小型海洋环境监测平台设计

针对当前海洋环境监测多样性的需求以及当前监测设备存在的弊端,设计了一款以水面浮台为中转中心,连接地面控制端与水下机器人的监测平台系统,实时监测局部海洋环境。水面浮台通过无线模块与移动控制端进行远距离通信,通过光端机模块与水下机器人端进行实时通信,水面浮台在水下机器人的带动下,可以灵活移动至指定海域。平台具有长航时、作业费用低、远距离通信以及灵活移动等特点。     

江河水下地层探测技术及设备

应用从美国引进的江河水下地层探测设备StrataBox进行消化吸收和研究,并成功地应用于长江水下示范工程的实地测量,获得了该河段河底以下40m内的沉积物剖面图,提高了我国江河水下地层探测技术和安全监测水平,并为进一步深入研究水库堤坝的病险隐患、河床地质状况和水下工程运用效果提供了准确数据和科学决策依据。     

基于LMS的AUV空间避障模拟方法研究

为了模拟自主式水下航行器（AUV）在复杂海洋环境中对未知环境的感知以及避障过程,设计了AUV空间避障模拟试验系统．介绍了模拟平台的硬件结构和参数设计,应用激光测距系统（LMS）模拟水下声纳,建立了AUV空间避障仿真环境,设计了基于Q—Learning的避障算法,并完成了模拟试验．试验结果表明：AUV空间避障模拟平台可以较真实地反映AUV在水下复杂环境中的空间运动,避障算法可行有效．     

多AUV水下协作搜索研究现状与展望

随着各国对海洋研究的不断深入，海上作业越来越频繁，作为探索海洋的重要工具，自治水下机器人（autonomous underwater vehicle，AUV）在海事搜索方面的发展也越来越受到关注。多AUV协作搜索控制作为多AUV研究的主要方向之一，在促进海洋科学与工程技术进步、海洋资源探测与开发、国家海防安全与海洋战略实施等方面有着十分重要的意义。首先，综述了近些年来多AUV协作搜索控制的国内外研究现状；然后，从AUV自身和环境的外界约束，以及海洋探测等方面，分析了多AUV水下协作搜索控制研究所面临的技术难点和存在的问题；最后，通过分析当前多AUV协作搜索控制的进展和实际需要，对多AUV协作搜索系统的发展趋势进行了探讨。     

AUV同时定位与跟踪算法研究

为了提高自治水下航行器的水下适应能力,对比目标跟踪与协同导航的概念,并仿照同时定位与制图方法,提出了基于EKF-SLAM框架和FastSLAM框架的自治水下航行器同时定位与跟踪算法.根据装备在携带低精度自定位传感器AUV上的声纳传感器持续探测非合作目标并估计目标航迹的同时,利用探测到的AUV与目标间的相对信息修正其自身航位推算带来的累积估计误差,从而提高AUV的自定位精度,AUV的定位和目标的状态估计同时进行,且要满足一定的精度.仿真比较了所提出的两种算法的精度,并验证了算法的有效性和一致性.     

基于自适应阈值的自主水下机器人温跃层探测方法研究

海洋温跃层是一种重要的海洋现象。基于自主水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV),提出了一种梯度阈值可调的温跃层探测方法,其阈值可根据海洋温跃层分布特性自适应修改,同时针对AUV温跃层探测中水体分层厚度选取的问题,提出了一种根据温度梯度峰值点个数自主确定其大小方法,可实现AUV完全自主探测温跃层。根据AUV外场实验数据,同峰值法、平均梯度法以及最优分割法进行了比较分析,结果表明此方法简单、有效。     

船舶水下轴频电场测量系统的设计与实现

电场信号是船舶一种重要的水下目标信号特征,为了对其特性进行深入研究,设计完成了一套移动台站式水下轴频电场测量系统,并使用该系统对海洋环境电场和船舶轴频电场进行了测量和分析。结果表明:该系统能够完成对水下环境电场和船舶轴频电场的测量工作,船舶水下轴频电场在频域上有明显的线谱特征,适合作为对海上船只进行远程探测的信号源。     

基于自适应阈值的AUV完全自主温跃层探测方法研究

海洋温跃层是一种重要的海洋现象。本文的研究基于自主水下机器人（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）,提出了一种梯度阈值可调的温跃层探测方法,其阈值可根据海洋温跃层分布特性自适应修改,同时针对AUV温跃层探测中水体分层厚度选取的问题,提出了一种根据温度梯度峰值点个数自主确定其大小方法,可实现AUV完全自主探测温跃层。根据AUV外场实验数据,把本文方法同峰值法、平均梯度法以及最优分割法进行了比较分析,结果表明该方法简单有效。     

基于无线传感器网络的海洋环境监测技术研究

提出了一种基于无线传感器网络的海洋环境监测系统。采用ZigBee通信与GPRS、卫星通信相结合的技术方法,构建应用于近、远海的海洋环境监测网络,用于测量气象水文要素及水质生态参数。本文设计的无线传感器海洋环境监测模型,能有效地监测海洋污染情况,为海洋环境监测工作提供了一种新的技术手段,具有较高的参考价值和广阔的应用前景。     

基于双闭环的矢量推进器的AUV转向控制方法

水下无人自航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)在对海洋环境进行勘查与测量时,实际航迹与目标航迹的偏差要求控制在一定精度范围内.在传统常采用的航向单闭环方法控制下,基于矢量推进器的AUV在高速转向时存在航迹跟踪效果差的缺点.针对这一问题,设计了一种双闭环自适应转向运动控制方法.该方法基于矢量推进器机动性强的特性,在AUV转向时将航向控制闭环和航速控制闭环设计成双闭环,调整航向的同时依据航向环偏航角差实时控制航速环AUV转向目标速度.理论分析和实验证明:在AUV转向时,该控制算法可以更好地实现航迹跟踪,实际航行轨迹与目标航迹的最大偏差可以控制在10,m以内.     

