基于水下滑翔机的海洋声学背景场观测技术 被引量：7

1

作者 尹云龙 杨明 +2 位作者 杨绍琼 刘玉红 牛文栋 《水下无人系统学报》 北大核心 2019年第5期555-561,共7页

水下滑翔机作为新型水下无人平台,具有对海洋环境噪声进行长时序,大范围稳定观测能力。文中通过开展水听器与水下滑翔机集成应用研究,设计完成了具备海洋环境噪声测量能力的声学观测型水下滑翔机。基于水听器工作原理与水下滑翔机运动约... 水下滑翔机作为新型水下无人平台,具有对海洋环境噪声进行长时序,大范围稳定观测能力。文中通过开展水听器与水下滑翔机集成应用研究,设计完成了具备海洋环境噪声测量能力的声学观测型水下滑翔机。基于水听器工作原理与水下滑翔机运动约束,并根据商用计算流体力学软件对流体水动力参数的计算结果,优化了水听器在水下滑翔机本体的安装位置。通过建立声学观测型水下滑翔机动力学模型,进行了运动仿真并确定最优运动参数,并于2019年5月在我国南海某海域进行了海上试验应用,获取了大量的水下滑翔机自噪声与海洋环境噪声数据。海上试验数据分析结果验证了声学观测型水下滑翔机的运动稳定性及其海洋声学背景场的观测能力。 展开更多

关键词 水下滑翔机 声学观测 海洋环境噪声 自噪声 动力学模型

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面向典型海洋现象观测的水下滑翔机应用综述 被引量：8

2

作者 杨绍琼 成丹 +4 位作者 陈光耀 罗辰奕 牛文栋 马伟 法帅 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期54-74,共21页

水下滑翔机是一种浮力驱动的无人水下自治观探测平台,具有持续性、鲁棒性、自主性等特点,是构建海洋观测技术体系重要的水下航行器之一。文章从水下滑翔机发展历程、运行方式和专用传感器展开,基于国内外海洋学文献综述研究,重点对水下... 水下滑翔机是一种浮力驱动的无人水下自治观探测平台,具有持续性、鲁棒性、自主性等特点,是构建海洋观测技术体系重要的水下航行器之一。文章从水下滑翔机发展历程、运行方式和专用传感器展开,基于国内外海洋学文献综述研究,重点对水下滑翔机在典型海洋现象观测应用方面进行总结。水下滑翔机的运行稳定性、长时续,观测高分辨率、低成本的特点,满足了对海洋中尺度涡、内波、湍流、环流/边界流和锋面的长时间、精细化立体观测要求;鲁棒性、自主性的特点使其能够适应台风过境、地震、原油泄漏前后等紧急恶劣海洋状况的监测;运行平稳、低噪声的特点使其成为声学监测与探测的良好平台。对比分析国内外的水下滑翔机(组网)应用状况可以发现,国内水下滑翔机在传感器、数据处理和组网技术方面都需要进一步完善。最后总结并展望了国内外水下滑翔机面向海洋现象观测的应用。 展开更多

关键词 水下滑翔机 海洋现象 观测与探测 传感器

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基于纠删码的海洋无线传感器网络丢包恢复方法 被引量：2

3

作者 程群 陈为刚 +1 位作者 巩峰 王伟 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2020年第11期84-92,共9页

针对无线传感器网络在恶劣海洋环境下存在的严重丢包问题,设计并实现了一种低复杂度的基于里德-所罗门(RS)码的丢包恢复方法。具体而言,发送节点对信息数据包进行分析,进一步利用RS码编码生成并插入少量的冗余数据包,可以保证数据包的... 针对无线传感器网络在恶劣海洋环境下存在的严重丢包问题,设计并实现了一种低复杂度的基于里德-所罗门(RS)码的丢包恢复方法。具体而言,发送节点对信息数据包进行分析,进一步利用RS码编码生成并插入少量的冗余数据包,可以保证数据包的顺序发送,同时利用较少的资源编码生成了冗余校验数据包。接收节点基于接收的信息数据包与校验数据包,通过RS码对丢失的数据包进行纠删恢复。在陆地和海洋两种复杂信道中测试提出的方法,以丢包率(packet loss rate,PLR)作为RS码丢包恢复方法性能的度量指标。测试结果表明,采用低复杂度的RS码丢包恢复方法能降低信道衰落影响的丢包率,保证了数据在严重丢包情况下的完整性,提高系统的可靠性。 展开更多

