激光扫描实时获取水下图象信息的方法与系统

报道一种实时大视角、全景深获取水下图象的新方法。该方法试图解决在无人摇控潜器(ROV)和自治式潜器 (UUV)走航式获取水下清晰图象时 ,遇到的激光在水下传输过程中后向散射噪声问题 ,建立了一种具有宽视角、全景深性能的水下激光扫描系统。用这种方法和系统在空气中和水中做了大量的实验 ,并讨论了这种方法和系统的应用前景。     

水下光通信技术的研究与展望

水下光通信(Underwater Optical Wireless Communication,UOWC)是一种新型的水下通信技术, 具有保密性好、可靠性高等优点,对于构建全光立体通信网络以及 6G 空天海地一体化全方位通信有重要的意义。分析了水下光通信相较于其他传统水下通信方式的优点,对水下光通信发展历程与进展进行了综述,对比了水下光通信 2 种主流光源：激光光源和 LED 光源。针对现阶段水下光通信面临的难题,提出了一种完善的水下光通信系统框图,并研制出相应的硬件系统,完成了水下通信调试。水下光通信是一种切实可行的新型通信方式,兼具灵活、保密、高速率等特点,在未来的 6G 时代中将会得到进一步的发展和应用。     

水下湿式焊接的现状与应用

水下湿式焊接是最经济的水下修理方法。如果仔细选用设计焊条及焊接工艺,可以提高湿式焊缝质量而扩大其应用范围.鉴于1983年公布的水下焊接标准 AWS D3.6(美国)已为国外近海工业界采纳,作为水下焊接质量要求及焊接工艺合格考核的依据,建议我国近期在水下焊接方面的试验研究和水下焊工的培训,参照这个标准.水下焊条是湿式焊接成功的关键,本文介绍了最近国外开发研究的水下焊条情况。最后列举了国外近海设施采用湿式修理的一些实例.     

激光-声联合探测中水表面声波检测方法进展

激光-声联合探测技术在空基-水下通信、水下目标探测及海洋环境检测等领域具有巨大的应用潜力,对于国家安全、资源勘探和海洋监测等具有重大意义。其中,水表面波检测技术是激光-声探测的关键技术。系统研究了水表面波检测技术中常用的激光衍射法、光通量法、激光多普勒测振法和激光干涉法等方法,系统阐述和分析了其技术原理、发展现状及存在的问题,结合我国当前的现状和迫切需求,给出了水表面波检测技术的发展趋势,对该技术的研究和发展具有很好的参考价值。     

水下激光通讯发射接收系统

报导了可用于水下激光通讯的由８９ｃ５１单片机控制的全双工水下激光通讯系统实验装置。系统能有效的消除水下背景光的影响,并具有３～４个数量级动态范围的自动增益放大能力以更有效地接收水下激光通讯信号。能在水下以较高的数据传输率传递信息,数据传输率可以用软件调整,最大数据传输率为１９．２ｋＢｉｔｓ／ｓ。     

码头钢桩潮差段防腐维护新工艺的研究与试验——宝山钢铁总厂原料码头钢桩潮差段防腐维护技术联合攻关填补国内三项空白,水下“干法”施工获圆满成功

钢桩式码头以其独特的优越性,在我国得到越来越广泛的应用。但是随之而来的则是其潮差段的防腐维护问题。这个问题现在已受到国内研究单位和专家们的关注。众所周知,水下钢结构物潮差段的腐蚀是十分严重的,即使在技术发达的国家,也从未停止过对其防护对策的研究。以往国外普遍采用各种包复法,如蒙乃尔合金包复法、硫化橡胶包复等,但由于其施工工艺性差,费用高,防腐效果不够理想等原因,近十几年来已逐步以水下涂料维护法取而代之,并取得了十分明显的效果。显然,水下涂料法是建立在水下涂料的防腐性能的可靠性和在水下施工工艺上的可行性的基础上的。     

机载激光雷达浅水小目标探测技术综述

阐述了机载激光雷达水下探测的原理与发展,包括激光雷达水下探测原理和激光雷达水下探测发展历程。对主要机载激光雷达水下探测系统进行了详细的分析,包括主流机载激光雷达测深系统及其发展趋势。在浅水小目标探测关键技术方面,对高功率密度激光器技术、高性能水下光学系统、大视场快速成像技术、小目标自主识别与精确定位技术和轻小型化技术等进行了剖析和总结。为进一步推进激光雷达水下高精度目标探测技术的发展提供参考和依据。     

