国外水下用电安全的技术管理及标准法规述评

水下用电安全历来是海洋水下工程中的一个重要问题，本文结合对国外水下用电安全技术研究历史的回顾，介绍了美国，挪威、英国等西方工业国家在水下用电安全技术研究方面的基本情况和技术管理现状，分析了现行典型水下用电安全技术法规的演绎，结构及主要特征，希望拙文能对我国潜水员水下用电安全标准法规的研究有所借鉴和帮助。     

美国海军应对未来水下战的装备发展分析

伴随反介入/区域拒止武器的发展，美国海军与其他大国海军的水面优势越来越小，水下战场成为美国海军展示军事力量、获得战场主动权所倚重的手段。目前，水下战已成为美国海军重点发展的领域之一。通过对美国海军水下战作战概念发展历程的梳理，分析研究了其未来水下战所面临的新威胁挑战。结合美国海军的具体实际，研究给出了美国海军应对未来水下战的装备发展。     

新型水下监控器设计与可行性分析

反潜作战是世界难题,及早及时发现潜艇是反潜作战中至关重要的一步。水下预警系统是侦搜潜艇效率高、隐蔽性强的一种手段。针对水下预警系统侦搜潜性能不足、成本昂贵、布设不便等问题,提出了一款新型水下监控器构想,设计了基于此水下监控器的侦搜工作模式,讨论了新型水下监控器的指标要求, 并分析了研制这种水下监控器的关键技术以及实现的可行性。     

水下开沟机的监测技术与应用

水下开沟机是海底管道、电（光）缆铺设施工中的重要作业装备,而水下监测技术和装置则是水下开沟机必不可少的重要组成部分。本文介绍水下施工作业对开沟机的监测要求着手,分析水下开沟机的基本监测方法与设备,探讨水下开沟机监测装置的配置原则,并结合对国外水下开沟机监测技术的发展应用回顾和评价,总结了我国目前在水下开沟机监测技术和装备研究开发方面的主要成果,以及在工程实践中的应用尝试与体会。     

铁山港湾水下动力地貌特征及其成因

探讨了铁山港湾的潮间浅滩、潮流冲刷深槽、潮流沙脊、水下拦门浅滩、水下岸坡和海底平原等水下动力地貌的形态特征及其成因,并结合沉积物的粒度、碎屑重矿物的分布特征,阐述了泥沙来源及运移趋势。     

水下滑翔机器人系统研究

水下滑翔机器人是一种新型的水下机器人,可以作为水下监测平台用于大范围、长时间的大尺度海洋环境监测作业。文中调查了水下滑翔机器人的国内外发展现状,分析了其可能的应用领域。详细介绍了中国科学院沈阳自动化研究所开发的水下滑翔机器人系统,包括载体外形优化设计、载体结构设计和控制系统设计。分析了水下滑翔机器人定常滑翔运动和空间螺旋会转运动的运动性能。     

水下机器人作业机械手的研究与发展

水下作业机械手是水下机器人核心组成部分，研究第二、第三代水下机械手技术是水下机器人的重要课题，本文仅就水下作业机械手当前的发展状态，设计原则及智能化技术的研究，提出有关看法，仅供研究水下机械手课题展开讨论。     

水下目标监视系统发展综述

从水下攻击具有相当的隐蔽性,因此重要目标的水下防御已成为各国需要重点考虑的问题。水下目标监视系统是减少敌方入侵,降低袭击破坏程度,保卫港口、码头等重大设施,远程监管无人岛,维护海洋权益,保障海洋环境安全的关键。本文阐述了水下目标监视系统的重要意义,概括了国内外水下监视系统的发展现状,并针对未来我国水下目标监视系统的发展,提出了设计和建设思路。     

AUV水下对接装置控制系统设计

自主式水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV)在航行使命结束后需要回收至甲板或陆地进行补给和维护。为避免重复布放回收所带来的不便,根据锥形导向式回收原理,针对水下对接装置及其控制系统进行了设计。水下对接装置控制系统由水面控制终端,水下控制系统和水下外部设备等部分组成,使用超短基线引导AUV进入指定区域,在对接过程中依靠行程开关和无线电反馈的信息判断AUV的相对位置及状态,并通过驱动相应的液压机构对AUV姿态进行校正和固定,进而完成对接过程。水下对接装置在千岛湖进行了试验,在吊装水下7 m的情况下实现了AUV的水下对接,并利用湿插拔电连接器完成了对AUV的有线充电和数据上传。试验验证了对接方案的可行性以及控制系统的稳定性,为将来AUV能够进行长时间、不间断航行提供了可能。     

