Influence Analysis and Vibration Restraint Solutions Research on the Underwater Acoustic Monitoring System

China Ocean Engineering - In order to reduce the hydrodynamic and structural influences on the detection accuracy especially in the very-low-frequency range, some vibration restraint methods are...     

水声数字通信系统的仿真

本文介绍了利用计算机仿真水声数字通信系统。介绍了数字通信系统的组成部分之后，重点介绍水声信道的仿真以及调制方法的选取，通过计算机的仿真提高了水声通信系统设计的有效性，对实际出海实验很有帮助。     

基于时差法超声测风系统的声场分析与研究

基于时差法原理设计了超声测风系统,并对该系统在空气中传播的超声声场进行了深入分析.阐明了在海洋环境监测中,风矢量对超声波声传播特性和超声测风系统声场的影响,分析了其与系统的最大量程、测量精度和分辨率等主要性能指标的关系,该研究结果为提高超声测风系统性能指标设计的准确性和科学性提供了依据.     

Underwater Acoustic Image Transmission System Based on DSP

The underwater acoustic image transmission system based on the high-speed DSP device TMS320C549 has been studied.We use Goertzel algorithm for source decoding and MFSK for modulation.Turbo code is used for channel coding and decoding.The purpose is to implement underwater video image data transmission.     

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。     

水下自主机器人水动力预报方法研究

针对水下机器人操纵性优化设计中水动力系数预报问题,在水下机器人水动力预报中引入艇体肥瘦指数概念,确定了水下机器人艇体几何描述的五参数模型。提出采用小波神经网络方法预报水下机器人水动力,确定了神经网络的结构,利用均匀试验设计方法,设计了神经网络的学习样本。研究结果表明,只要确定适当的输入参数,选择适当的学习样本和网络结构,利用小波神经网络方法对水下机器人水动力进行预报可以达到较好的精度。     

A Moored Underwater Energy Conservation System for Profiling Measurement

There is a need to obtain the hydrologic data including ocean current,wave,temperature and so on in the South China Sea.A new profiling instrument which does not suffer from the damage due to nature forces or incidents caused by passing ships,is under development to acquire data from this area.This device is based on a taut single point mid-water mooring system.It incorporates a small,instrumented vertically profiling float attached via an electromechanical cable to a winch integral with the main subsurface flotation.On a pre-set schedule,the instrument float with sensors is winched up to the surface if there is no ship passing by,which is defined by an on-board miniature sonar.And it can be immediately winched down to a certain depth if the sonar sensor finds something is coming.Since,because of logistics,the area can only be visited once for a long time and a minimum of 10 times per day profiles are desired,energy demands are severe.To respond to these concerns,the system has been designed to conserve a substantial portion of the potential energy lost during the ascent phase of each profile and subsequently use this energy to pull the instrument down.Compared with the previous single-point layered measuring mode,it is advanced and economica1.At last the paper introduces the test in the South China Sea.     

释放角对水下溢油的羽流动力学特性的影响

在考虑羽流阻力的情况下,采用拉格朗日控制单元积分法建立了羽流动力学模型,并采用数值技术对水下溢油羽流动力学特性进行了模拟,详细分析了释放角对羽流运动的影响。模拟结果及分析表明,当释放方向不同时,浮力在羽流轴线上的投影分量不同。在不同的浮力分量作用下,羽流的运动轨迹及羽流速度、浓度和半径随着流程的变化会呈现不同的特点。羽流的这些运动特点可能会使得溢油到达水面的时间及位置随释放角的不同而发生变化。     

Wave Influence on Underwater Launch and Recovery System

In this paper,the underwater vehicle,sling and the mother ship are considered as a single de-gree of freedom system connected by a spring.Through the analysis of this system,a physical model is es-tablished,which describes the motion of the vehicle caused by the ship motion and wave motion.Furthermore,a mathematical model based on this physical model is obtained,and a numerical solutionprogram is made.As an example,a practical launch and recovery system for an underwater robot is calcu-lated by use of the program.and the motion track of the robot is obtained.     

可变角度换能器在海底沉积物声学原位测量应用的探讨

海底沉积物的声学测量是海底测深的关键技术之一,应用于海底地形地貌测量、海洋矿产资源开采和海底工程建设等。海底沉积物声学测量方法中的原位测量方法可以避免保真采样法的强扰动性和遥测法的准确度、精度及灵敏度的不确定性等缺点,如何改进原位测量系统渐成为海底探测的研究热点。通过分析现有海底沉积物原位测量设备测试换能器的工作原理,针对垂直压入方式换能器测量深度有限,提出了一种通过改变换能器压入沉积物的角度来增加测量深度的方法。在理论上论证出在不低于换能器接收阈值时,测量深度随着掠射角的增加而增加。在不增加压入深度的前提下提供了一种增加测量深度方法。     

基于复杂多通道带乘性噪声模型的水声通信字符估计算法

水声信道具有复杂随机时变特性并存在严重的多径时延、能量损失和畸变等因素,使得水声信道的建模和估计一直是学界的难点问题。本文基于复杂多通道带乘性噪声模型来刻画随机时变的水声信道,在信道建模基础上利用最优滤波递推算法实现发送字符的估计。该算法在线性最小方差意义下是最优的,能有效克服码间干扰和噪声污染。所建立的信道模型能够刻画复杂快变的水声信道,对应的最优信道估计算法具有计算量小的优点,能够动态跟踪信道增益的随机变化。仿真结果验证了本文算法的有效性。     

海岸基/平台基海洋自动监测系统功能特性

本文论述了海岸基／平台基海洋环境自动监测系统主要技术指标，功能特性，系统组成，考核目标，国外研究动态，研制中解决的关键技术问题和技术创新，技术成果水平评价，课题试验情况。     

