水下定位与导航技术声学多普勒测速技术概述
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海底地形地貌调查导航定位技术要求是一项重要的技术工作,它涉及到海底地形地貌的调查和导航定位系统的使用。
以下是一份海底地形地貌调查导航定位技术要求的参考内容,约800字:一、技术概述海底地形地貌调查导航定位技术是用于确定海底地形地貌位置、形态、大小等信息的测量技术。
它通过使用各种导航定位设备和方法,实现对海底地形地貌的精确测量和定位。
二、设备要求1. 导航定位设备:包括GPS接收机、北斗卫星接收机、水下声呐定位仪等,用于获取海底地形地貌的地理位置信息。
2. 测量设备:包括水下摄影设备、水下激光扫描仪、水下地形测量仪等,用于获取海底地形地貌的形态、大小等信息。
3. 数据传输设备:包括数据传输线缆、无线通信设备等,用于将测量数据传输到岸上或船上进行处理和分析。
三、操作流程1. 准备工作:包括设备检查、水下环境评估、测量方案制定等。
2. 测量实施:根据测量方案,使用相应的测量设备对海底地形地貌进行测量,记录数据。
3. 数据处理:将测量数据传输到岸上或船上,进行数据处理和分析,生成海底地形地貌的三维模型或图像。
4. 质量控制:确保测量数据的准确性和可靠性,对测量过程进行质量控制。
四、技术难点与解决方案1. 水下环境复杂:海底地形地貌复杂,水下环境不稳定,容易受到水流、洋流等影响,导致测量数据不准确。
解决方案包括使用稳定的水下定位仪、加强水下环境评估、提高测量设备的稳定性等。
2. 设备易受腐蚀:海底环境潮湿、盐分高,容易导致测量设备腐蚀损坏。
解决方案包括选择耐腐蚀的测量设备、定期对设备进行维护保养、使用防腐材料等。
3. 数据传输不稳定:水下环境复杂,容易导致数据传输不稳定或中断。
解决方案包括使用高质量的数据传输设备、加强数据传输过程中的信号监测、采用多种数据传输方式等。
五、安全要求1. 遵守相关安全规定,确保人员和设备安全。
2. 穿戴专业潜水装备或船只设备,确保在水下或船上作业时的安全。
3. 定期进行安全培训和演练,提高人员安全意识。
海底地形测量的关键技术与方法海底地形测量是一项对海洋科学和海洋工程领域至关重要的任务。
准确测量海底地形的关键技术和方法无疑对于海洋研究和资源开发具有重要意义。
本文将探讨几种重要的海底地形测量技术和方法。
1.声纳测深技术声纳测深技术是最常用的海底地形测量技术之一。
它利用声纳波束在水下传播的原理来获得海底地形的信息。
测深仪通过发送声波信号,根据声波信号的往返时间来计算海底的深度。
这种技术不仅可以精确测量海底的深度,还可以获取地形特征如海底峡谷、山脉等的描述。
声纳测深技术的主要优点是非侵入性,且适用于大范围的海域。
然而,由于声波的传播速度受到多种因素的影响,如水温、盐度和压力等,因此在进行声纳测深时需要进行校正和补偿。
2.多波束测深技术多波束测深技术是声纳测深技术的一种改进方法。
该技术利用多个声波发射器和接收器,并通过计算声波波束的散射点来推断海底地形。
相比传统的单波束测深技术,多波束测深技术能够提供更加精确和详细的海底地形信息。
多波束测深技术的应用领域广泛,包括海洋测绘、海底管道敷设和海底地质研究等。
然而,在复杂的海底地形条件下,多波束测深技术的应用可能存在一定的局限性。
3.定位技术准确的位置信息对于海底地形测量也是至关重要的。
全球定位系统(GPS)和LORAN(低频无线导航系统)是两种常用的海底定位技术。
GPS通过卫星定位技术精确测量探测器的位置,从而提供准确的海底地形测量数据。
而LORAN则利用地面和海底基站之间的时间延迟来确定探测器的位置。
这些定位技术可以与声纳测深技术结合使用,以提供更加准确和可靠的海底地形数据。
4.激光扫描技术激光扫描技术是一种近年来得到广泛应用的海底地形测量技术。
这种技术利用激光束测量海底地形的高程信息。
激光扫描技术具有高精度、高分辨率和高效率的特点,可以获取精确的海底地形数据。
通过激光扫描技术,可以获取海底地形的地形线图和三维模型,为海洋研究和工程提供重要参考。
然而,激光扫描技术在应用中需要考虑光线在海水中的传播和散射问题,因此在复杂的海底环境中可能存在一定的挑战。
自主水下航行器导航与定位技术发布时间:2023-02-03T02:36:04.888Z 来源:《科学与技术》2022年第18期作者:杜晓海[导读] 自主水下机器人(AUV)作为开发和利用海洋资源的主要载体,杜晓海海军装备部 710065摘要:自主水下机器人(AUV)作为开发和利用海洋资源的主要载体,在执行任务时需要准确的定位信息。
现有AUV主要采用基于捷联惯性导航系统(SINS),辅以声学导航和地球物理场匹配导航技术。
本文简要介绍了水下导航模式的基本原理、优缺点和适用场景;讨论了各种导航模式中的关键技术,以提高组合导航的精度和稳定性。
通过分析现阶段存在的问题,展望了水下航行的未来发展趋势。