关键词 无线传感器网络 丢包率 RS码

原文传递

不同通信概率下海洋滑翔机异构编队稳定性分析 被引量：3

4

作者 李学成 张润锋 +1 位作者 杨绍琼 苗展展 《无人系统技术》 2021年第4期59-66,共8页

海洋观探测任务的同步性与广域性需求促使海洋滑翔机产生了更灵活的运作模式。针对当前水下通信距离约束和复杂洋流干扰导致的机间通信链路难以保持稳定问题,对波浪滑翔机与水下滑翔机在不同通信概率下编队构型的稳定性进行分析。首先,... 海洋观探测任务的同步性与广域性需求促使海洋滑翔机产生了更灵活的运作模式。针对当前水下通信距离约束和复杂洋流干扰导致的机间通信链路难以保持稳定问题,对波浪滑翔机与水下滑翔机在不同通信概率下编队构型的稳定性进行分析。首先,对国内外海洋滑翔机编队发展现状进行概述。其次,根据领导者与跟随者策略建立了海洋滑翔机编队构型,并基于复杂网络理论,提出了一种适用于异构编队系统的稳定性评估方法。最后,通过31台海洋滑翔机进行案例分析,对通信概率分别为0.2、0.4和0.6下编队构型的稳定性及受干扰后考虑动态配置的稳定性进行仿真实验,得到通信概率为0.6时,其稳定性综合评价指标R分别为0.822和0.968,具有较好的稳定性。研究可进一步为海洋滑翔机编队构型设计和实际海上试验任务规划提供技术指导。 展开更多

关键词 海洋滑翔机 异构组网 通信概率 稳定性分析 复杂网络

原文传递

水下滑翔机导航技术发展现状与展望 被引量：14

5

作者 吴尚尚 李阁阁 +2 位作者 兰世泉 杨绍琼 张连洪 《水下无人系统学报》 北大核心 2019年第5期529-540,共12页

水下滑翔机水下导航定位精度的提高对于滑翔机完成海洋环境观测、资源探测、海洋目标识别与定位等任务至关重要。现有的水下滑翔机导航技术以航位推算搭配全球定位系统(GPS)为主。随着导航技术的进步,惯性导航、声学导航、海洋地球物理... 水下滑翔机水下导航定位精度的提高对于滑翔机完成海洋环境观测、资源探测、海洋目标识别与定位等任务至关重要。现有的水下滑翔机导航技术以航位推算搭配全球定位系统(GPS)为主。随着导航技术的进步,惯性导航、声学导航、海洋地球物理导航和组合导航等技术将更多地应用于水下滑翔机。基于此,文中简要介绍了水下导航技术原理、分类以及常用算法,综述了水下滑翔机导航相关技术研究与应用的国内外现状,探讨了水下滑翔机冰下导航的技术难点和发展趋势。文中的工作可为水下滑翔机导航技术的深入研究与试验应用提供依据。 展开更多

关键词 水下滑翔机 导航技术 冰下导航

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基于光子多普勒技术的高超风洞驱动器速度历程测量

6

作者 郝歌扬 杨钰城 +3 位作者 赵荣娟 吕小鹏 杨雅涵 吴国俊 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第23期288-295,共8页

受限于计算流体力学方法的模型及计算量,地面风洞模拟试验仍是现阶段开展高超声速过程研究的主要技术手段.本文针对高焓膨胀管/激波风洞的自由流参数精细调控、安全稳定运行及有效试验时间提升等需求,利用光子多普勒测速技术实现了对不... 受限于计算流体力学方法的模型及计算量,地面风洞模拟试验仍是现阶段开展高超声速过程研究的主要技术手段.本文针对高焓膨胀管/激波风洞的自由流参数精细调控、安全稳定运行及有效试验时间提升等需求,利用光子多普勒测速技术实现了对不同驱动段压力情况下,自由活塞运动全程速度变化情况的连续跟踪测量.驱动压力为1.3 MPa时,活塞速度的数值仿真最高速度88.981 m/s,实测最高运动速度88.810 m/s,相对偏差为-0.19%;活塞驱动压力为2.7 MPa时,活塞数值仿真最高速度125.100 m/s,实测最高运动速度123.843 m/s,相对偏差为-1.00%,为该风洞的性能优化及稳定运行提供了重要数据支撑. 展开更多