误差量测与杂波环境对水下目标跟踪的影响分析

在水下特殊的环境中,大误差量测与强杂波环境会对目标跟踪有显著的影响。量测误差越大,则预测门限区域越大,杂波密度越高,那么轨迹更易于与杂波关联,进而降低正确量测的权重,滤波精度因此下降。文中依据量测误差模型与杂波模型,建立了误差量测与杂波对水下目标跟踪的影响模型。依据该模型可定量分析量测误差与杂波对目标跟踪的影响,可为目标跟踪滤波器提高抗杂波能力或者提高滤波精度提供理论依据。     

海洋监测设备实验水槽的环境动力参数Ⅱ.模型参数

确定几何缩尺比和模拟的环境参数是开展物理模型实验的基础。为了提供海洋监测仪器设备模型测试时所需的选取环境参数及其模型值的依据,给出了"工作海况"和"极端海况"条件下各典型海域的风、浪、流等环境参数,确定了两个典型几何缩尺比对应的模型参数,并给出典型设备特别是海洋能利用装置在水槽进行模型实验时的模拟参数选取。     

海洋监测设备实验水槽的环境动力参数I.典型海域

为海洋监测设备实验水槽的设计和模型实验的开展提供动力环境方面的依据,分析了中国近海和各大洋典型海域浪、流、风等环境要素的特征,对中国近海给出环境要素特征量的平均值和最大观测值,对大洋给出统计的最大概率对应的要素值和1%概率大值;模拟能力评估显示,实验水槽对浪、流、风均具有很好的模拟能力,可满足今后对海洋监测设备开展的各类模型实验需要。     

Research on the Influence of Helical Strakes on Dynamic Response of Floating Wind Turbine Platform

The stability of platform structure is the paramount guarantee of the safe operation of the offshore floating wind turbine. The NREL 5MW floating wind turbine is established based on the OC3-Hywind Spar Buoy platform with the supplement of helical strakes for the purpose to analyze the impact of helical strakes on the dynamic response of the floating wind turbine Spar platform. The dynamic response of floating wind turbine Spar platform under wind, wave and current loading from the impact of number, height and pitch ratio of the helical strakes is analysed by the radiation and diffraction theory, the finite element method and orthogonal design method. The result reveals that the helical strakes can effectively inhibit the dynamic response of the platform but enlarge the wave exciting force; the best parameter combination is two pieces of helical strakes with the height of 15%D (D is the diameter of the platform) and the pitch ratio of 5; the height of the helical strake and its pitch ratio have significant influence on pitch response.     

测量系统差对大地水准面精度影响分析

从边值理论出发,推导了顾及Stokes核函数改化的观测值系统误差传播公式,基于超高阶重力场模型设计了仿真试验,以定量分析顾及核函数改化的重力异常系统差对大地水准面计算精度影响。仿真试验结果表明,重力异常系统差对大地水准面的影响表现为系统性特征,顾及核函数改化的Stokes积分公式能显著改进大地水准面计算精度,即使重力异常系统误差达3 mGal,大地水准面精度也优于1 cm,这些成果将为大地水准面精化工程的方案优化和质量评估提供有益参考。     

混合驱动自主潜航器续航能力分析

混合驱动自主潜航器融合了自主潜航器机动灵活和水下滑翔机续航能力强的优点,针对自身携带能源有限的问题,对在两种工作模式下如何实现最大航行距离进行了研究.从航行过程中的能源消耗入手,得出航行距离与速度、电子设备功率等的关系,通过理论分析和仿真手段得出最大续航能力的实现方法.在螺旋桨驱动模式下,当以经济航速航行时,可以达到最大航行距离;在浮力驱动模式下,当以最大滑翔效率航行时,水平方向上的滑翔距离最大,并且水平方向上的滑翔距离随着剖面深度的增大而增大,当剖面深度大到一定程度之后,最大滑翔距离趋于恒定.该研究方法可为类似水下航行器电源管理系统的能源分配提供参考,也可为航行器外形的设计和传感器的选型提供理论指导.     

时变多径水声信道的仿真研究

本文针对浅海水声信道的时变特性,基于射线理论引入海洋参数——强度起伏参数Φ、不均匀度参数A,建立有效的时变多径信道模型,并采用Matlab工具进行仿真．仿真结果表明,该模型相比于确定性模型更容易理解、更真实．文中给出的模型和结论能够为实际通信系统中发射接收机深度等的选择和设计提供一定的参考和依据,有助于对水声信道的了解．     

基于南海水下滑翔机观测的业务预报系统温盐分析数据评估

利用2019年7月12日至9月20日“海翼”号水下滑翔机在南海北部的温盐观测数据,对3个海洋业务预报系统（法国Mercator Océan International的PSY4、美国HYCOM Consortium的GOFS3.1和中国国家海洋环境预报中心的CGOFS）的温盐分析数据进行了质量评估。结果表明,3个业务预报系统对温度和盐度都有较好的刻画能力。其中,PSY4系统的温度、盐度在所有评估点处的总体均方根误差分别为0.45℃、0.056,小于另外2个系统,是3个系统中最优的。从总体偏差来看,PSY4与CGOFS温度呈现暖偏差,而GOFS3.1温度呈现冷偏差;3个系统的盐度都呈现负偏差。均方根误差的垂向结构显示,温度均方根误差与偏差最大值出现在水深100 m附近,盐度最大值在水深50 m附近。以上结论为南海北部海域使用分析数据提供参考。此外,大气强迫场的降水量偏多可能导致了CGOFS系统8月的盐度值出现较大的均方根误差和较明显的负偏差,因此在数值预报时需更多地关注强迫场的选取。