海洋地热流测量技术及其方法研究

随着我国海域天然气水合物调查工作的深入开展,海洋地热流测量成果对其他地质地球物理调查资料的解释和研究成果的提升至关重要。因此,海洋地热流测量以及相关的研究工作越来越被人们所关注。论文通过对目前我国海洋地热流测量工作开展的现状、测量地热流值中的地温梯度和沉积物热导率值的理论基础、测量技术和种类以及相应的技术特点进行了分析,结合海上调查中的实际工作情况,系统介绍测量技术方法,指出目前海洋地热流测量技术方法研究的方向。     

拖曳式海洋地磁三分量测量系统的设计与试验

针对现有拖曳式海洋磁力测量通常只能获取地磁总场信息,不能获得地磁矢量信息的问题,提出了一种拖曳式海洋地磁三分量测量系统设计方案。测量系统通过INS/GNSS组合导航进行定位定姿,搭载的三分量磁力仪与惯导通过高精度定位板刚性固定,经过数学平台的坐标变换,进而将拖体任意姿态下的海洋地磁场三分量数据归算到地理坐标系下。此外,对拖体进行了水动力分析,提高姿态稳定性的同时减小了阻力。经过海上试验和数据处理,系统获得的三分量数据在平差前的重复线内符合精度分别为东向6.8 nT、北向4.1 nT、地向8.0 nT,交叉点内符合精度分别为东向19.1 nT、北向19.5 nT、地向15.4 nT。结果表明该系统可为海洋矢量磁力测量提供良好的测量平台,为后续的海洋磁力测量提供实践经验和工程参考。     

MVP-300系统及其应用

MVP-300温盐深测量系统是走航式测量系统,它可以快速、方便地进行大深度的海水温度、盐度、声速剖面测量。文章分析了MVP-300系统测量中常遇到的几个问题,并提出解决办法,为熟练应用该系统提供参考。     

测量信息管理系统的设计与功能实现

现代测量种类繁多,各种数据缺乏统一管理,为此设计并创建测量信息管理系统（SIMS）,在不同数据库簇分类的基础上,通过定义数据库模板来实现同一簇数据库文件的自动化创建,主程序可以方便地对相关测量数据库进行编辑、查询、统计与控制等管理操作;系统可对各种测量数据进行统一的数据库创建与管理,有助于不同测量数据存储与管理的标准化。     

声学原位测量系统在胶州湾的测量试验研究

为了能够快速准确的测量海底表层沉积物的声学参数,避免取样测量产生测量误差,研制出一种海底底质声学原位测量系统。为了检验原位测量系统的工作性能,在胶州湾海域进行了初步的测量实验分析。通过对测量结果的分析研究,验证了原位测量系统的一些工作性能,同时发现了一些需要改进的问题。     

波束角偏差对多波束测量的影响及校正

波束角偏差是影响多波束系统测量精度的因素之一,严重时导致测量的海底地形成凸凹形状的伪地形。论述了波束角偏差产生的原因以及对多波束系统测量精度的影响,介绍了借用EM系列多波束系统配置的横向参数校准软件对波束角偏差进行校正的方法,经实际应用,该方法很好地校正了波束角偏差,提高了测量数据的精度。     

极区冰盖下定点剖面测量系统

介绍一种新型水下定点剖面测量系统,系统中的测量平台能够沿系留绳上下移动、进行温盐深(CTD)和海流(ACM)剖面数据的循环采集,观测数据可以通过水声通讯设备定期回收。和以往的分层测量的定点剖面测量系统相比,该系统是用一套仪器替代多组仪器实现整个剖面的测量,更具有先进性和经济性。文章简要介绍了可用于极区冰盖下的定点剖面测量系统的总体设计方案。     