关键词 光子多普勒测速仪 高焓膨胀管风洞 自由活塞速度

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基于水下滑翔机观测数据的白令海海盆区域温度及溶解氧特征分析 被引量：2

7

作者 杨绍琼 李逸铭 +4 位作者 陈红霞 牛文栋 马伟 何琰 兰世泉 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期355-363,共9页

基于2019年夏季中国第十次北极科学考察(“十北”科考)中“海燕”水下滑翔机观测的温度和溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)数据,对白令海海盆区水团分类,及其温度和溶解氧分布特征进行了分析研究。结果表明:北极白令海海盆区水体一般由温度... 基于2019年夏季中国第十次北极科学考察(“十北”科考)中“海燕”水下滑翔机观测的温度和溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)数据,对白令海海盆区水团分类,及其温度和溶解氧分布特征进行了分析研究。结果表明:北极白令海海盆区水体一般由温度差异较为明显的上层水,中层水和深层水组成,其温度水平分布具有东高西低的特点,且随着深度的增加,水平温差逐渐减小。白令海上层水位于50 m以浅的位置,在约30~50 m深度处存在强温跃层,温跃层自西向东深度略有增加,且厚度不均匀,跃层强度约为0.31℃/m;白令海中层水位于50~250 m深度处,主要为冬季残留水,中层冬季残留水分布具有一定地区性差异,在此位置存在温度最小值,约为2.7℃;白令海深层水水体较稳定,温度随深度缓慢降低。对比垂直断面温度特征和溶解氧特征可知,白令海中层冬季残留水溶解氧含量较高,高于上层水团;在中层水与深层水之间存在氧跃层,氧含量从250μmol/L快速下降至50μmol/L,并随着深度的增加,在1000 m深处降至20μmol/L。 展开更多

关键词 中国第十次北极科学考察 白令海 水下滑翔机 温度 溶解氧(DO)

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基于水下滑翔机平台的湍流观测方法研究

8

作者 谷有铭 《海岸工程》 2019年第4期261-271,共11页

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... 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。 展开更多

关键词 水下滑翔机 海洋微结构湍流 振动特性 信号处理 海试

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基于数据驱动的水下滑翔机生物污损监测方法 被引量：1

9

作者 王延辉 张新海 +2 位作者 杨明 闫彩清 杨绍琼 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期93-102,共10页

以我国自主研发的“海燕-L”水下滑翔机为研究对象,针对其长时间运行过程中出现的生物污损问题,提出了一种基于数据驱动的水下滑翔机生物污损监测方法,以指导试验过程中控制参数制定与任务规划.首先,通过动力学模型仿真分析,研究了生物... 以我国自主研发的“海燕-L”水下滑翔机为研究对象,针对其长时间运行过程中出现的生物污损问题,提出了一种基于数据驱动的水下滑翔机生物污损监测方法,以指导试验过程中控制参数制定与任务规划.首先,通过动力学模型仿真分析,研究了生物污损对水下滑翔机单剖面运行时间的影响.然后,根据动力学分析结果,结合岸基操控条件以及水下滑翔机的通信方式,提出了一种生物污损监测方法:基于机器学习方法,利用水下滑翔机未发生生物污损时的关键数据,建立单剖面运行时间预测模型;对试验过程中水下滑翔机的单剖面运行时间进行预测,并监测其预测偏差;利用所建立的阻力系数与预测偏差的关系式,预测生物污损引起的阻力变化.最后,通过海上试验验证了所提出方法的正确性与有效性.试验结果显示,单剖面运行时间预测偏差与阻力系数均可以反映水下滑翔机的生物污损程度.当水下滑翔机正常运行时,所提出的方法对其阻力系数的最大预测误差仅为2%,可以实现对生物污损程度的准确监测.该方法只需要使用水下滑翔机运行过程中的部分关键数据,即可快速获取其性能变化,极大提高了监测效率,可以为“海燕-L”的实际海上应用提供支持.同时,该方法也可以为其他类型水下滑翔机的性能监测提供参考. 展开更多

关键词 水下滑翔机 生物污损 状态监测 数据驱动方法

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水下滑翔机路径规划研究综述及展望 被引量：4

10

作者 石晴晴 牛文栋 +2 位作者 张润锋 杨绍琼 张连洪 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2023年第1期29-42,51,共15页

