基于水下接驳盒的深海海底观测网络设计

针对深海海底环境的长期连续观测问题,设计一种基于水下接驳盒的深海海底观测网络。该网络由基站监控中心、水下接驳盒和海底观测传感器3个部分组成。采用嵌入式工控机和单片机相结合的方法,实现水下接驳盒的数据采集和电能管理,并给出系统的硬件、软件设计方案。实验结果证明,该系统适用于深海海底高压特殊环境下长期连续的实时观测。     

深海海底观测网络远程电力监控系统研究

为了实现对深海海底观测网络的观测传感器电能供给状态的在线实时监测,提出了一种基于水下接驳盒的远程电力监控方案.设计了电力监控系统的总体结构和接驳盒节点的硬件结构.监控系统以水下接驳盒为核心节点,通过光以太网进行远程通信,采用霍尔电流传感器和热敏电阻温度传感器相结合的方法,实现了对各种海底观测传感器的电流、温度监测和电能...     

基于环形海底观测网络的时间同步系统研究

分析研究环形海底观测网络的时间同步系统的基本架构和建模原型。在此基础上,运用OMNeT++仿真软件对该系统的各级网络传输设备的时钟模式方案展开仿真研究和验证。结果表明,岸基站和主接驳盒的传输设备应分别支持端到端透明时钟模式和边界时钟模式,次接驳盒的传输设备可以不安装PTP时钟模块。此方案下系统所需成本较少且满足亚微秒级精度的要求,同时降低了网络负载流量和不对称传输延迟对时间同步性能的影响。     

基于单片机和LabVIEW的通信系统电能管理控制

为了实现对水下观测设备电能供给状态的实时监测和控制,提出了一种基于单片机和Lab VIEW的远程电力监控方案。设计了电能管理控制系统的总体结构和接驳盒节点的硬件结构。系统采用分级控制策略,通过光以太网进行通信,采用电压传感器和电能控制模块相结合的办法实现对电能的管理控制。试验表明,该系统能够可靠稳定地运行,为通信系统长期运行提供了保证。     

企业融合通信智能业务托管系统关键技术及应用开发

无线传感网是由微型传感器和信息采集网络组成的一种全新的信息获取平台。提出并实现了基于Zigbee的无线传感网在海底观测设备实时监测中的应用。该系统利用低频无线传感网技术,把海底观测监测设备的实时姿态信息传递给用户,能让用户及时了解仪器工作状态和故障信息,从而能有效地探测仪器设备的运行异常情况,减少和消除因仪器姿态异常引起的无效观测数据,提高了海底观测系统地工作效率和可信度。同样适用于其它水下设备姿态和相关信息的监测,有较大的推广价值。     

基于Zigbee的无线传感网在海底观测设备实时监测中的应用

无线传感网是由微型传感器和信息采集网络组成的一种全新的信息获取平台。提出并实现了基于Zigbee的无线传感网在海底观测设备实时监测中的应用。该系统利用低频无线传感网技术,把海底观测监测设备的实时姿态信息传递给用户,能让用户及时了解仪器工作状态和故障信息,从而能有效地探测仪器设备的运行异常情况,减少和消除因仪器姿态异常引起的无效观测数据,提高了海底观测系统地工作效率和可信度。同样适用于其它水下设备姿态和相关信息的监测,有较大的推广价值。     

自主式水下机器人数据采集与管理系统及其可靠性

自主式水下机器人(以下简称AUV)数据采集与管理系统(以下简称DCAM)利用多线程同步和通信机制实现了多串口数据采集,利用循环缓存区和存储转发的机制实现了将数据通过网络定时传送给工控机并将数据在本地保存。最后采用白盒测试的方法对该系统进行了测试并利用Musa执行时间模型对该系统进行了定量估计和预测其可靠性,预测结果显示该系统可以达到预计要求。     

水下机器人用的封闭循环式柴油发动机

Mitsui工程造船公司和东京大学工业科学研究所的T·Ura教授及他的研究小组共同研制了一种封闭循环式柴油发动机(CCDE),作为一种在深海中长期作业的无人操纵的水下机器人的有效能源。 水下和海底测量是通过从观测船上往海中放下的测量仪器进行的。利用具有自动化测量能力的水下机器人或自主式潜水器(AUV)对深不可测的海底和大洋进行观测是很理想的。AUV在广大的海域中长期作业必须有大容量的经济的和高密度的能量供应系统,它应使机器人自主操作有足够的可靠性。     

水下分散自重构系统设计

研究一种新的水下系统设计概念,水下分散自重构系统.该系统由数量不定的少数几类相似模块组 成,通过模块之间的连接和分离,可以实时改变系统构形.通过模块的协调变形,可以实现不同的运动方式.开发了 一个基本的样机系统,称为USS.USS目前只包括一类模块,可以实现2 种平面基本构形和2种空间基本构形.由于 具有浮力调节能力,可以通过平面构形实现海洋水体空间机动,以及海底和水下结构物中的运动.     

