AUV水下移动重力测量建模及误差分析

水下移动重力测量能够连续实施近水底的重力勘测,如使用自主水下无人航行器(AUV)还能允许水面母船同时执行多个任务,进而降低水下重力测量相关的高昂成本和准入门槛.研究了水下移动重力测量的基本原理和方法,建立了水下移动重力测量模型和相应的误差模型,重点分析了捷联式重力仪的传感器、姿态、位置、速度等误差源.讨论了达到1 mg...     

AUV装备任务可靠度指标论证方法研究

针对自主式水下无人航行器类装备的任务可靠度论证需求,分析提出了任务可靠度指标的主要影响因素及量化分析方法,通过灵敏度分析,研究了任务可靠度指标取值对其使用效费比的影响,进而提出了确定该类指标的论证方法。 提出的研究方法具有通用性,对于开展该类装备的通用质量特性论证具有参考价值。     

基于AUV的海洋磁力测量技术现状及误差来源分析

介绍了国内外基于AUV的海洋磁力测量研究现状,针对国内AUV及海洋磁力仪研究相对滞后的情况,以Iver2型AUV开展海洋磁力测量为例,研究了AUV拖曳式海洋磁力测量的噪声检测、位置归算等技术,并与船测数据对比,重点分析了Iver2型AUV拖曳式磁力测量误差来源,结果表明:Iver2型AUV拖曳磁力仪的最佳距离为5 m;观测数据中仍包含位置归算误差、日变改正误差及传感器误差等,以上结论将为我国开展AUV海洋磁力测量技术研究提供参考。     

航空矢量重力测量中科里奥利加速度对测速精度要求分析

首先论述了航空矢量重力测量中科里奥利加速度的计算模型,给出了科里奥利加速度改正对水平、垂直速度要求的分析模型。数值表明,在低纬地区欲达到1mGal的科里奥利加速度的精度,要求速度的精度为5cm／s左右;依据实测数据,目前GPS测得的载体速度精度为0．3mm／s,完全能够满足航空矢量重力测量对科里奥利加速度改正的要求。     

重力式海洋平台的运动响应

本文在分析重力式海洋平台的力学模型基础上,建立了平台运动的拉格朗日方程,并用多尺度法求解平台的运动响应。     

航空矢量重力测量中载体加速度矢量的确定

首先推导了当采用相位时序差分法时利用双差观测量确定载体加速度的数学模型,理论上分析了加速度的确定精度。然后应用CHAGS的试验数据,分析出静态测量和动态测量时加速度矢量的确定精度可以达到亚毫伽级,与理论上的分析一致。可见,完全能够满足航空矢量重力测量的精度要求。     

基于强化学习的AUV对接控制算法研究

自主式水下航行器（AUV）是人类探索和利用海洋的重要装备,能否足够智能化地解决路径规划控制问题是 AUV 完成其它复杂任务的基础。考虑终端姿态约束下的局部路径规划问题,结合 AUV 的自主对接控制这一实际使用场景,基于改进的深度强化学习算法（DRL）开发了一种对接控制器,使其具备自主对接能力,延长其续航时间。考虑实际工作场景中的复杂海浪干扰因素,使用了非线性扰动观测器（NDO） 来估计 AUV 三维运动中各自由度的外部扰动,并结合可测量的状态量为 DRL 智能体设计了科学的观测量及奖励函数,使 AUV 能够在扰动环境中完成三维对接控制任务。仿真结果表明了该方法的有效性和鲁棒性。     

6 000米AUV深海试验研究

简要介绍6000米AUV的总体结构和主要功能,重点研究AUV深海试验中的无动力下潜试验和载体浮力测量试验,提出三种深海浮力测量方法。根据试验数据,通过调整载体配重,在控制特性不变的情况下,使AUV在水下航行达到能量最优。此方法是一种理论和工程实际相结合的方法,对于其它类型深水AUV试验具有指导意义。     

