水下拖曳系统运动姿态仿真研究

采用凝集参数法建立了水下拖曳系统的三维离散模型,该模型由一系列的质量点和不计重量的弹簧组成.采用数学模型编程对NCEL浮球实验和四个典型拖曳系统进行了仿真计算.计算结果表明此数学模型具有一定的理论意义和工程实用价值.     

水下拖曳体有关问题的初步探讨

本文介绍了通过海上实验及理论分析研制的拖曳体。同时对拖曳体的流体动力布局及其微调装置进行了阐述。该拖曳体经过多次海上实验结果表明：在拖速6—10节时，稳定性良好，下潜力大，阻力较小，可以控制机翼冲角的大小来增减下潜力，改变下潜深度，使其行驶于“锯齿形”的剖面上，随深度的变化自动记录温、盐度。如拖速8．5节，     

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。     

GNSS声呐水下定位浮标阵列解析优化

GNSS/声纳定位精度主要取决于GNSS浮标阵列构型和测距精度。优化水面GNSS浮标阵列对提高定位精度和可靠性有重要意义。本文提出了基于高度角约束条件的GNSS浮标阵列优化搜索算法。基于GNSS浮标位于海平面和高度角约束条件,本文提出了优化PDOP算法。我们以5个浮标为例对该算法进行了验证,并且获得了完整解。最后,为了在PDOP最小的解中搜索到最优构型,我们提出了一个用来获取最小GDOP解的搜索算法。算法表明：在区域范围内,区域中心点处GDOP最小与区域PDOP均值最小是等价的。我们用中国南海实测数据阐明了5枚浮标情况下定位图形与定位精度的关系。     

深海拖曳系统水下控制技术研究

深海拖曳系统是人类开发利用海洋的一项重要手段。在众多深海探测装备中,深海拖曳系统以探测面积广、作业效率高、操控性能好等优势而得到了广泛应用。针对深海拖曳系统水下控制技术,从控制手段和控制策略2个方面对其发展历程、国内外研究现状等进行梳理,分析对比不同控制手段的优缺点,并对深海拖曳系统水下控制技术未来的研究方向进行展望,以期为深海拖曳系统的应用与发展提供参考。     

水下拖曳航行器水动力和拖缆姿态仿真分析

水下拖曳航行器是被广泛应用的水下监测平台。为掌握水下拖曳航行器的水动力及其拖揽姿态,文章通过CFD仿真分析计算其零攻角下的阻力系数,并通过多刚体-球铰模型建立其运动数学模型,分析不同航速下拖曳系统的总拉力、拖缆长度和航行器位置等的参数变化。研究结果表明：随着船舶航速的变化,拖曳系统各项参数变化的差别很大;在200 m深度时,6 kn航速相比4 kn航速的总拉力增加73%,而所需的拖缆长度仅增加1%。该数学模型可对不同航速下的水下拖曳系统的总拉力和拖缆姿态等做出预测,为拖曳系统设计提供技术支撑。     

海洋测量水下拖曳设备的位置计算方法研究

针对海洋测量水下拖曳设备位置确定问题,综合考虑拖缆受力、海流影响以及水下拖体的运动性质,建立了水下拖曳设备的位置计算模型,并仿真计算分析了测量船在不同航行状态下拖曳设备位置确定的规律,探讨了不同海流效应对拖曳设备位置确定的影响。仿真计算结果表明,在海洋动态环境作用下,拖缆各方向的偏移明显呈曲线形状,非简单几何运算所确定。测船各方向的运动均可对水下拖体的位置在相应方向产生一定影响,而水下拖体位置的变化量小于测船拖点位置的变化量。海流对水下拖曳设备定位可造成数米的偏差,需进行相应改正。建议可考虑采取船载式ADCP实时测流辅助水下拖曳设备定位的工作模式。     

基于模糊神经网络理论对水下拖曳体进行深度轨迹控制

以华南理工大学开发的自主稳定可控制水下拖曳体为研究对象,首先通过水下拖曳体在拖曳水池样机中的试验取得试验数据后作为训练样本,采用LM BP算法,建立基于神经网络理论构建的可控制水下拖曳体轨迹与姿态水动力的数值模型。在此基础上设计了一个控制系统,它主要由两部分组成:基于遗传算法的神经网络辨识器和基于模拟退火改进的遗传算法的模糊神经网络控制器。以满足预先设定的拖曳体水下监测轨迹要求为控制依据,由控制系统确定为达到所要求的运动轨迹而应采用的迫沉水翼转角,以此作为输入参数,通过LM BP神经网络模型的模拟计算预报在这一操纵动作控制下的拖曳体所表现的轨迹与姿态特征。数值模拟计算结果表明:该系统的设计达到了所要求的目的;借助这一系统,可以有效地实现对拖曳体的深度轨迹控制。     

水下拖曳升沉补偿系统水动力数学模型研究

建立变缆长的水下拖曳升沉补偿系统水动力学偏微分方程组和边界条件.拖缆动力学模型基于Ablow and Schechter模型,拖体采用水下运载体六自由度方程模拟,运用有限差分法离散偏微分方程组和牛顿迭代法计算变缆长情况下拖体深度与拖缆各点张力的动态取值.数值计算结果表明采用收放拖缆的升沉补偿方法能够有效削弱母船升沉运动对拖体深度和拖缆张力的影响.     