基于改进LHS方法的翼型水下滑翔机水动力外形优化

针对如何获得翼型水下滑翔机最佳升阻比外形这个问题,提出了基于改进拉丁超立方抽样方法的翼型水下滑翔机外形优化方法。分别应用中值拉丁超立方抽样方法和改进拉丁超立方抽样方法从翼型水下滑翔机参数化模型中进行二次取样,利用计算流体力学(CFD)方法计算其在水中做匀速运动时的升力系数和阻力系数,获得翼型水下滑翔机优化模型。对比改进拉丁超立方抽样方法和中值拉丁超立方抽样方法的优化结果表明:在相同样本数量条件下,改进拉丁超立方抽样方法可以获得更好的优化结果。     

世界上第一台水下激光扫描仪

美国深海开发服务公司与美国威斯汀豪斯水下激光系统公司签订了一份长期租用其第一套水下激光线性扫描系统的合同。 深海开发服务公司将把这种先进的传感器及其过程处理器结合成一体,然后放入一个特殊设计的能被拖动的潜器中,这样它就能为世界各地用户提供水下激光图象勘测和检测     

水下荧光光谱探测装置控制系统的设计与实现

海水中有色可溶性有机物(CDOM,Chromophoric Dissolved Organic Matter,常称之为黄色物质)是影响海洋水色的三大成分之一,海水中CDOM的研究具有重要的意义。本文针对CDOM水下原位探测激光诱导荧光光谱探测装置开发了一套控制系统,该控制系统分为水上甲板控制和水下数据采集两部分,水上甲板控制部分通过8芯电缆与水下数据采集部分实现供电及通信,水下数据采集部分以PC104嵌入式工控机为核心,控制整体采集部分的工作,甲板控制部分通过远程控制软件来操控PC104以实现水下数据的采集和存储。实验室环境测试及近海现场实验表明,该系统能够可靠完成水下荧光光谱装置的控制和数据的采集及通信需求,实现海水中有色可溶性有机物的水下原位探测。     

无人水下航行器故障预测与健康管理框架研究

针对无人水下航行器维修保障难度大、成本高的问题，论述了 PHM 技术在无人水下航行器的系统级、分系统级、设备级的应用问题，提出了一套适用于无人水下航行器机载、岸基故障预测与健康管理(PHM) 系统框架结构。分析了其中的关键技术，在此基础上进行了无人水下航行器 PHM 数据流结构设计。最后，以 PHM 技术工程应用为线索，提出了无人水下航行器 PHM 总体集成技术方案。     

固体激光测风雷达扫描镜旋转控制系统

多普勒激光测风雷达是近年来方兴未艾的 1种全新的大气风场探测手段。但是激光测风雷达直接测量的是视线方向上的激光反射光的频移 (视线风速 )。在这个基础上 ,激光雷达还必须能够获得多方位的风速数据才能够反演出风场。这就需要相应的光学扫描系统 ,它在保证发射、接收视场重叠的前提下 ,控制激光束投射到指定的方向 ,使激光雷达获得不同视线角度的风速数据。本文介绍的激光雷达测风系统中的光学扫描部分实现了上述要求 ,在水平旋转和俯仰控制上的精度都达到了<0 .5°。完全能够满足激光测风系统的实用需要。     

大视野水下激光观察系统

严重受限的水下观察是无人遥控潜不器作业中的一个问题。小型二极管激励绿激光器的问世，使人科重新对作为克服某些水下观察问题手段的同步体积扫描产生了兴趣。由于所用光学装置的原因，同步扫描的局限之一在于所能达到的视野深度有限。     

网格编码调制在水下无线通信中的应用

详细阐述了网格编码调制(TCM)的原理及其在水下无线通信中的应用。同时用System View对系统进行仿真，仿真结果显示，该方案使水下无线通信系统的性能得到明显改善。     