现代测量船的装船建造技术

论证了测量船建造工程各个技术环节对测量系统工作效益的重要作用,分析了测量船总体设计和测量系统装船工程的实施效果对测量系统技术性能的巨大影响。通过对比近期测量船建造工程中正反两方面的经验,提出了能够适应当代海洋测量飞速发展要求的测量船建造保障技术措施。     

现代测量船的装船建造技术

论证了测量船建造工程各个技术环节对测量系统工作效益的重要作用,分析了测量船总体设计和测量系统装船工程的实施效果对测量系统技术性能的巨大影响。通过对比近期测量船建造工程中正反两方面的经验,提出了能够适应当代海洋测量飞速发展要求的测量船建造保障技术措施。     

海岸带地形快速移动测量技术

为解决海岸带地形变化迅速、测量困难等现实问题,首先分析了移动测量系统的技术特点,介绍了移动测量系统的组成与涉及的关键技术,然后提出了基于移动测量技术的海空地一体海岸带机动测量方案,并根据海岸带地形测量的不同需求设计了适应作业的测量平台、作业模式及主要功能,为海岸带、海岛礁地理信息快速更新与应急保障提供了应用参考与技术支撑。     

水下机器人标准体系框架构建探索

水下机器人作为一类特种机器人,日益成为探索海洋奥秘、开发海洋资源的重要工具,被称为海洋高技术的皇冠,正逐步成为国家间海洋技术竞争的制高点。水下机器人标准体系最直接的作用是指导、规范水下机器人标准制定工作,使人们清楚水下机器人标准化工作方向和重点,有助于推动水下机器人研发和产业化进程,促进快速、健康发展。文章在介绍国内外水下机器人标准制订的基础上,探讨水下机器人标准体系框架构建思路,提出标准体系建设路径,明确水下机器人标准化工作范围和领域,并构建了水下机器人标准体系序列结构、三维结构、层次结构3种框架模型,为构建我国水下机器人标准体系提供了有价值的参考。     

水下便携式可应答同步编码声源系统研究

本文针对当前及未来多型水下航行体的通用化水下高精度定位跟踪及综合测控要求,开展小型便携式水下声源系统研究,解决了不同水下航行体定位跟踪及水声遥测与遥控的综合测控集成化问题,以及小型水下航行体的通用化声源安装适配性等难题。采用集成化一体式综合设计方案,功能上兼顾水声定位跟踪、水声遥测遥控等功能,性能上其短基线水声定位精度可达R×5‰(R为斜距),远程水声遥测遥控误码率为10^-5。本文在系统总体方案中平衡了小尺寸与高性能之间的传统矛盾,大幅缩减声源尺寸和重量,并完成了小型水下滑翔机湖上试验。试验结果证明,该声源系统在比国外类似产品更小尺寸和重量的基础上,同时具备水声定位跟踪和水声遥测遥控等综合测控功能,可为多型水下航行体湖海试验提供高精度实时定位测量及远程应急遥控手段,具有较高的实用价值和良好的市场应用前景。     

A hydrodynamic model of a two-part underwater towed system

A three-dimensional model of a two-part underwater towed system is studied. In the model, the governing equations of cables are established based on the Ablow and Schechter method. The boundary conditions for the two-part underwater towed system are derived. The six-degrees-of-freedom equations of motion for submarine simulations are adopted to predict the hydrodynamic performance of a towed vehicle. The established governing equations for the system are then solved using a central finite difference method. In this paper several algorithms are used to solve this special form of finite difference equations. The results in this paper indicate that the two-part underwater towed system improves the dynamic behavior of the towed vehicle and is an easy way to decouple the towing ship motion from the towed vehicle. Because the model uses an implicit time integration, it is stable for large time steps and is an effective algorithm for simulation of a large-scale underwater towed system.     

