦配备先进的控制系统、传感器系统、通信系统和武器系统后，可以执行多种战争和非战争军事任务. 1发展历史 无人舰艇的历史可追溯到二战时期，彼时，它们只是被作为一次性的制导武器使用；冷战开始后，旨在搜寻和清扫水雷的无人航行器开始列装各国海军，这些早期遥控舰艇多由电缆发送的导航信号或母舰通过无线电控制，自主活动能力有限。 上世纪90年代以后，人工智能和自动化技术的进步，让水上水下的无人舰艇迎来了真正的活跃期，更复杂的水下机器人（AUVs）和水面机器人（ASVs）也从概念走向现实。目前，西方国家的无人舰艇大多担负侦察任务，具备攻击能力的改型也已开始列装。 2国际现状 美国海军从上世纪90年代开始研究无人水面艇。2007年，美国海军发布《海军无人水面艇主计划》，为无人水面艇赋予了7项任务，同时还界定了无人水面艇的船型、尺寸和标准等要素，这标志着美国无人水面艇走上正规发展阶段。 以色列“保护者”型无人水面艇已经开始批量生产，并装备部队。新加坡海军是它第一个海外用户，在一次演习中，他们利用登陆舰搭载2艘“保护者”无人水面艇，进行海上保卫和封锁行动，据新加坡国防部称，“保护者”无人水面艇是“非常高效的”。 目前，德国、日本也在积极研究无人水面艇。中国无人水面艇的发展尚处于起步阶段，民用方面已取得进展，“天象1号”无人水面艇曾在奥运会青岛奥帆赛期间，作为气象应急装备为奥帆赛提供气象保障服务。 3特点 (1)艇性特点：对于艇型来说，国际普遍采取硬壳充气艇，长为6m到11m之间。采用充气 艇的方式，船底采用内设刚性龙骨的v型结构，充气胎与骨架板件组合，可在正常工作压力下使整个艇具有足够刚性，气胎分隔成3到5个独立气室可保证艇的抗沉性。另外四周充气部分也可起到良好的抗冲击缓冲作用，艇体边界有充气浮力胎，可极大避免风浪中倾斜的危险。 (2)动力特点：无人艇大多采用柴油机做动力，在推进形式上有舷外机和喷水推进等方式， 其中由于采用喷水推进的舰舶具有传动机构简单，机动性和操纵性好，吃水浅效率高等特点被广泛应用。 (3)操纵特点：无人艇操纵方式为无人遥控/按既定方案运行/自主运行等方式，在完全自主 运行方式下，对无人艇的智能化程度要求较高，实现较为复杂。 (4)应用特点：无人艇大多采用模块化设计，根据任务的不同，可采用多种不同模块。无人 艇部署机动灵活，使用方便，可跟随战斗舰出航执行任务，并可在危险区域或不宜派遣人的舰船区域独自自主执行任务，拓展了海上作战范围，具有良好的费效比，避免了人员的生命危险。 4应用领域 (1)反水雷战 无人艇可以快速，高效，低成本地以集群方式完成大范围的水雷探测与定位任务。 猎扫雷舰是单位吨位最贵的舰船，保有量有限，单独依靠猎扫雷舰完成大面积区域