船基系统海气通量测量方法研究

海气通量交换是海洋学和气象学许多领域共同研究的内容,是气候形成和变化的重要机制之一。文章通过比较测量海气通量的几种方法,提出了在船基仪器上使用直接协方差法测量海气通量的方法,并给出了船体运动造成测量结果误差的校正算法。     

自治水下机器人机械手系统协调运动研究

简单描述了自治水下机器人搭载的三功能水下电动机械手的设计,鉴于自治水下机器人-机械手系统运动学冗余、内部可能干涉以及载体圆筒式外形等特点,将惩罚调节因子引入系统运动学伪逆矩阵,保证了关节在允许范围内运动,避免载体大幅度姿态变化及载体与机械手之间的干涉,同时采用梯度投影法优化海流作用下的系统推力.仿真表明,该算法在解决系统冗余度的同时,有效地协调多任务下的系统动作.     

海空重力测量技术进展

简要分析了现有三类重力测量技术手段整体发展状况及其特点,全面阐述了国际、国内海空重力测量技术的起步、发展与现状,综述了国内外主要海空重力仪的性能技术指标,介绍了国内海空重力测量系统研制与试验情况。     

Analysis on the controlled nonlinear motion of a test bed AUV–SNUUV I

This paper describes the estimation of hydrodynamic coefficients and the control algorithm based on a nonlinear mathematical modeling for a test bed autonomous underwater vehicle (AUV) named by SNUUV I (Seoul National University Underwater Vehicle I).A six degree of freedom mathematical model for SNUUV I is derived with linear and nonlinear hydrodynamic coefficients, which are estimated with the help of a potential code and also the system identification using multi-variable regression.A navigation algorithm is developed using three ranging sonars, pressure sensor and two inclinometers keeping towing tank applications in mind. Based on the mathematical model, a simulation program using a model-based control algorithm is designed for heading control and wall following control of SNUUV I.It is demonstrated numerically that the navigation system together with controller guides the vehicle to follow the desired heading and path with a sufficient accuracy. Therefore the model-based control algorithm can be designed efficiently using the system identification method based on vehicle motion experiments with the appropriate navigation system.     

Dynamic Response Analysis of Interaction System of R.C. Gravity Single-Leg Platform

In this paper, the responses of the interaction system of R.C. gravity single-leg platform to seismic excitation are mainly analysed. A set of nonlinear equations for the interaction system are established by using the wave, one is the soil-structure interaction and the other is the fluid-structure interaction. The seismic response of the interaction system is analysed for the influence of the asymmetric structure, fluid action, etc. with the input of seismic SH waves in any direction. The numerical results are given for a simple example.     

SII型海洋重力仪稳定平台颤动故障与排除方法

S型海洋重力仪是目前海洋重力测量中较为常用的一种仪器,其产品性能也逐步得到提高。介绍了进行全自动化控制升级后,最新引进的SⅡ型海洋重力仪使用中出现的稳定平台颤动故障现象及排除办法。     

基于模型预测控制算法的轻型长航程AUV航控系统研究

针对海洋时变中小尺度过程长期精细观测需求,研制了一种轻型长航程AUV。这种AUV的最大特征是借鉴了水下滑翔机的变浮力、重心可调执行机构,使得其具备海洋环境自适应能力,可在不同海水密度条件下实现零攻角高效航行。首先介绍了轻型长航程AUV的系统组成,讨论了这种可变浮力、可调重心AUV的航行控制系统设计;针对这种AUV新增的浮力和重心两个控制输入量间存在系统耦合的问题,开展了基于模型预测算法的零攻角定深航行控制器研究,着重阐述和推导了控制目标的修正、面向控制的动力学建模以及模型预测控制器的设计过程;最后通过仿真验证了所述方案和方法的可行性。该研究有利于提高轻型长航程AUV的航行效率,进一步提升AUV的续航能力。