基于牛顿力学积分的水下滑翔机群协同控制研究          下载免费PDF全文

王贵凯  马纯永  高占文  张胜胜  陈戈 《海洋学研究》2021,39(1):29-37

水下滑翔机是开展海洋无人移动观测的重要平台,其实际航行轨迹往往与预设路径存在较大差异,多台水下滑翔机协同观测时,难以始终保持预设的组网阵列。本研究提出一种基于牛顿力学积分的水下滑翔机群协同控制算法,根据水下滑翔机群出、入水的异步性调节水下滑翔机入水前的运动参数。基于对水下滑翔机受力分析,利用牛顿力学积分还原水下滑翔机在海洋中的运动状态,进而运用水下滑翔机群的协同控制算法同时约束多台水下滑翔机的运动,并开展仿真实验。实验结果证明该算法能够使多台水下滑翔机较好地保持预设组网阵列,从而可对目标海域进行协同观测。  相似文献   

温盐深测量平台发展现状与趋势     

刘起  张艺腾  张世童 《海洋信息》2019,34(4)

温度、盐度和压力是海洋重要的基本物理特性参数。温盐深测量仪(Conductivity Temperature Depth,CTD)是海水温盐剖面观测的关键仪器,在海洋经济开发、海洋观测、海洋国防建设方面有着极为重要的意义。本文介绍了几种典型的温盐深测量设备及移动观测平台,重点论述了CTD在Argo浮标、水下滑翔机等海洋移动观测平台上的应用现状,分析了水下滑翔机搭载的CTD在热滞效应、湍流等因素影响下产生的测量误差。最后探讨了以水下滑翔机为代表的海洋移动观测平台搭载CTD测量技术的发展趋势及应用前景。  相似文献   

针对事件链的溢油监测需求分析及组网观测方案初探     

靳熙芳  万剑华  黄娟  李晓敏  杨敏  丁一 《海洋科学》2018,42(1):158-165

本文针对普遍关注的溢油事件,分析了重大溢油事件应急监测中迫切需要解决的七个问题:溢油源确认核查、溢油面积准确估算、水下溢油探查、针对溢油应急过程的海洋环境监测、针对重点海域的溢油凝视监测、服务于溢油事件过程的次生事件风险观测;总结了溢油监测传感器的技术特点,分析了卫星、航空、固定式观测平台、移动式观测平台、水下固定和移动观测平台等5类溢油观测平台的技术现状与不足,提出了溢油跨学科组网观测构想,并初步设计了观测网络的组成及运行模式,以期对溢油组网观测系统的建设有所推动。  相似文献   

声学滑翔机技术现状及发展趋势          下载免费PDF全文

孙大军  吕云飞  师俊杰  梅继丹  滕婷婷  兰华林  靳建嘉  张洪彬 《数字海洋与水下攻防》2023,6(2):133-144

声学滑翔机是一类搭载声学观测设备的自主式无人水下航行器，是无人水声观测设备中的重要组成部分。声学滑翔机可以在复杂恶劣的海洋环境下对一定海域进行全方位、全天候、长时间的持续监测。 首先对声学滑翔机的国内外技术现状及在海洋中的应用进行总结，随后对声学滑翔机的关键技术进行了分析， 重点论述了声学滑翔机声学设备搭载技术、减振降噪技术及小尺度阵信号处理技术，最后给出了声学滑翔机未来的发展趋势。  相似文献   

浅海型水下滑翔机技术研究现状分析     

杨燕  孙秀军 《海洋技术学报》2015,34(4):7-14

美国Teledyne Webb Research公司按照型号系列化、结构模块化和测量多样化的设计思路研制水下滑翔机,其Slocum 200浅海型和Slocum 1000深海型水下滑翔机在海洋环境观测领域具有广泛的客户需求。文中以200 m浅海型和1 000 m深海型两款水下滑翔机为例,详细对比了两者的技术特点,并在此基础上阐述了两者各自适用的海洋环境观测应用范围,两者优势互补,难以取代对方。浅海型水下滑翔机具有锯齿剖面密度大、折返机动性高和平均前向速度快的特点,适合在近海岸、陆架坡折和深海温跃层等区域对高时空变率海洋现象进行观测。近几年,我国深海型水下滑翔机技术取得了惊人进步,同时,我国浅海型水下滑翔机技术也在快速发展,这对推动我国海洋环境监测业务水平的提升意义重大。  相似文献   

水下滑翔机的海洋应用   总被引：1，自引：1，他引：0  

庞重光  连喜虎  俞建成 《海洋科学》2014,38(4):96-100

<正>水下滑翔机是一种依靠浮力驱动、以锯齿形轨迹航行的新型水下移动观测平台,具有制造成本与使用费用低、续航能力强、自主可控等特点,已经逐渐成为一种有效的海洋观测平台[1]。水下滑翔机是一种新型的海洋环境观测平台,近年来在国内外受到了极大的关注。1995年以来,美国先后研制出Slocum[2]、Seaglider[3]和Spray[4]等多种水下滑翔机,并于2003年前后逐步实现产品化。  相似文献   

