深海近底三分量磁力仪设计

提出了一种新的深海海底三分量磁力仪设计思路，用于高灵敏度地磁测量调查海底矿体分布，其磁力测量探头基于各向异性磁阻传感器。详细分析了磁阻传感器的误差模型，提出用Broyden算法实现误差校正，并给出了在个人电脑上的实现结果。描述了水下系统中传感测量电路以及通信、存储功能的基本设计思路。最后给出目前的实验与测试数据，并提出了后续工作思路。     

一类随机不确定网络控制系统的H_∞滤波器设计

当网络控制系统信道中存在乘性噪声和丢包、时滞时,数据在传输中会受到干扰甚至丢失。本文针对带有乘性噪声、丢包和一步随机时滞的一类网络控制系统,通过状态增广,将信道特性转化为随机系统参数,并利用线性矩阵不等式方法推导了其H∞滤波器,使得滤波误差满足给定的H∞性能指标。本文算法将H∞滤波器设计转化为便于计算机求解的约束凸优化问题,并通过仿真和对比验证了算法的有效性。     

上覆硬质保护层海底管道检测技术探讨

海底管道在油气工业中发挥着重要作用,为保障其安全运营必须定期进行检测掌握其在海底的状态。有的海底管道在铺设时为其安全考虑,在海底管道上方覆盖了抛石等硬质保护层,这样就导致在海底管道定期检测时一些检测仪器难以探测到硬质保护层下海底管道的位置和埋深,而浅地层剖面仪和磁力仪仍然可以不同程度地实现这种情况下的海底管道检测。文中对浅地层剖面仪和磁力仪的原理进行了介绍并对其在上覆抛石等硬质保护层海底管道检测中的应用进行了分析探讨。分析结果表明浅地层剖面仪和磁力仪组成的综合检测系统对上覆硬质保护层的海底管道探测有一定效果,可查明海硬质保护层下海底管道的位置和埋深,为海底管道的安全管理和维护提供数据支持,也可为其他类似海底管道检测提供参考。     

RS-HC3海洋全张量磁梯度系统及其应用

介绍了一套海洋全张量磁梯度系统,专门用于测量地球磁场三分量数据及张量磁力梯度数据,并实时采集设备的定位信息及姿态信息,以便于后续数据处理。系统由两组三分量磁力仪、惯导设备、GPS定位设备、温度/压力传感器等组成,特别适用于测量地磁场矢量空间的磁场变化率,在磁法勘探中的解释效果明显优于单探头标量测量和三探头标量梯度测量。     

南海北部海盆三分量磁测结果分析

1994年，中日双方合作在南海北部开展了海洋三分量磁测实验工作，采用日本东京大学地震研究所新研制的船载三分量磁力仪（Shipboard Three Component Magnetmeter，STCM）在南海北部海盆成功获得了6条共约2 500km的三分量磁测资料。本文根据前人的研究思路实现了对实测三分量磁测资料的处理分析，改进了补偿圆滑滤波算法，首次提出了比原方法更加综合直观表示测区各种磁边界状况的磁边界走向图（Magnetic boundary strike diagram， MBSD）法，并且将处理结果与南海北部海盆已识别的磁条带及其他一些典型地质现象进行了对比分析，发现本方法所揭示出的二维及三维磁边界与南海的实际地质状况有良好的吻合关系，这表明该方法可以有效处理所采集的三分量磁测资料并对研究海底磁性构造体性质有帮助。     

磁法勘察在海洋工程中的应用

介绍了当前海洋调查中普遍使用的海洋磁力仪的类型，分别简要说明了各类磁力仪的工作原理，较详细地介绍了磁法勘察在海底光缆路由调查、井场及海底油气管线调查、找寻海底磁性物体、海湾大桥、隧道工程、电厂选址工程的可行性研究以及海洋污染防治等方面的应用，指出了勘察中应注意的问题。     