水下滑翔机(UG)是一种新型的水下无人航行器,具有能耗低、效率高、续航力长、成本低、可重复使用等优点,能够满足长时序、大范围的海洋观测与探测需求。水下滑翔机作为一种观测探测平台,合理的路径规划是其执行海洋观测与探测任务的重... 水下滑翔机(UG)是一种新型的水下无人航行器,具有能耗低、效率高、续航力长、成本低、可重复使用等优点,能够满足长时序、大范围的海洋观测与探测需求。水下滑翔机作为一种观测探测平台,合理的路径规划是其执行海洋观测与探测任务的重要保障。首先,综述近年来有关水下滑翔机路径规划方法,将水下滑翔机路径规划算法的内容系统性地分为传统算法、智能优化算法和多算法融合3类,并结合实际应用场景对不同的路径规划算法性能进行比较;然后,对水下滑翔机路径规划过程中所涉及到的环境重构技术、环境感知技术、智能决策技术和水下定位技术等关键技术进行凝练与总结;最后,基于现有的发展趋势,对水下滑翔机路径规划未来的发展方向,如多算法共融规划、多机协同路径规划、融合时空和目的约束的多维空间路径规划和复杂非稳态环境下的精准路径规划等进行展望。 展开更多

关键词 水下滑翔机 路径规划 环境重构 避障

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基于强化学习算法的水下滑翔机路径跟踪研究 被引量：1

11

作者 石晴晴 张润锋 +1 位作者 张连洪 兰世泉 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1100-1110,共11页

针对洋流影响下水下滑翔机实际路径与预定路径偏差较大的问题,在传统的长短期记忆网络模型的基础上引入注意力机制,建立了具有长短期记忆与注意力机制的神经网络洋流预测模型;利用深度神经网络生成水下滑翔机运动的动态Q表,并通过强化... 针对洋流影响下水下滑翔机实际路径与预定路径偏差较大的问题,在传统的长短期记忆网络模型的基础上引入注意力机制,建立了具有长短期记忆与注意力机制的神经网络洋流预测模型;利用深度神经网络生成水下滑翔机运动的动态Q表,并通过强化学习算法选择最优运动姿态,同时考虑洋流的影响,构造了基于深度强化学习的水下滑翔机路径跟踪算法。结果表明,基于注意力机制的长短期记忆网络相较于传统的整合移动平均自回归模型与长短期记忆网络,其洋流预测具有更小的均方误差与均方根误差,具有良好的预测能力;相较于传统的PID控制,深度强化学习模型可使水下滑翔机轨迹均方根误差降低50.9%,显著提高了路径跟踪精度。 展开更多

关键词 水下滑翔机 路径跟踪 注意力机制 强化学习

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基于VMD-LSSVM的水下滑翔机深平均流预测 被引量：9

12

作者 何柏岩 杜金辉 +3 位作者 杨绍琼 张润锋 牛文栋 兰世泉 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期388-396,共9页

水下滑翔机是海洋立体观测网络的重要组成部分.本文以天津大学“海燕-L”水下滑翔机为平台,针对其航行过程中易受到海流等因素影响发生航向偏离的问题,提出基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和最小二乘支持向量机(l... 水下滑翔机是海洋立体观测网络的重要组成部分.本文以天津大学“海燕-L”水下滑翔机为平台,针对其航行过程中易受到海流等因素影响发生航向偏离的问题,提出基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)方法的深平均流(depth-averaged current velocity,DACV)预测模型,从而指导水下滑翔机进行有效航向修正或局部路径规划.首先,根据水下滑翔机运动原理,针对水下滑翔机剖面运动理论出水位置与实际出水位置的偏离现象,结合岸基操作与控制条件以及水下滑翔机的通信方式,建立了短数据精简深平均流计算模型;其次,对得到的深平均流数据按照时间顺序进行序列构造,得到了实时性多剖面深平均流历史序列,并利用VMD将其分解为若干分量序列;最后,基于LSSVM对深平均流数据进行预测,得到了未来深平均流预测数据.海试结果表明,在以4个剖面数据作为输入的情况下,VMDLSSVM的预测结果在经度、纬度方向的流速均方根误差分别为0.0257、0.0205,相关系数分别为0.9484、0.9737,优于LSSVM、经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)的LSSVM(EMD-LSSVM)、长短期记忆神经网络(long short-term memory,LSTM)、EMD-LSTM及VMD-LSTM预测性能,更好地预测深平均流的数值并追踪其变化趋势,证明所提方法的有效性. 展开更多