脉冲激光在水中产生的声波

当高强度周期性调制的光束或脉冲激光束入射到介质中时,通过光与物质的相互作用,部分光能转变为声能,从而在介质中形成声波,这一效应称为光声效应。在光声效应的基础上发展起来的光声光谱技术,已广泛用于物质结构的研究。 近十年来,人们对非密封的大范围介质空间中激光激发声波的现象进行了研究,特别是激光在液体中激发声波的现象引起了人们极大的兴趣。它有可能导致一种新的水下声源——激光声源。与传统的水下声源相比,激光声源有许多优点,例如,可以比较容     

水声通信网络的资源分配发展综述

随着陆地资源的枯竭,人类逐渐把目光转向了蓝色海洋。水声通信网络(Underwater Acoustic Communication Network,UACN)能够有效实现水下信息交互,是认识、开发、利用海洋的重要工具,并在推动“智慧海洋”建设中发挥着重要作用。但是,水下节点的发射功率、转发中继、通信信道等通信资源严重受限,这将无法满足 UACN 长期且有效作业的需求。资源分配技术能够在不提升网络硬件成本的情况下有效改善网络能量效率、抗干扰性等相关性能,在水下信息交互需求激增的背景下具有极高的研究意义与应用价值。因此,如何对有限的网络资源进行合理分配已成为 UACN 领域的研究热点之一。首先对 UACN 系统进行了简要介绍,然后研究分析了 UACN 资源分配技术及意义,并重点指出了其资源分配的发展现状、趋势和面临的挑战。     

面向典型海洋现象观测的水下滑翔机应用综述

水下滑翔机是一种浮力驱动的无人水下自治观探测平台, 具有持续性、鲁棒性、自主性等特点, 是构建海洋观测技术体系重要的水下航行器之一。文章从水下滑翔机发展历程、运行方式和专用传感器展开, 基于国内外海洋学文献综述研究, 重点对水下滑翔机在典型海洋现象观测应用方面进行总结。水下滑翔机的运行稳定性、长时续, 观测高分辨率、低成本的特点, 满足了对海洋中尺度涡、内波、湍流、环流/边界流和锋面的长时间、精细化立体观测要求; 鲁棒性、自主性的特点使其能够适应台风过境、地震、原油泄漏前后等紧急恶劣海洋状况的监测; 运行平稳、低噪声的特点使其成为声学监测与探测的良好平台。对比分析国内外的水下滑翔机(组网)应用状况可以发现, 国内水下滑翔机在传感器、数据处理和组网技术方面都需要进一步完善。最后总结并展望了国内外水下滑翔机面向海洋现象观测的应用。     

海底可视技术在大洋科考中的应用和发展趋势

海底可视技术是一种直观地进行海底调查的手段,在大洋科考调查中发挥着重要的作用。文中介绍了海底摄像、电视抓斗和无人缆控潜水器(ROV)等海底可视设备在大洋科考中的应用情况,并提出了自治水下机器人(AUV)在大洋科考中的应用趋势。     

水下微地貌三维激光地形仪研制

为了高精度获取泥沙冲淤引起的地貌变化,提升滩海工程物理模拟实验研究水平,将激光三角反射原理应用于水下地形测量,基于该原理研制了微地貌三维激光地形仪。重点介绍激光三角反射原理、地形仪的组成、水下误差分析及校正。在结构设计方面,采用两轴系垂直的二维平面结构布局,利用两台伺服电机组成二维运动控制系统,通过丝杠传动带动探头实现扫描区域全覆盖,激光测量装置安装在探头上并获取高程数据,利用总线传输技术进行信号采集。在软件设计方面,基于虚拟仪器软件LABVIEW开发了三维激光测量仪测控软件。实验测试表明,该地形仪实现高精度设计要求。     

ICESat-2激光卫星与光学遥感影像融合水深测量

针对浅海测深的数据特点和应用需求,以我国南海甘泉岛为例,研究了利用ICESat-2(Ice,Cloud,and Land Elevation Satellite-2)激光卫星数据和光学遥感影像开展主被动融合水深测量的方法。首先通过信号点提取、水面/水底识别、水下点折射改正等步骤处理ICESat-2数据,获得水深值,随后以激光点作为控制,计算光学水深反演模型参数,最后由点及面地获取大范围高精度水深。实验表明,甘泉岛区域主被动融合测深中误差优于1.30m,基于激光卫星数据的主被动融合测深方法能够为浅水水深测量提供新手段。