水下滑翔机观测台风“天鸽”过境的海洋响应研究          下载免费PDF全文

孙雨桐  成丹  杨绍琼  张翰  薛长丽 《数字海洋与水下攻防》2023,6(2):198-208

水下滑翔机作为一种新型移动观测平台，可以对热带气旋过境期间引发的海洋响应进行全方位的观测，利用获取的观测数据能够进一步增强台风预报的准确性。从水下滑翔机相较于其他热带气旋观测方式的优势展开，基于“海燕”系列水下滑翔机观测到的台风“天鸽”(Hato)引起的海洋温盐异常历史数据， 并结合同期卫星的观测数据和 JMA(Japan Meteorology Agency)最佳台风路径数据库，分析研究水平和垂直方向上的海洋温盐异常响应。验证了 4 台“海燕–II”水下滑翔机具有对 2017 年台风“天鸽”引起的海洋响应进行精细化剖面观测的能力，可以完整捕捉台风过境引起的垂直混合现象以及降雨对其观测区域内盐度变化的影响，并分析水下滑翔机观测数据得出台风期间海洋响应的程度与其距离台风的位置有关，即台风期间水下滑翔机观测海域与台风路径距离越近，其温盐异常变化越明显，并且台风路径右侧海域相较于路径左侧海域的温度异常幅度更大。  相似文献   

SAR卫星组网观测技术与海洋应用研究进展   总被引：1，自引：0，他引：1  

李凉海  刘善伟  周鹏  万勇 《海洋科学》2021,45(5):145-156

SAR卫星的组网观测,较之于单卫星工作方式,不仅能够提高观测频率,还能挖掘SAR的多模式探测能力。本文介绍了SAR卫星组网的遥感观测技术发展现状,并总结了基于卫星组网的海洋动力环境监测和海上目标监测研究进展。在海洋动力环境遥感监测方面,多SAR卫星联合获得的同步数据能够互为补充,提高海洋动力环境信息的探测精度;在海上目标遥感监测方面,多卫星联合能够实现从传统的单星目标检测到跟踪的跨越,提高海上动态目标的跟踪监测能力。  相似文献   

基于水下滑翔机平台的湍流观测方法研究          下载免费PDF全文

谷有铭 《海岸工程》2019,38(4):261-271

海洋微结构湍流作为常见的海洋运动,对海洋中溶解质扩散、能量转移有显著作用,对海水运动及其温盐特性等有重要影响。作为低能耗、无动力的海洋观测平台,水下滑翔机具有噪声低、航时长,易回收等优点,使得长期不间断低成本观测湍流成为了可能。在本文中,从湍流观测原理的维度出发,研究分析滑翔机运动特性对湍流数据的影响;通过解析滑翔机在垂直面内运动方程,获得适合湍流观测的滑翔机运动参数;利用傅里叶变换从时域与频域分析了滑翔机的振动特性;最后通过海试,验证了基于水下滑翔机的湍流观测平台长时间不间断观测海洋湍流的能力。  相似文献   

基于海洋物联网的快速机动组网观测技术研究     

任翀  李楠  张立杰 《数字海洋与水下攻防》2020,3(6):477-485

面向重点海域中小尺度过程、突发事件及关键目标观探测需求，以无人机、无人艇、波浪滑翔器、水下滑翔机、AUV、剖面漂流浮标及投弃式观测装备等无人智能移动观测装备为主干节点，结合潜标、 海床基等定点观测装备，提出了基于海洋物联网的快速机动组网观测系统构建方案，探讨了相关关键技术及发展方向。  相似文献   

水下滑翔机器人系统研究   总被引：10，自引：2，他引：10  

俞建成  张奇峰  吴利红  李硕  张艾群 《海洋技术学报》2006,25(1):6-10,19

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。  相似文献   

Development and experiments of the Sea-Wing underwater glider   总被引：1，自引：0，他引：1  

俞建成  张艾群  金文明  陈琦  田宇  刘崇杰 《中国海洋工程》2011,25(4):721-736

Underwater gliders,which glide through water columns by use of a pair of wings,are efficient long-distance,long-duration marine environment observatory platforms.The Sea-Wing underwater glider,developed by the Shenyang Institute of Automation,CAS,is designed for the application of deep-sea environment variables observation.The system components,the mechanical design,and the control system design of the Sea-Wing underwater glider are described in this paper.The pitch and roll adjusting models are derived based on the mechanical design,and the adjusting capabilities for the pitch and roll are analyzed according to the models.Field experiments have been carried out for validating the gliding motion and the ability of measuring ocean environment variables.Experimental results of the motion performances of the glider are presented.  相似文献   