关键词 水下滑翔机 深平均流 变分模态分解 最小二乘支持向量机 预测方法

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一种基于低速、小振幅周期运动CFD数值模拟的水下滑翔机附加质量求解方法 被引量：2

13

作者 张连洪 张宇航 +3 位作者 杨绍琼 马伟 牛文栋 侯鹏荣 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期239-246,共8页

水下滑翔机在流体中变速运动会带动周围流体一起做变速运动,这一部分流体的质量称为水下滑翔机的附加质量.附加质量对水下滑翔机的动力学行为具有重要影响.本文提出了一种水下滑翔机附加质量求解方法,即利用计算流体动力学(computationa... 水下滑翔机在流体中变速运动会带动周围流体一起做变速运动,这一部分流体的质量称为水下滑翔机的附加质量.附加质量对水下滑翔机的动力学行为具有重要影响.本文提出了一种水下滑翔机附加质量求解方法,即利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对水下滑翔机在静止的无黏流体中低速、小振幅周期运动进行数值模拟,进而求得附加质量.使用商用CFD软件STAR-CCM+计算了海燕-L水下滑翔机的附加质量,与基于势流理论的H-S面元法计算结果相差5%以内;与水下滑翔机模型水池试验结果相比,除垂直于水下滑翔机机翼方向的附加质量λ_(22)以外,其他附加质量的相对误差在6%以内,优于常规的平面运动机构试验的CFD数值模拟等其他求解方法.该方法只需要建模一次,在同一个流体域中模拟水下滑翔机的4种运动方式,监控其所受水动力和力矩,即可得到水下滑翔机的附加质量,极大提高了附加质量求解效率.同时,该方法能适用于任意尺寸、形状的水下滑翔机,对不同型号水下滑翔机水动力外形设计、动力学建模都具有较大的参考价值. 展开更多

关键词 附加质量 水下滑翔机 计算流体动力学 水池试验

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水下滑翔机纵垂面变浮力过程建模与控制优化 被引量：9

14

作者 严升 张润锋 +3 位作者 杨绍琼 牛文栋 张宇航 李保玉 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期109-117,共9页

基于国产水下滑翔机“海燕-Ⅱ”的结构特点和控制特征,考虑不同深度下的海水密度和压强对水下滑翔机运动的影响,建立了一种精确的水下滑翔机动力学模型。该模型将水下滑翔机的前后导流罩和其他可浸水部分的海水质量作为水下滑翔机本身... 基于国产水下滑翔机“海燕-Ⅱ”的结构特点和控制特征,考虑不同深度下的海水密度和压强对水下滑翔机运动的影响,建立了一种精确的水下滑翔机动力学模型。该模型将水下滑翔机的前后导流罩和其他可浸水部分的海水质量作为水下滑翔机本身质量的一部分,并将水下滑翔机的回排油过程作为变质量过程,将海水的深度变化对其浮力的影响过程作为变浮力过程。此外,将电池包的前后移动量作为控制输入量、俯仰角作为控制输出量对该模型进行数值仿真,并结合南海海试数据与仿真结果进行对比,结果验证了该模型的有效性。最后,基于该模型以滑翔角作为控制变量,采用PID控制器进行数值仿真,结果表明通过该优化控制策略能显著提升水下滑翔机的运动性能。 展开更多

关键词 水下滑翔机 变浮力过程 动力学模型 控制优化

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嵌入式数据采集压缩系统的设计 被引量：7

15

作者 魏鹏 李醒飞 +1 位作者 杨少波 李洪宇 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2020年第7期122-126,共5页

针对剖面浮标嵌入式系统采集的数据量大、占用存储空间多、卫星通信费用高的问题,设计了一种数据采集压缩系统。系统由数据采集模块、主控制器模块、存储模块、数据发送模块和电源模块组成。通过STM32控制器将CTD(温盐深仪)采集的数据... 针对剖面浮标嵌入式系统采集的数据量大、占用存储空间多、卫星通信费用高的问题,设计了一种数据采集压缩系统。系统由数据采集模块、主控制器模块、存储模块、数据发送模块和电源模块组成。通过STM32控制器将CTD(温盐深仪)采集的数据进行解析并选取Huffman算法和miniLZO算法对数据进行压缩比较,压缩后的数据存储到TF卡中并通过铱星模块发送到岸站接收端。实验结果表明,系统能够有效地对采集数据进行压缩,减少了数据存储空间,提高了通信效率,降低了通信费用。 展开更多