矢量重力测量系统的仿真

基于矢量重力测量数学模型，仿真了一段5000S的飞行过程，模拟了其SINS／GPS数据。详细描述了捷联惯性导航系统(SINS)中加速度计和陀螺数据仿真的方法，并给出了求解扰动重力的算法。仿真结果显示卡尔曼滤波器能有效地抑制误差积累。仿真的SINS／GPS数据可用于航空矢量重力测量的算法研究。     

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。     

海底地磁日变观测站安全布放技术

海底地磁日变观测站能够提供合适的地磁日变改正资料,可有效提高远海区磁测的成果精度。在海底地磁日变观测站布放过程中,对浮球、磁力仪、声学释放器及释放装置等进行必要的加固连接及改进,有助于提升整套观测系统的安全性,满足长时间自动观测和事后回收的需要。     

一体式声磁综合探测系统设计与应用

准确获取海底光缆位置信息是影响海底油气田选址与设计的重要因素。针对现有装备难以在海底地貌调查的同时实现海底通信光缆调查的问题,以Klein 3000型侧扫声纳和SeaSPY磁力仪为基础,进行有机融合和适应性改造,形成同时具备声学成像和磁力探测功能的一体式声磁综合探测系统。实际海上工程应用试验表明：该系统原理可行、运行稳定,极大提高了作业能力和工作效率,丰富了现有海底通信光缆和地层地貌调查的技术手段。     

南沙地块海底地震仪转换横波震相识别最新进展

通过挖掘海底地震仪记录的转换横波信息,可以促进对地壳岩性、均质性的认识。以南海南沙地块OBS973-1剖面上18个台站的数据为实例,阐明了海底地震仪横波震相识别的方法。首先对三分量OBS(Ocean Bottom Seismometer)地震数据进行带通滤波、维纳滤波、极化滤波等去噪处理,然后利用能量扫描法求得极化角进行水平分量坐标旋转,求取最佳径向分量。数据处理结果表明,相对于OBS记录的磁罗盘方位角,能量扫描法求取的极化角更为准确可靠。最后通过OBS973-1地震剖面垂直分量与径向分量上的纵横波走时对比、质点运动轨迹、速度模型试算等手段,进一步确定了转换横波震相的类别。在南沙地块OBS探测中成功地在10个台站中识别出了PgSs、PnSc、Pms等震相,不仅可以为下一步横波速度结构模拟提供坚实的数据基础,而且可以为今后OBS转换横波在其他地区的有效应用与推广提供借鉴。     

潜艇近水面运动鲁棒控制及仿真研究

对作用于潜艇的一阶、二阶波浪力进行了简化,得到修正后的潜艇近水面垂直面运动模型。基于H∞鲁棒控制的S、KS混合灵敏度策略设计了潜艇控制器,并对潜艇近水面运动进行了仿真。结果表明该控制器对消除波浪力影响、保持潜艇定深起到良好作用。     

钻孔古地磁岩样的测试及其资料处理方法探讨

本文分析了钻孔岩心中古地磁样品的特征后提出:对松散的钻孔岩心,要得到磁化极性柱状图:仅需测量样品的Z分量.对一些不带随机处理计算机的磁力仪,这种方法可提高样品的测量及数据处理效率.     

基于可变因子的变分贝叶斯SINS海上动态对准

针对传统变分贝叶斯自适应滤波中,基于经验选取常值遗忘因子,不能自适应时变量测噪声的问题,提出一种基于可变因子的变分贝叶斯自适应滤波,并应用于船载捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system, SINS)动态对准。首先利用变分贝叶斯方法近似噪声的后验分布,估计时变量测噪声和状态向量后验分布。其次通过噪声方差时变强度构造可变因子,实现自适应调整变分贝叶斯参数。最后给出了基于可变因子的GNSS/SINS海上动基座对准流程及算法。船载实测数据表明,所提算法在时变方差下,较卡尔曼滤波和传统贝叶斯滤波方位角误差收敛到0.5°范围内所需时间分别缩短了52%和44%;横滚角和方位角均方根误差分别降低57%、46%和13%、9%;东向和北向速度均方根误差分别降低56%、68%和51%、22%。     