美国海军发布无人水面艇主计划

美国海军发布无人水面艇主计划（上） 2007年7月23日，美国海军发布了《海军无人水面艇主计划》。该计划从满足美国海军战略计划、舰队发展以及国防部到2020年部队转型的需求等方面，详细介绍了美国海军未来无人水面艇（USV）的发展计划。全文共分5个部分，即无人水面艇发展设想，无人水面艇的作战使命，发展系列无人水面艇，无人水面艇的技术与工程问题，建议与结论。现将主要内容摘编如下： 一、USV的发展设想 USV的发展设想是：开发和装备成本节约型的USV，改善海军和联合作战能力，支持本土防御、全球反恐作战、非对称作战和常规战争。为提升USV稳定性和耐波能力，协助打击地区性、跨国界、以及全球范围内的敌人，USV将增大目前和未来的平台。USV将完全实现自动化，从而降低通信/数据交换的需求以及操控人员的负担。此外，USV可通过布放和回收仪器设备，收集、发送和处理各类信息，使美军及其盟军能够以最低的风险或代价攻击目标。 为了实现USV的发展设想，USV主计划确定了以下目标： （1）确定USV近期（5年）、中期（5年至10年）和未来（10年以上）的能力，具体包括：任务描述和优先性，每项任务的高层次作战概念（CONOPS），并通过对备选能力进行评估，确定这些能力是否适用于USV。 （2）建立USV的性能级别，使各级USV能够满足能力的需求：①推荐若干级别的水面艇，构建高效的、集团化的、互为补充的能力；②在海军项目中，界定USV类型和尺寸的具体范围；③审查各USV级别内部以及彼此之间的模块化和通用化水平。 （3）评估技术要求以及目前的技术准备情况，为USV平台和相关负载的研制提出相应的技术投资策略。 二、USV的作战使命 根据国防部和海军的指导性文件，这份主计划确定了USV优先发展的7个任务领域，按照优先级排列，包括：反水雷战(MCM)；反潜作战(ASW)；海上安全(MS)；水面作战(SUW)；支持特种部队作战（SOF）；电子战(EW)；支持海上拦截作战(MIO)。针对每一项任务领域，研究团队将开发一种USV 任务包，这个任务包包括平台尺寸/类型、负载和可能的应用描述等。 三、发展系列USV 在2006年举行的USV主计划专题学术讨论会中，一项重要的结论是，界定USV的类型和尺寸级别将有助于协调舰队和USV采办项目，特别是在舰队兼容性、促进民品开发、集中控制、标准化、通用化、模块化和人员系统集成等方面。对于USV来说，最为重要的技术条件是USV能够被海军现役舰艇搭载，或仅需进行较小的改装，因此，通用的海军船型和尺寸成为首先考虑的因素。USV主计划推荐了一个非标准级的USV和三个标准级的USV，这4种级别的USV能够完全满足美国海军USV优先发展的7个任务领域的能力需求，具体包括： “X－级”是一个长3米或更小的非标准级USV，采用非标准模块建造，能够支持特种部队作战、以及海上拦截作战任务。它将提供低层次的情报、侦察、监视能力，以及有限的续航力、有效载荷和适航性，支持有人操作。

中国管理研究的现状及发展前景

徐淑英《光明日报》（ 20１1年07月29日１1 版) 过去2０多年来，中国管理学研究关注西方情境的研究课题,验证西方发展出来的理论，并借用西方的研究方法论。而旨在解决中国企业面临的问题和针对中国管理现象提出有意义的理论解释，这方面的研究却迟滞不前。围绕到底是追求“中国管理理论”（即在中国管理情境中检验西方理论)还是“管理的中国理论”(即针对中国现象和问题提出自己的理论)的争论，很多学者作出了积极探索。中国的管理学研究者应遵循科学探究的自主性原则,保持对常规科学局限性的警觉,从事既能贡献普遍管理知识,又能解决中国管理问题的研究。 国际管理学研究中的一个现象 全球化商业活动的增加,不仅使得全球化的跨国公司对管理知识的需求大大增加，而且那些处于新兴经济体（比如俄罗斯、印度和中国）中的公司，由于在国际市场上扮演越来越重要的角色，也非常渴望得到管理实践所需的知识。除了新兴经济体外,许多发达地区的管理研究也十分活跃。有学者观察到了国际学者的一种明显偏好:从主流管理学文献(基本上是基于北美,特别是美国的文献)中套用已有的理论、构念和方法来研究本土的现象。这导致了JameｓMａrch（詹姆斯·马奇)所认为的组织研究的“趋同化”。这个趋势是值得注意的,因为它有可能放慢有效的全球管理知识的发展速度，也会阻碍科学的进步。这样的趋势在中国也是存在的。

科学研究总是有目的的：执著于寻找真相（realiｔy)和追求真理(trｕth)。科学的研究方法确保了科学家的发现是接近于真理的,这也是所有科学研究应该达到的严谨性（rｉgor)标准。然而对于管理学这门应用科学来说,真理本身是不够的。管理研究的第二个目标是获取有益于提高实践水平的知识,这就是管理学者应该达到的切题性（ｒe ｌevａnce）标准。但现在大部分的中国学者都是严谨有余,切题不足。 目前,套用西方发展起来的理论在中国进行演绎性研究主导了中国管理学研究领域。用这种方法进行的研究倾向于把成果发表在国际性杂志上，尤其是国际顶尖杂志。这类研究成果验证了已有理论或者对其情境性边界进行了延伸研究，说明了如何使用现有研究成果来解释一些新情境下出现的独特现象和问题。但这样的研究倾向对现有的理论发展只能提供有限的贡献，因为它的目的并非寻找对地方性问题的新的解释。这种方法也限制了对中国特有的重要现象以及对中国有重要影响的事件的理解。 笔者并不认为学者的目标就是发展新的理论，而是提请注意这一事实:绝大部分中国的研究都不约而同地采用西方已有理论来解释中国现象。这一趋势形成的原因可以从两个方面进行解释。 首先是因为缺乏先进的科学研究方法的训练和对科学目的的正确理解。一些研究者错误地认为，科学的目的是发表文章，而非寻找对重要现象的恰当理解和解释。中国学者可以很快学会如何正确使用研