关键词 嵌入式系统 数据采集 数据压缩 HUFFMAN算法 miniLZO算法 压缩比

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基于高光谱影像多维特征的植被精细分类 被引量：11

16

作者 苗宇宏 杨敏 吴国俊 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2020年第2期117-124,共8页

目前,高光谱植被精细分类存在三个问题:单纯利用光谱信息得到的分类精度较低;光谱数据存在噪声影响了最终的分类结果;缺少针对具体应用场景而设计的分类方法。为此,提出了一种基于高光谱影像多维特征的植被精细分类方法,通过光谱数据降... 目前,高光谱植被精细分类存在三个问题:单纯利用光谱信息得到的分类精度较低;光谱数据存在噪声影响了最终的分类结果;缺少针对具体应用场景而设计的分类方法。为此,提出了一种基于高光谱影像多维特征的植被精细分类方法,通过光谱数据降维、纹理特征提取以及植被指数选择三个方面对高光谱影像数据进行分析与利用,依靠前期现场调查得到的地面植被分布情况,选择训练样本并进行支持向量机(Support vector machine,SVM)监督分类,完成地面植被的精细分类,对分类结果进行验证,总体精度可达99.6%。结果表明,基于高光谱影像多维特征的植被分类方法能够有效地减小数据噪声、提高信息利用率,为植被生态监测提供更为准确的数据支撑。 展开更多

关键词 高光谱 光谱降维 纹理特征 植被指数 支持向量机

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基于HITRAN数据库的深海甲烷辐射光谱仿真研究 被引量：1

17

作者 刘青松 但有全 +3 位作者 杨鹏 许罗鹏 羊富彬 邓楠 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2714-2719,共6页

研发能够精确、实时、原位获取热液甲烷数据的深海甲烷传感器对深海研究具有非常重要的意义。前期研制的两款深海甲烷光学成像干涉系统,均利用甲烷辐射光谱开展甲烷状态参数探测和反演。首先,以分子光谱辐射理论为基础,建立了分子辐射... 研发能够精确、实时、原位获取热液甲烷数据的深海甲烷传感器对深海研究具有非常重要的意义。前期研制的两款深海甲烷光学成像干涉系统,均利用甲烷辐射光谱开展甲烷状态参数探测和反演。首先,以分子光谱辐射理论为基础,建立了分子辐射光谱与浓度、温度、压强的理论关系式,结合深海高压环境特点,建立了基于Lorentz线型的深海分子辐射模型,该模型为利用光谱法定量反演分子浓度、温度、压强等状态参数提供理论依据,同时为深海分子光谱仿真提供有力工具。接着,借助HITRAN分子光谱数据库提供的分子基本谱线参数,挑选出甲烷成像干涉系统的光源谱线。对比CH_(4)分子与CO_(2),H_(2)S,H_(2)O等分子的特征吸收谱线,在5990~6150 cm^(-1)波段范围内,CH_(4)谱线强度比CO_(2),H_(2)S,H_(2)O等三种干扰分子的谱线强度约高2~3个数量级,且此波段内甲烷六条有效谱线分布均匀,谱线间距皆约为2~3 nm,非常适合采用光谱法进行分子状态参数探测,因此选择谱线干扰较弱、谱线分布均匀、谱线间距适中的甲烷六条谱线(1640.37,1642.91,1645.56,1648.23,1650.96和1653.72 nm)作为甲烷成像干涉探测系统的目标光源谱线。最后,基于深海分子辐射模型和HITRAN数据库的甲烷分子基本谱线参数,人工合成了甲烷任意浓度,任意温度和任意压强的辐射光谱数据,并分析了甲烷辐射光谱随浓度、温度和压强的变化特征。对于单一中心谱线,甲烷分子辐亮度随着浓度的升高而线性增大,随着温度的升高而非线性增大,随着压强的升高而非线性减小。对于全波段谱线,甲烷辐射光谱的全线宽随着浓度、温度的升高而变宽,随着压强的升高而变窄。建立的深海甲烷辐射光谱理论和仿真分析结果,可以为基于光谱法的海洋原位甲烷传感器的研制和数据反演提供数据支撑和理论依据。 展开更多