多参数拖曳荧光计系统现场实验研究

本文描述了多参数拖曳荧光计系统在船模水池和海上进行拖体水动力特性试验,得出：在１０ｋｎ以内的任意拖曳速度均能水平稳定拖曳,而纵倾角≤±２　的拖点位置;拖索张力Ｔ与拖体速度　之间的关系为Ｔ＝４７十３１．８　２．０８;拖曳速度为１０ｋｎ时,水动迫沉力约为９５０ｋｇｆ,升阻比约为２．４～２．５,满足了拖曳系统的迫沉要求。海上性能试验与应用实验表明：该拖曳系统的荧光传感器对水体、荧光示踪染料、悬浮颗粒物具有很高的分辨率;对罗丹明Ｂ水溶液的浓度检测范围为１×１０－７～１×１０－３ｍｇ／ｄｍ３;对悬浮物的浓度检测范围为２～２０００ｍｇ／ｄｍ３,使该系统广泛地用于海洋环境检测和评价工程任务中。     

智能水下机器人水声精确定位技术的研究

讨论了智能水下机器人水声定位技术,给出系统的组成、定位教学模型。论述了提高定位精度措施,最后给出试验测量结果。     

高精度水下定位的一种实现方案

提出了一种运用GPS和超短基线等设备实现潜器水下高精度定位的方案,给出了完整的定位解算数学模型,并进行了误差仿真分析。     

超短基线水下定位系统通信接口的实现方法

介绍了超短基线水下定位系统通信接口的软件实现原理和方法,详细讨论了程序中的几个关键问题,给出了以V isual C 为开发平台下的软件实现关键代码,并通过试验验证其有效性。     

水下拖体声学超短基线定位测量及其卡尔曼滤波技术

水声超短基线定位技术是探测水下目标的有效手段。超短基线定位测得的原始数据具有不同程度的随机离散性。为了得到能够真实反映目标运动轨迹变化的坐标数据 ,本文应用了卡尔曼滤波技术来处理定位原始数据 ,取得了良好的结果     

水声导航、定位技术发展趋势

水声导航、定位技术在海洋科学和海洋工程中有着广泛的应用,近年来已逐渐向高精度、多传感器、多手段融合的方向发展.本文以导航、定位声纳的发展为关注对象,概述了水声导航、定位技术在技术前沿上的发展状况,提炼出其技术发展趋势,并介绍了水声导航、定位技术的应用前景.     

基于水下绞车的实时传输潜标研制及海上试验

针对“透明海洋”工程对水下实时、长期、连续观测的迫切需求,开展基于水下绞车的实时传输潜标研制。该型潜标采用水下绞车牵引卫星通信浮标的方式,将潜标上搭载的测量仪器观测数据通过铠装通信缆传输到卫星通信浮标,当卫星通信浮标浮出水面时,再通过卫星通信传输至数据接收处理装置,完成数据传输后,水下绞车牵引卫星通信浮标至海面以下50 m,从而实现潜标系统的实时传输功能。本文详细介绍了基于水下绞车的实时传输潜标系统设计及关键组部件设计,并通过海上试验验证了该型潜标海上应用的可行性。     

基于军用小型水下运载器的组合导航定位系统研究

随着科学技术的不断发展,现代战争对武器装备提出了更新、更高的要求,由于受水域作战条件的限制.特种部队所使用的水下运栽器无法做到精确的导航定位,作战效能远没有得到充分的发挥.针对我国军用小型水下运栽器的需要,设计了组合导航定位系统,并介绍了系统组成、系统工作流程,通过试验验证.此系统性能优良.     

双曲面模型深海三维定位数据模拟及精度分析

结合声波射线传播规律提出了双曲面模型水声定位的数据模拟方法。利用该方法模拟一定浮标网形下声源位于某区域约2 000m水深处10km×10km范围内的声线双曲面模型定位观测数据,进行定位解算,并将截止角的概念引入水声定位中。定位结果显示,大部分区域水下DGPS定位系统的外符合定位精度在水平方向优于5m,垂直方向优于10m;网形中间区域精度较高,三维定位精度为亚米级。引入角度限制后,定位区域内外符合定位精度水平方向优于1m,垂直方向优于4m。     

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.