关键词:自主水下航行器;智能导航;智能定位本文综述了目前主流的AUV水下导航关键技术,包括DVL测速技术、LBL/SBL/USBL水声定位导航技术、地形辅助导航技术、地磁辅助导航技术和重力辅助导航技术以及协同导航技术,介绍了相关导航技术的基本原理和发展,分析和总结了水下自主导航中各技术的关键问题和技术难点,最后展望了AUV水下导航技术的未来发展。
1 SINS/DVL定位技术DVL是一种利用声波多普勒效应测量载流子速度的导航仪器。
根据AUV与水底之间的相对距离,DVL有两种模式:水底跟踪和水底跟踪。
当载流子与水底的相对距离在该范围内时,声波可以到达水底,当AUV与水底之间的相对距离超过范围时,声波无法到达水底,DVL采用水跟踪模式。
根据传输波速的多少,可以分为单波束、双波束和四波束。
1.1 SINS/DVL对准技术惯性导航可以为AUV提供实时的姿态、速度、位置等导航信息。
然而,初始对准必须在使用前进行,初始对准的结果在很大程度上决定了最终的集成精度。
通常,AUV在停泊或航行于水面时接收GPS信号进行初始对准。
在特定的任务背景下,AUV需要在水下运动期间完成初始对准,因此,许多学者提出了基于DVL辅助的移动基站对准。
水声定位的原理与应用1. 引言水声定位是一种利用水中传播的声波进行目标定位的技术。
其原理基于声波在水中的传播特性以及目标反射、散射声波的物理效应,因此在海洋科学研究、海洋工程、海洋资源开发等领域有广泛的应用。
本文将介绍水声定位的原理和其在不同领域中的应用。
2. 原理水声定位基于声波在水中传播的特性,通过测量声波的传播时间和方向来确定目标的位置。
主要原理包括声速测量、时间差测量和方位角测量。
2.1 声速测量声速是水声定位的重要参数,它受到水温、盐度和压力等因素的影响。
通过测量声速可以校正和修正声波传播时间,从而提高定位的精度。
2.2 时间差测量时间差测量是水声定位中常用的测距方法。
通过在不同位置接收到声波的时间差来计算目标与接收器之间的距离。
常用的时间差测量方法包括单次时间差测量、双次时间差测量和多次时间差测量。
2.3 方位角测量方位角测量用于确定目标相对于接收器的方向。
通过接收到声波的信号强度和相位差等信息来计算目标的方位角。
常用的方位角测量方法包括声强比较法、相位差法和多基站测量法。
3. 应用水声定位在海洋科学研究、海洋工程和海洋资源开发等领域有广泛的应用。
3.1 海洋科学研究水声定位在海洋科学研究中用于测量海洋中的生物群落、底质和水柱的属性。
通过定位获取的位置信息,科学家可以研究海洋生态系统的动态变化、物种分布和迁徙规律。
3.2 海洋工程水声定位在海洋工程中用于定位和追踪海底设施,如海洋油井、海底电缆和海洋观测设备。
通过精确的定位信息,工程师可以进行维护、修复和调整工程设施,提高工作效率。
3.3 海洋资源开发水声定位在海洋资源开发中用于勘探和开采海底油气资源、矿产资源和生物资源。
通过准确的目标定位,可以提高资源开发的效率和收益,并减少对海洋环境的影响。
4. 总结水声定位是一种利用水中传播的声波进行目标定位的技术,其原理基于声波在水中的传播特性以及目标反射、散射声波的物理效应。
水声定位在海洋科学研究、海洋工程和海洋资源开发等领域有广泛的应用。
水下声学定位系统概述概述20世纪90年代以来,世界先进国家的海洋调查技术手段逐步成熟与完善,其中超短基线(简称USBL)水下设备大地定位技术也获得了长足的发展。
高精度水下定位系统具有广泛的用途,在海洋探测研究、海洋工程、水下建筑物施工、潜水员水下作业、水下考古、海洋国防建设等方面,都离不开水下定位系统为其提供高精度、高质量的定位资料,因此高精度水下定位技术对维护国家领土权益和国民经济建设都具有重要意义。
关于水下声学定位系统20世纪50~60 年代,在国际上,随着光、声、磁等技术的不断发展,在大力开发海洋自然资源和海洋工程的进程中,水下探测技术得到了较大发展,相继开发了一系列先进的、高效能的水下探测设备:在各种水下检测的光、声、磁技术中,由于水下光波衰减很快,即使是波长最长、传播最远的红外光波在水中传播到了几米以后也衰减完了,而声波和电磁波在水中有良好的传播性,因而,声呐、磁探和超短基线成为水下检测的有效方法。
声学定位系统最初是在19世纪60年代的时候被开发出来用于支持水下调查研究。
从那时起,这类系统便在为拖体,ROV等水下目标的定位中成为了重要角色。
声学定位系统能够在有限的区域内提供非常高的位置可重复精度,甚至在远离海岸。
对大多数用户来说,可重复性精度要比绝对精度重要。
水下声学定位系统分类在声学定位系统中,有3种主要的技术:长基线定位(LBL),短基线定位(SBL),和超短基线定位(SSBL/USBL),有些现代的定位系统能组合使用以上技术。
长基线(LBL):长基线定位能在宽广的区域内提供高精度的位置,它需要至少3个应答器组成的阵列部署在海底上的已知点上,水面舰只安装一个换能器。
换能器测量出到水底应答器的斜距,从而计算出自身的坐标位置。
图1短基线(SBL):短基线定位需要在舰船上安装至少3个换能器阵,换能器之间的位置关系为已知,应答器安装在需要定位的目标上,舰船上的多个换能器测量出到同一个应答器的距离,从而计算出目标的位置。