国内外无人船发展现状及未来前景

中国船检 CHINA SHIP SURVEY 2018.5 94国内外无人船发展现状及未来前景 曹 娟 王雪松 技术 Technology 浩 瀚无垠的海面上，曾不时发现“无人船”的影子，它们又 被称为“幽灵船”，就像幽灵一样随波逐流，充满神秘，引人遐想。 如今，像被热议的无人车、无人机一样，无人船也被频繁提起，其不同于漫无目的的“幽灵船”，而是一种可以借助精确卫星定位和自身传感，即可按照预设任务在水面航行的全自动水面机器人。国内外在无人船研究方面进展如何？未来无人船拥有怎样的前景？ 关于无人船 提到无人船，不得不说智能船舶。 近年来，伴随着大数据、云计算、虚拟现实、人工智能技术以及区块链等新技术迅猛发展，无人车、无人机、无人超市、无人船等被推到了聚光灯前，愈发受到社会广泛关注。而出现无人船热之前，业界提到更多的则是智能船舶。 智能船舶是个相对宽泛的概念，并且在不断发展中，甚至目前对智能船舶的定义也还存在争议。对于“智能船舶”，中国船级社有过四点明确定义：一是具有感知能力，也就是具有能够感知船舶自身以及 周围环境信息的能力；二是具有记忆和思维能力，即具有存储感知信息及管理知识的能力，并且能够对 信息进行分析、计算、比较、判断、联想、决策等；三是具有学习和自适应的能力，即通过专家知识以及与环境的相互作用，不断地学习积累知识并适应环境变化；四是行为决策能力，即对自身状况及外部环境做出反应，形成决策并指导船岸人员，甚至控制船舶。 智能船舶的发展是一个循序渐进的过程。最初阶段为互联互通，实现对船舶的远程监测。第二个阶段为系统整合，通过制定统一的船舶数据标准，逐步将多源异构系统整合为单一集成系统，实现平台化管理。第三个阶段，通过远程通信 手段，实现对被控制船舶的操控。 2017年，中国船级社、珠海市政府和武汉理工大学、云洲智能公司四方共同启动国内首艘小型无人智能货船项目

本课题国内外研究现状及发展趋势

本课题国内外研究现状及发展趋势 医用信息系统同其他行业的信息系统相比具有其明显的特殊性，医用信息系统有大量的CT、MRI等的图象，B超、内窥镜等的视频数据，还有大量的CT、MRI、B超、PET、电子内窥镜等的医用检查设备。医用信息系统中大量的如HIS,RIS,PACS,MODALITY,CPR等部门级的系统之间有大量需要交流和共用的信息,如何将这些数据有效的交流，如何减少重复手工劳动,减少数据冗余.以提供给医生、护士从而提高诊断和治疗水平，或者提供给医院管理者以提高医院的管理水平.换而言之，就是将医院各部门之间的数据互相平滑高效的交流以及医用信息的整合集成成为世界各国致力于医用信息系统的专家学者和相关研究机构的研究话题。 Radiological Society of North America(RSNA)和Healthcare Information and Management Systems Society(HIMSS)提出了IHE框架试图解决这些信息的交流和集成问题。

IHE规范遵循DICOM标准和HL7标准.DICOM标准的全称是“医学数字成像与通信”（digital imaging and communication in medicine）标准，不仅支持医学放射图象，而且面向所有的医学图象，只要简单的增加相应的服务对象类（SOP）即可，可扩展到心电图，内窥镜图象，牙医图象，病理学图象等。HL7主要为面向健康的计算机系统提供临床、金融、管理信息的电子交换标准.IHE规范还提供了HL7到DICOM的互操作. 国内随着医疗行业改革,医疗服务行业开始面向市场,通过信息化的战略来提高医患的满意度以提到很多医院的议事日程.因此构建一个集成化的标准化的系统来及时的获取各种临床信息变的非常迫 切.目前国内有许多厂商拥有遵循DICOM标准的PACS系统,然而将