基于飞蛾火焰算法的AUV三维全局路径规划

针对存在静态地形障碍和不规则海流的复杂海洋环境下的自主水下航行器（autonomous underwater vehicle，AUV）全局路径规划问题，采用飞蛾火焰优化（moth-flame optimization，MFO）算法搜索获得能耗最优的无碰路径。首先，将搜索空间栅格化后随机生成一组满足避碰需求的初始路径作为初始飞蛾种群；然后，根据MFO算法更新飞蛾位置，实现AUV路径的自主规划；最后，结合AUV巡航能耗模型和静态海流分布模型作为适应度函数，迭代搜索得到最优路径。为验证方法的有效性和优越性，进行了一系列仿真试验。试验结果显示，该算法在AUV全局自主路径规划中的规划效果相较于传统蚁群算法的规划结果具有明显优势，所得路径平滑，且在不同环境中均表现出极佳的全局收敛能力。     

用于海洋监测的宽带数字相控阵关键技术

 宽带数字相控阵雷达能够实现宽海域、多目标、高精度的海域监测功能,而其最关键的部件是数字射频收发芯片。介绍了数字射频收发芯片的技术概况,结合数字射频收发芯片的发展现状,讨论了涉及的关键技术。分析表明,以数字射频收发芯片为核心的宽带数字相控阵将成为下一代海洋监测的优选方案。     

山东沿海海洋监测浮标网的构建

针对山东沿海独特的地理位置,构建了浮标监测网,按照远海、近海、近岸三个层次,分布在山东沿海从近岸到60海里的范围内,主要测量气象要素、水文要素以及水质生态等参数。设计的浮标监测网布局合理,能够有效的监测海洋污染、赤潮和水质情况,监视风暴潮和台风的发展和走向趋势。     

智能水下机器人研究进展

 随着机器人技术的进步和海洋开发需求的日益加强,智能水下机器人技术已经成为世界各国致力发展的技术领域。本文介绍国内外智能水下机器人的发展现状与发展趋势,分析智能水下机器人的关键技术及未来的发展方向。     

置于大型浮标内的水质参数长期测量系统的设计及应用

为有效解决海洋生物的附着污染问题,延长各种海洋仪器的使用寿命,设计了一种新型的海洋环境连续监测系统。该系统放置在大型海洋资料浮标内,采用海水抽样测量方法,将海水抽取到浮标舱内的容器中测量,而后使用消毒液和清水对容器和传感器进行消毒和清洗。系统通过定点连续监测将数据传输到岸站,与目前浮标常用仪器比测得出,所采集数据稳定可靠。该系统能够将水质传感器的寿命至少延长一年,并提高其长时间测量的准确度和可靠性。     

海洋工程技术进展与对发展我国海洋经济的思考

海洋经济的发展离不开海洋工程技术的发展，回顾海洋工程技术的发展状况，思考我国海洋经济发展的情况及需要，以引起讨论，对明确海洋工程科技工作与教育工作面临的任务将有所裨益。     

山东沿海海洋环境监测及灾害预警系统设计与框架研究

为了更好地利用海洋资源,减少自然灾害损失,必须对海洋环境进行监测和预报预警。本文探讨了在山东沿海建立海洋灾害监测预警系统的必要性,在完成系统总体结构设计基础上,重点阐述了海洋环境立体监测网的设计,包括锚泊浮标网、岸基海洋环境观测网、船载动态监测、航空遥感监测,研究了数据处理中心的组成和功能。系统建成后将实现业务化运行,为山东沿海经济发展提供服务保障。     

以和谐海洋理念塑造人民海军发展有利外部环境

和谐海洋理念是塑造人民海军发展有利外部环境的思想武器。因此，必须把和谐海洋理念作为重要指针，来塑造人民海军发展的有利外部认知环境、机制环境和结构环境，以促进人民海军的发展和转型。     

海域天然气水合物开采的4C-OBC时移地震动态监测模拟

为了掌控海域天然气水合物开采过程中的地质和环境风险, 采用能够同时采集纵波信号和横波信号, 并且满足实时性和长期性要求的四分量海底震缆(4C-OBC)技术, 对天然气水合物储层进行时移地震动态监测。针对未来天然气水合物商业化开发时的水平井环境, 通过射线追踪方法进行正演模拟, 对地层模型进行地震照明分析, 得到合理的4C-OBC布设参数, 以期确保采集的地震数据具有良好的成像效果, 并对不同开发阶段的时移地震数据进行走时与振幅分析。结果显示, 差异走时与差异振幅均能很好地反映天然气水合物的开采程度, 其中转换横波的效果更显著。观测系统的误差分析结果表明, 震源船的定位误差不会对这套时移监测系统有明显的影响。总的来说, 采用4C-OBC时移地震对天然气水合物储层进行动态监测的方案是有效的。