水下推进永磁同步电机自抗扰减振控制

受海浪干扰因素影响,螺旋桨负载扰动造成的转矩波动直接影响水下推进电机的振动,进而影响水下噪声.为了降低水下推进永磁同步电机的振动和噪声,在分析螺旋桨负载扰动特性基础上,提出了自抗扰减振控制方法.该方法以自抗扰控制器替代电流环的传统PI调节器,对螺旋桨负载扰动进行观测并对转矩电流进行补偿,可有效抑制相电流谐波进而降低电磁...     

基于波浪能获取的多关节仿生机器鱼能源自给系统

为解决仿生机器鱼水下长期服役的能源瓶颈问题,提出利用波浪能摆动关节来发电的多关节仿生机器 鱼能源自给系统．根据随机波浪理论分析了海浪的频谱特性和获能潜力,设计了利用关节摆动发电的能源获取系 统,并建立该系统的机电模型．最后,通过仿真模拟和单关节摆动发电试验验证了该方法的可行性,为仿生机器鱼 水下长期服役的能源自给系统设计提供了参考．     

基于磁耦合谐振的水下无线电力传输系统

介绍了无线充电在水下环境的应用。磁耦合谐振方式相对于磁耦合感应式无线电力传输技术能够保证系统在较远的距离实现较大功率的传输,从而能够运用在水下较复杂的环境。着重研究了通过阻抗匹配网络技术稳定传输功率和效率的能力,实验仿真证明其有效地稳定了功率和效率。     

水下战场环境虚拟仿真系统

针对水下战场环境对海军武器装备战斗力的影响,研究并提出基于虚拟现实和可视化技术的水下战场环境虚拟仿真系统总体结构,建立系统仿真模型,以海洋环境主要特征参数和水声模型为基础,实现对海洋地理环境、水文环境以及水声环境的综合仿真和可视化分析,从而为水下战场环境的认知、模拟训练以及作战应用提供有效手段。     

基于磁耦合的水下无线携能通信系统

磁耦合无线充电技术不仅能够为水下设备不间断地提供能量,同时在其传输能量上加载特定 的信号也可以为水下设备构建高速、稳定的数据传输链路,成为摆脱水下设备供电以及通信瓶颈的有 效手段。该文提出一种基于磁耦合的水下无线携能传输技术,采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA) 开发了基于频移键控(FSK)调制的无线信息传输和无线能量传输模块,输入功率为 20 W 时,可实 现 1 Mbps 传输速率的无线充电设备水下低功率损耗数能同传。针对水下设备的移动需求导致信道变 化的问题,使用支持向量机(SVM)机器学习的方法进行数据解码,实现了 99.9% 的解码成功率。实验 结果显示,该文所开发的无线携能传输原型系统在高速率、远距离传输条件下,具有良好的能量传输 效率和信号解码准确率。     

水下低功耗变频数据采集系统的设计

介绍了水下爆炸;中击波的概念特征和气泡脉动理论,根据此特征确定了水下冲击波超压测试系统的测试原理、采样参数等。系统将压力传感器、适配电路、A／D转换器、触发控制电路、通讯接口及电池紧凑封装在密闭、防水、坚固的钢壳内,构成一种可相对独立工作的便携式水下冲击波超压测试仪。该系统具有小体积、微功耗、采样频率高等特点,具有抗干扰性强和无需电缆引线的优点,特别适宜于大范围多测点的试验场合。     

基于电磁耦合的水下无线能量传输系统

设计并实现了一种基于电磁耦合的水下无线能量传输系统。该系统采用全桥整流电路实现高频逆变,优化驱动电路,采用STM32F103VBT6处理器实现全桥PWM控制与电流监测,结合理论计算与有限元分析方法获取最优参数耦合器,进而实现电能的无线耦合传输。水下试验证明,该系统可实现有效的水下无线能量传输。     

Design and analysis of an underwater inductive coupling power transfer system for autonomous underwater vehicle docking applications

We develop a new kind of underwater inductive coupling power transfer （ICPT） system to evaluate wireless power transfer in autonomous underwater vehicle （AUV） docking applications. Parameters that determine the performance of the system are systematically analyzed through mathematical methods. A circuit simulation model and a finite element analysis （FEA） sim- ulation model are developed to study the power losses of the system, including copper loss in coils, semiconductor loss in circuits, and eddy current loss in transmission media. The characteristics of the power losses can provide guidelines to improve the effi- ciency of ICPT systems. Calculation results and simulation results are validated by relevant experiments of the prototype system. The output power of the prototype system is up to 45 W and the efficiency is up to 0.84. The preliminary results indicate that the efficiency will increase as the transmission power is raised by increasing the input voltage. When the output power reaches 500 W, the efficiency is expected to exceed 0.94. The efficiency can be further improved by choosing proper semiconductors and coils. The analysis methods prove effective in predicting the performance of similar ICPT systems and should be useful in designing new systems.     

一种适合于水中爆炸压力测量的传感器

为了对炸药在水中爆炸产生的威力进行评估,开展了用于水中爆炸压力测量的传感器及测试系统的研究。以电气石为敏感元件,利用其体积压电效应的特点,研制了一种成本低、测量精度高、操作简便、适合用于水中爆炸压力测量的传感器,并与美国PCB公司生产的传感器同时进行了水中爆炸压力的对比试验。结果表明:研制的MCR I型传感器与美国PCB公司生产的传感器的测量结果基本一致。