水下滑翔机器人研究进展及应用          下载免费PDF全文

李杰  周兴华  唐秋华  雷宁  厉峰 《海洋测绘》2012,(1):80-82

水下滑翔机器人（AUG）是一种将浮标技术与传统水下机器人技术相结合的新型水下机器人,可用于长时间、大范围的海洋环境测量和监测,具有较高的可控性和机动性。在欧洲地区海洋环境安全（MERSEA）中水下滑翔机器人扮演了重要的角色,未来其应用领域将更加广泛,性能更加先进。  相似文献   

基于水下滑翔机的湍流观测平台研究     

宋大雷  张成伦  乜云利  朱玉香  时永霞 《海洋技术学报》2015,34(5):1-5

海洋湍流混合过程对大洋热盐环流具有重要调控作用,因此海洋湍流混合特征量如湍动能耗散率等物理量的定量刻画,主要通过现场湍流观测来实现。为满足长期连续海洋湍流混合观测资料的迫切需求及打破国外的技术封锁,自行研制了基于水下滑翔机的湍流观测仪。为了测试滑翔机在小尺度湍流观测方面的可行性,将一个携带有剪切探头的湍流仪安装在滑翔机本体上,并在千岛湖进行了一系列的实验。滑翔机平台的主要噪声来源于浮力调节机构中的油泵,油泵会在接近剖面的底端时开启。三轴加速度谱在30 Hz左右有明显的谱峰,说明滑翔机油泵的振动频率应该是在30 Hz左右,在其他频率点上振动较小。由剖面下潜过程(开泵)的波数谱可知,开泵时虽然对湍流观测有影响,但是振动频率在波数空间中处于无效观测谱一侧,由此说明平台的振动对剪切信号影响很小。剪切探头测得的耗散率在10-7 W/kg量级上,且都与Nasymth理论谱吻合良好,验证了滑翔机在小尺度湍流观测方面的可行性。  相似文献   

Approximate Analytical Turning Conditions for Underwater Gliders: Implications for Motion Control and Path Planning     

Mahmoudian  N. Geisbert  J. Woolsey  C. 《Oceanic Engineering, IEEE Journal of》2010,35(1):131-143

This paper describes analysis of steady motions for underwater gliders, a type of highly efficient underwater vehicle which uses gravity for propulsion. Underwater gliders are winged underwater vehicles which locomote by modulating their buoyancy and their attitude. Several underwater gliders have been developed and have proven their worth as efficient long-distance, long-duration ocean sampling platforms. Underwater gliders are so efficient because they spend much of their flight time in stable, steady motion. Wings-level gliding flight for underwater gliders has been well studied, but analysis of steady turning flight is more subtle. This paper presents an approximate analytical expression for steady turning motion for a realistic underwater glider model. The problem is formulated in terms of regular perturbation theory, with the vehicle turn rate as the perturbation parameter. The resulting solution exhibits a special structure that suggests an efficient approach to motion control as well as a planning strategy for energy efficient paths.   相似文献   

Model-based feedback control of autonomous underwater gliders   总被引：6，自引：0，他引：6  

Leonard  N.E. Graver  J.G. 《Oceanic Engineering, IEEE Journal of》2001,26(4):633-645

We describe the development of feedback control for autonomous underwater gliders. Feedback is introduced to make the glider motion robust to disturbances and uncertainty. Our focus is on buoyancy-propelled, fixed-wing gliders with attitude controlled by means of active internal mass redistribution. We derive a nonlinear dynamic model of a nominal glider complete with hydrodynamic forces and coupling between the vehicle and the movable internal mass. We use this model to study stability and controllability of glide paths and to derive feedback control laws. For our analysis, we restrict to motion in the vertical plane and consider linear control laws. For illustration, we apply our methodology to a model of our own laboratory-scale underwater glider  相似文献   

水声通信及组网的现状和展望   总被引：1，自引：0，他引：1  

朱敏  武岩波 《海洋技术学报》2015,34(3):75-79

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。  相似文献   

水下滑翔器的运动建模与分析   总被引：5，自引：2，他引：5  

王树新  李晓平  王延辉  朱光文 《海洋技术学报》2005,24(1):5-9

介绍了水下滑翔器的工作机理，对其沉浮阶段的滑翔过程进行了动力学分析，推导了滑翔器在垂直剖面上的动力学方程。论文深入分析了水下滑翔器稳态时的运动规律，以水下滑翔器试验模型为例，推导了其稳态运动参数，通过线性化与适当的简化，得到模型在垂直剖面上的运动状态方程，讨论了系统的可控性与可观测性，为水下滑翔器系统的开发设计和控制提供了理论依据，具有重要的指导意义。  相似文献