国外教学设计研究现状与发展趋势

国外教学设计研究现状与发展趋势 教学设计过程所产生的问题的讨论、教学设计研究的发展趋势等方面对国外教学设计研究的现状与发展趋势进行了系统阐述。 随着科学技术的发展，心理学、教育学理论研究的深入，教学设计近年来成为国内外教育界关注的课题之一。考察国外教学设计的研究成果，对我们深化课堂教学改革，全面推行素质教育，提高教学效率将有莫大的启发。 一、国外教学设计研究的现状 如何提高课堂教学质量和教学效率一直是教学研究的核心问题。为了解决这个问题，许多教育工作者或从改变教学媒体、方法，或从精选教学内容，或从改进评价方式和课堂管理等进行深入的研究，但同时他们又感到单一方面的改革其效果不能令人满意。因此，他们开始重新思考教学设计的问题，并借鉴认知理论、技术学等新成果；从更为系统的角度探索问题，以找到在整体上提高教学效益的突破口。 1．学设计的概念 什么是教学设计？为了更清楚的理解这个概念，让我们先了解什么是教学和设计。美国的教育学家史密斯（P.L. Smith ）和拉根（T. J.Ragan）认为，教学就是信息的传递及促进学生达到预定、专门学习目标的活动。它是教育的一个分支，包含了学习、训练和讲授等活动。所谓设计，是指在进行某件事之前所作的有系统的计划过程或为了解决某个问题而实施的计划，它可以从精确性、细致性、系统性等方面去判断其效果的好坏。设计者必须以高度的精确和谨慎态度，具有系统计划一个方案的才能进行设计，否则，会导致时间的误用、资源的浪费甚至无效、沉闷和缺乏动机的学习。因此，设计应考虑许多可能影响实施计划或受计划实施所影响的因素。如，设计者要考虑可能影响教学成功的因素，通过上课，把预先设计好的视觉、听觉及其他传递形式的信息传递出去。所以，教学设计的特点除上面谈到的精确、细致和系统之外，还应有形象性、创造性、工艺性、扩展性和自然性等特点。由此可见，教学设计就是把教学原理转换成教学材料和教学活动计划的系统过程，是指为了达到预期教学目标而运用系统观点和方法，遵循教学过程基本规律，对教学活动进行系统计划的过程，是教什么（课程和内容等）与怎么教（组织、方法、策略、手段及其他传媒工具的使用等）的过程。具体来说，一方面它象工程那样需要以过去成功的原理为基础来计划他们的工作，不仅在功能方面，而且以生动的、吸引人的方式来设计事情或活动，建立用以指导他们决策、解决问题的程序。另一方面，这个系统过程是以一种书面的形式把将要完成的事情或活动的结果写下来，而不是变成实际的产品或结果。因此，当教学媒体不仅仅是教师时，系统的计划就显得尤其重要。好的教师有能力根据学生的需要马上调节教学。但当教学媒体不能迅速加以调节时（如印刷体的材料、录像材料、以电脑为基础的教学），以教学原理为基础的设计就显得相当重要。所以，教学设计过程主要依据三个方面进行设计：第一，教学的目标是什么？第二，教学策略和教学媒体有哪些？第三，我们如何检验所达到的结果？如何评价和修改教学材料？ 韦斯特（Charles K. West ）等人则从认知科学的角度来探讨教学设计。他们认为教学就是以系统的方式传授知识，是关于技术程序纲要或指南的实施。它也是指教师的行动、实践或职业活动。设计是计划或布局安排的意思，是指用某种媒介形成某件事情的结构方式。所以教学设计的研究应从以下几个方面出发：（1）在当今复杂的社会里，人们需要学会如何学习。这种需要大大地扩大了教学的目标，它应该包括学习者将能够了解并适当地运用认知策略；（2 ）教学设计应该使用认知策略作为教学的手段；（3 ）教师将充当教学传递活动中运用认知策略和奖励认知策略运用的模范；（4）把认知策略的知识、适当的应用以及对认知策略