关键词 热液甲烷 辐射光谱 HITRAN分子光谱数据库 成像干涉

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基于参数自整定PID的水下滑翔机航向控制方法 被引量：6

18

作者 陈弈煿 张润锋 +2 位作者 杨绍琼 张连洪 魏鹏 《重庆大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期26-33,共8页

水下滑翔机航向控制的精度对海洋目标观探测具有重要意义。现有的水下滑翔机航向控制技术以比例-积分-微分(proportional-integral-derivative, PID)为主。为保证水下滑翔机按照预期轨迹运动,PID控制器参数需要反复设定和调整,很难达到... 水下滑翔机航向控制的精度对海洋目标观探测具有重要意义。现有的水下滑翔机航向控制技术以比例-积分-微分(proportional-integral-derivative, PID)为主。为保证水下滑翔机按照预期轨迹运动,PID控制器参数需要反复设定和调整,很难达到快速准确的控制效果。针对该问题,提出了一种基于径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络的参数自整定PID航向控制方法。首先建立水下滑翔机水平面内运动模型,然后构建了RBF神经网络结构,并通过梯度下降法给出了神经网络参数以及PID参数的迭代公式。仿真结果表明,该方法相较于常规PID控制方法能在较短的时间内收敛,控制系统精度较高,同时控制器参数能够快速自整定。为今后的水下滑翔机航向控制器提供了设计参考。 展开更多

关键词 水下滑翔机 航向控制 自整定PID 径向基神经网络

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强扰动环境下水下滑翔机编队稳定性分析 被引量：4

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作者 张润锋 杨绍琼 +2 位作者 牛文栋 杨秀竹 高维强 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第12期67-71,共5页

随着海洋观探测技术的发展和日趋成熟,单一水下无人潜航器的应用已不能满足广域数据采集或军事探测任务的需求,因此,水下无人潜航器的编队协作成为发展的必然趋势。水下滑翔机作为一种依靠浮力驱动的新型水下无人航行器,具有广泛的军民... 随着海洋观探测技术的发展和日趋成熟,单一水下无人潜航器的应用已不能满足广域数据采集或军事探测任务的需求,因此,水下无人潜航器的编队协作成为发展的必然趋势。水下滑翔机作为一种依靠浮力驱动的新型水下无人航行器,具有广泛的军民应用前景。然而,在受到外界攻击或强气象条件扰动时,水下滑翔机编队必须进行动态变换以实现稳定构型,因此本文针对水下滑翔机编队在强扰动环境下多种构型的稳定性进行分析。首先,对目前国内外水下滑翔机编队应用的现状进行回顾,并介绍水下滑翔机的稳定性研究进展。其次,考虑编队队形的动态变化,提出一种基于复杂网络理论的稳定性评估方法,采用领航-跟随者对编队分别建立有无扰动下的运动学模型。最后采用实例分析,分别进行3种水下滑翔机编队构型稳定性的研究,验证了不同编队构型在强扰动环境下的稳定性。 展开更多

关键词 水下滑翔机 编队构型 稳定性指标 强扰动环境

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基于激光器内腔调制的低探测极限折射率传感系统 被引量：2

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作者 张超 徐德刚 +9 位作者 石嘉 钟凯 李绪锦 熊建波 王胜年 任宇琛 陈霖宇 李长昭 刘铁根 姚建铨 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期266-273,共8页

报道了一种基于光纤激光器内腔调制的低探测极限折射率传感系统。将基于单模-无芯-单模的全光纤多模干涉结构作为损耗调制器件插入光纤激光器环形腔内,采用激光器内腔调制技术获得了高灵敏度、高信噪比、窄半峰全宽的传感信号,从而实现... 报道了一种基于光纤激光器内腔调制的低探测极限折射率传感系统。将基于单模-无芯-单模的全光纤多模干涉结构作为损耗调制器件插入光纤激光器环形腔内,采用激光器内腔调制技术获得了高灵敏度、高信噪比、窄半峰全宽的传感信号,从而实现了低探测极限的折射率测量。系统的折射率探测极限可达7.3×10-7 RIU。该传感系统具有输出稳定、温度交叉敏感小的特点,在高精度生物化学传感、海洋环境监测等领域具有一定的应用潜力。 展开更多

关键词 传感器 折射率传感系统 探测极限 内腔调制 光纤激光器

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