现代长江水下三角洲的浅地层结构及其沉积环境

通过对高分辨率的声探剖面的分析解释,对现代长江水下三角洲进行了声学地层划分。结合区域内钻孔岩芯的分析结果,对晚更新世以来长江口区的沉积环境及水下三角洲的发育过程进行了探讨。     

水质监测浮标及其传感器的防污染措施

近岸、河口和海湾水质浮标监测越来越受到关注, 但目前有关水质监测传感器的防污染技术的报道还很少。文章介绍了在珠江口水质监测浮标中使用的几种防污染方法。对于有光学窗口的监测仪器, 采用自动防污染装置可以清除窗口表面的污染物。对于不便于采用自动防污染刷的传感器, 根据情况分别采用防污染材料包络, 或者海水注入管路的防污染过滤头等方式, 也可以达到一定的防污染效果。对于长期水下观测仪器, 每隔一段时间还应进行舱体污染物的人工清洗, 以保证设备的正常使用。     

水声通信及组网的现状和展望

水声通信是海洋中无线信息传输的主要技术手段。水声通信技术在海洋环境监测、水下航行器/载人潜水器作业等方面有着广泛应用。同时,水声信道传输状态多变、海洋作业环境恶劣,对通信算法和设备可靠性有较高要求,水声通信及组网成为目前的研究热点。文中面向海洋环境监测领域,从水声通信物理层技术、网络技术及组网应用等方面进行介绍,并对未来技术趋势进行展望。     

Underwater Navigation Based on Real-Time Simultaneous Sound Speed Profile Correction

Precise sound speed profile (SSP) information is critical when using sonar for underwater terrain navigation. Nevertheless, acquiring SSP information in real-time is difficult, especially in underwater navigation environment. To account for this problem, this paper presents an underwater navigation method that applies real-time SSP correction to the terrain measurements. The method uses a probe to measure the surface sound speed simultaneously. Meanwhile, redundancy of topographic measurement data is exploited to derive the equivalent SSP information. The acquired equivalent SSP is updated continuously with particle filter algorithm. The terrain measurements can be corrected in real-time with the equivalent SSP to improve the performance of underwater terrain navigation. By removing the impact of inaccurate SSP from the terrain measurements, the proposed method can achieve precise and robust underwater navigation result without using an underway-profiling instrument. Simulated results confirm the good performance of the proposed method.     

基于虚拟仪器的水下目标二维角估计

利用LabVIEW软件，通过8通道数据采集卡和均匀圆阵对水下目标的噪声进行采集和处理。结合一维直线阵波束形成理论，实现了对水下目标二维方向角估计实验研究和算法验证。实验证明利用虚拟仪器方便地实现了对水声信号的采集、处理，以及在方位估计时，为传感器布阵和算法的确定提供参考。     

一种基于视觉的水下机器人动力定位方法

以7 000 m载人潜水器的工程需求为背景,以水下单目摄像机为视觉传感器,进行了水下机器人动力定位方法研究。该动力定位方法利用视觉系统测量得到水下机器人与被观察目标之间的三维位姿关系,通过路径规划、位置控制和姿态控制分解,逐步使机器人由初始位姿逼近期望位姿并最终定位于期望位姿,从而实现了机器人的4自由度动力定位。通过水池实验验证了提出的动力定位方法,并且机器人能够抵抗恒定水流干扰和人工位置扰动。同时,该动力定位方法还可以实现机器人对被观察目标的自动跟踪。     

基于GPS的水下导航算法误差仿真研究

首先介绍了水下导航算法,采用GPS和水下参量测算相结合的方案,即当运行器在水下运行时,利用电子罗盘测量运行器的相对航向,水流传感器测算运行器的相对速度大小,利用学习阶段计算出海水流速,在水下运行器潜行时进行船位推算导航,用GPS精准的定位信号进行导航误差的校正。此算法精度的高低很大程度上取决于用来进行水下参量测算的传感器和用来方位校准的GPS。文中从各个传感器的误差着手,通过模拟仿真详细分析了电子罗盘、水流传感器和GPS的误差对导航精度的影响,对工程应用具有实际的指导意义。     

军民两用的海洋水下观测技术

综述了近年来国外重点发展的自持式剖面浮标、水下滑翔器、水下自航式观测平台等几种军民两用的海洋水下观测高新技术,分析了它们的特点和关键技术。介绍了国内上述技术的发展概况,提出了相应的对策建议。     

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。