海底光缆工程发展20年

对全球第一条海底光缆问世后20年来海底光缆工程发展的历程作了简要回顾。随着光纤传输技术的不断进步,海底光缆的通信技术得到了飞速发展,近20年来,其商用系统已经历了四代。海底光缆工程发展的重要标志,还体现在海底光缆施工技术的日趋完善,水下定位、海底数字式高分辨率的地球物理探测、海底原位测试等高新技术在海缆路由调查与埋设评价调查中的广泛应用。此外,对海底光缆市场与行业结构所经历的深刻变化作了分析,并预测了国际海底光缆网络的发展和市场前景。     

拖曳声源深海脉冲多途效应及直达波传播特征

深海脉冲传播多途效应显著,直达波受海洋环境影响较大。基于南海某海域深水试验数据,采用Butterworth带通滤波器识别目标信号,进而分析近、中、远距离处VLA接收到的信号特征,并根据射线理论解释多途效应、直达波特征规律。结果表明:近距离目标信号可分为直达波及两次海底反射波;中距离可分为直达波与三次海底反射波;远距离目标信号弱,反射波特征不明显。其中,直达波声强显著低于第一次海底反射波,受夏季海面波导的影响,近表层深度处的直达波强度最大;50~200m深度层在强跃层控制下,声线向下弯曲,直达波信号随深度增加逐渐减弱;随传播距离增加,直达波逐渐减弱消失。     

铯光泵磁力仪(G880)在海洋工程勘探方面的应用

为准确测出光、电缆的位置,利用G880铯光泵磁力仪,在芦潮港和大小洋山之间进行了磁力探测。经过探测,海底通信光缆能引起8~20 nT磁异常,海底动力电缆能引起约2 000 nT的强磁异常,根据磁异常形态曲线可定出光缆的位置。依据光缆的结构原理图,分析探讨光、电缆产生磁异常的原因。     

Bode积分定理在舵减摇H∞设计中应用

针对舵减摇系统的 H∞混合灵敏度问题,研究了控制系统设计中的限制因素,指出舵减摇控制系统的性能(灵敏度特性)要受到Bode积分定理的约束,因此在船舶横摇自然频率附近的频段内性能不能做到太低.考虑这些限制条件,并从基本的性能要求出发,详细说明了舵减摇系统 H∞设计中权函数的确定.经过多次重新设计和对比,给出了一组最为合理的设计结果.仿真结果表明,所设计的 H∞控制系统满足性能要求,而且取得了很高地减摇效果.     

海底管线调查综合物探作业方法研究

海底石油管线调查方法包括物探方法和潜水方法或两者的结合。综合物探作业方法是综合利用浅地层剖面、旁侧声纳、测深仪、磁力仪等手段探测和分析海底管线状态。文章给出各种物探手段联合作业方法、作业程序和注意事项,以及数据处理方法;对布线方法、仪器选择原则及作业关键点进行较详细的说明,对海底管线综合物探作业给与了指导。     

海洋磁力仪在某近岸海域未爆弹探测中的应用

海底小型铁磁目标探测一直是海洋工程勘察的难点,结合我国近岸某海域海底一处未爆弹的探测实例,介绍了SeaSPY2磁力仪的性能特征,阐述了海洋磁力仪探测数据采集和处理流程。通过对探测出的磁力异常区和同期多波束扫测数据的分析,推断出水下未爆弹的具体位置和大小,为引爆未爆弹提供了准确的数据。此外,根据实践经验,提出了采用木船牵引、利用定高拖曳装置固定磁力探头、选择合适的作业时间、选定合适的日变站位置等四点建议,提高海洋磁力探测精度,为类似项目的应用提供参考。