基于可重置联邦滤波器的水下运载体导航定位方法

单一导航系统无法满足水下运载体高精度、高可靠性的导航需求,文中根据常用水下导航系统的特点,提出基于可重置联邦滤波器的水下运载体导航定位方案,设计了以惯导系统(INS)为主参考系统,声学定位系统/深度计、多普勒计程仪(DVL)、罗经为子参考系统的联邦滤波器,并进行了仿真研究。结果表明文中设计的滤波器能有效融合各个传感器的导航信息,实现水下运载体高精度导航定位,并具有一定容错性。     

基于单水声信标距离量测的匹配定位方法

水声通信和测距能力是实现水下航行器准确定位的重要技术手段。当前基于水声定位的方法主要有利用测距和测向功能的水声定位技术以及水声测距辅助导航技术,二者的系统物理复杂度都比较高。本文提出了一种基于单水声信标距离量测的匹配定位方法,航行器在水声信标测距覆盖范围内,利用航行过程中多次测距信息构建测距圆序列形成位置约束,基于航位推算导航信息,将航行器在连续测距时间段内的相对航迹在圆序列上进行最优匹配,从而获得位置估计,通过对测距误差进行补偿可进一步提升定位精度。本方法所需物理系统结构复杂度低、可操作性强,仿真实验表明,该方法可以独立实现较高精度的定位。     

自主式水下机械手系统研究

本文从水下机械手的总体设计，关节直流电机的驱动和调速，手臂上声纳的水下搜索与跟踪，机械手系统的智能控制和电源等几个方面，介绍了有关自主式水下机械手系统的研究，可为研制自主式水下作业系统提供参考     

Underwater Terrain Positioning Method Based on Least Squares Estimation for AUV

To achieve accurate positioning of autonomous underwater vehicles, an appropriate underwater terrain database storage format for underwater terrain-matching positioning is established using multi-beam data as underwater terrainmatching data. An underwater terrain interpolation error compensation method based on fractional Brownian motion is proposed for defects of normal terrain interpolation, and an underwater terrain-matching positioning method based on least squares estimation(LSE) is proposed for correlation analysis of topographic features. The Fisher method is introduced as a secondary criterion for pseudo localization appearing in a topographic features flat area, effectively reducing the impact of pseudo positioning points on matching accuracy and improving the positioning accuracy of terrain flat areas. Simulation experiments based on electronic chart and multi-beam sea trial data show that drift errors of an inertial navigation system can be corrected effectively using the proposed method. The positioning accuracy and practicality are high, satisfying the requirement of underwater accurate positioning.     

水下光学无线通信的海水信道特性研究

提出了将具有比声学高达几倍的数据通信速率,良好的安全性和隐蔽性的光学无线通信技术应用于海军、海洋科学研究和水下工程等领域,实现高速率的水下无线通信技术实现海量数据的信息交换.基于生物光学特性的水下光学信道模型,建立了水下光学通信系统性能分析方法.并对基于发光二极管(LED)的水下光学无线通信系统进行了仿真,其结果表明所建立的方法可以进行各种海域水质环境的模拟,便于时水下光学无线通信系统性能进行预测评估,为水下光学无线通信系统的设计方案的评估提供了依据.     

Underwater Terrain Positioning Method Based on Least Squares Estimation for AUV

To achieve accurate positioning of autonomous underwater vehicles, an appropriate underwater terrain database storage format for underwater terrain-matching positioning is established using multi-beam data as underwater terrain-matching data. An underwater terrain interpolation error compensation method based on fractional Brownian motion is proposed for defects of normal terrain interpolation, and an underwater terrain-matching positioning method based on least squares estimation (LSE) is proposed for correlation analysis of topographic features. The Fisher method is introduced as a secondary criterion for pseudo localization appearing in a topographic features flat area, effectively reducing the impact of pseudo positioning points on matching accuracy and improving the positioning accuracy of terrain flat areas. Simulation experiments based on electronic chart and multi-beam sea trial data show that drift errors of an inertial navigation system can be corrected effectively using the proposed method. The positioning accuracy and practicality are high, satisfying the requirement of underwater accurate positioning.     

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。