基于梯度通道和优化透射率的水下图像复原

由于水对光的吸收和散射作用,水下图像通常存在颜色失真、对比度低等问题。为了恢复图像的颜色和清晰度,本文提出一种基于梯度通道和优化透射率的水下图像复原算法。首先根据图像背景区域的纹理特征和颜色特征,使用梯度通道结合红通道估计背景光,然后依据信息损失最小和对比度最大的优化原则估计红通道透射率图,再利用水体固有的光学特性,计算蓝、绿通道的透射率图,最后通过逆求解成像模型复原水下图像。实验结果表明,与现有算法相比,所提算法在恢复图像对比度和真实颜色上有一定优势。     

水下航行器艇体形状对阻力及流噪声综合影响

艇体形状同时影响水下航行器的快速性和隐身性两大重要性能.为了探究艇体形状对阻力以及流噪声的综合影响规律,本文应用Myring方程确定了不同头部形状、艉部形状,以及平行中体长度的艇型,基于CFD方法应用Realizable k-ε湍流模型对不同艇型的阻力进行计算,并应用大涡模拟湍流模型结合FW-H方程对不同艇型的流噪声进...     

Numerical computation and analysis of unsteady viscous flow around autonomous underwater vehicle with propellers based on sliding mesh

The flexible transmission shaft and wheel propeller are combined as the kinetic source equipment, which realizes the multi-motion modes of the autonomous underwater vehicle (AUV) such as vectored thruster and wheeled movement. In order to study the interactional principle between the hull and the wheel propellers while the AUV navigating in water, the computational fluid dynamics (CFD) method is used to simulate numerically the unsteady viscous flow around AUV with propellers by using the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations, shear-stress transport (SST) k-w model and pressure with splitting of operators (PISO) algorithm based on sliding mesh. The hydrodynamic parameters of AUV with propellers such as resistance, pressure and velocity are got, which reflect well the real ambient flow field of AUV with propellers. Then, the semi-implicit method for pressure-linked equations (SIMPLE) algorithm is used to compute the steady viscous flow field of AUV hull and propellers, respectively. The computational results agree well with the experimental data, which shows that the numerical method has good accuracy in the prediction of hydrodynamic performance. The interaction between AUV hull and wheel propellers is predicted qualitatively and quantitatively by comparing the hydrodynamic parameters such as resistance, pressure and velocity with those from integral computation and partial computation of the viscous flow around AUV with propellers, which provides an effective reference to the study on noise and vibration of AUV hull and propellers in real environment. It also provides technical support for the design of new AUVs.     

AUV水下分离运动及分离方式研究

自主式水下航行器是由载荷和运载体组成的一个多体系统，在载荷被释放时要保证其不能和运载体发生碰撞。推导了载荷和运载体初始位置和初始攻角的计算模型。在此基础上，对载荷在推冲分离方式和重力解脱方式下的运动进行了仿真和分析，结果表明，在推冲分离方式下，载荷的上浮运动和俯仰角的变化规律使其与运载体相撞的机会增加；重力解脱方式下，由于裁荷没有上浮运动且具有合适的姿态，从而使得分离非常安全。仿真结果与试验数据的一致性，验证了所建模型的实用性与有效性。     

GPS RTK技术在昭平台水库水下地形测量中的应用

介绍了由GPSRTK定位设备与数字测深仪组成的水下地形自动测量系统的工作模式与测深方法,结合实际应用证明该项技术优于传统测深方法,是一种采用GPS卫星技术的先进测深技术.     

水下风车海流能发电技术

针对水下风车与现代风力机结构形式相似而所利用的能量介质不同的特点,分析机组海流能发电的原理.依据风力机桨叶常用翼型,考虑海流特点,利用计算流体力学方法,设计了水下风车发电机组的桨叶,从机械强度和可靠性出发,设计了机组的传动机构和密封机构,并参考海上风力机安装方式设计了水下风车机组安装结构,搭建出水下风车模型样机.通过海下试验表明,水下风车机组海流能最大捕获效率超过35％,设计的水下风车机组能有效地利用海流能发电.     

水下生产系统发展现状和研究热点

针对传统海上生产平台存在建设周期长、成本高和抵抗灾害能力弱等问题,水下生产系统逐渐成为深水油气资源开发的主流模式。本文总结了水下生产系统的发展历程及其国内外发展现状,归纳了全液压式、电液复合式和全电式水下生产系统的特点,包括其工作原理及组成部分的变化,总结了其优点和不足。讨论了目前的研究热点,含有水下分离技术、水下电力输送技术和水下多相增压技术等。研究表明:电液复合式水下生产系统应用最为广泛,而全电式水下生产系统成为未来的发展趋势。     

水下跟踪、监视新概念

美国国防高级研究计划局正在寻求具有军事和商业应用潜力的海洋技术新概念，特别是在浅水和水下监视方面。这些受关注的领域包括：用于反潜战的非传统和非声纳大范围搜索和提示技术；网络化传感器应用和网络中心、近海底、轻便水下跟踪系统；深海高速宽带潜艇通信；可提高潜艇能力的用于跟踪多艘水面舰艇的深海高性能／价格比传感器。其它关注的主题有：快速舰艇概念、非破坏性测试技术、先进材料中故障探测和预测方法、高压环境下具有创新意义的仪器、作为舷外传感器的无人水下航行器（UUV）、在限定空间或人不可到达区域运行的UUV和机…     

飞翼式碟形水下滑翔机流动与运动特性分析

为提高碟形水下滑翔机的水动力性能和滑翔经济性,提出一种新型飞翼式碟形自主水下滑翔机,采用计算流体力学中SST(shear stress transmission)湍流模型对其流体动力特性进行分析,得到其在0°~21°小攻角范围内升力系数、阻力系数、俯仰力矩系数以及升阻比的变化规律.并与模型实验结果进行对比,得出数值模拟结果与实验结果具有良好的一致性,验证了数值计算方法的有效性,且与传统水下滑翔机相比,飞翼式碟形自主水下滑翔机具有更优的综合水动力性能和滑翔经济性能.对于其运动特性,则基于多体动力学理论建立了该型水下滑翔机的动力学与运动学模型,并考虑了其内部纵向、横向调位滑块移动速度以及浮力驱动系统压载质量变化速度等调节变化的影响,代入数值仿真所得水动力系数,对该型水下滑翔机锯齿滑翔和螺旋滑翔等两种典型水下滑翔运动进行运动仿真.结果表明,该型水下滑翔机具有一定的运动稳定性,从理论上验证了其水下滑翔的可能.     

聚合物—混凝土材料在水下建筑物中的应用

许多情况下,水工建筑物无法在无水干燥条件下施工,而有水情况下一般砼材料难以胜任,单纯用高分子材料也有一定困难;本文对一类很有发展前途的新型材料—聚合物—砼材料的基本性能及其优越性作了介绍;结合我们自己研制的潮湿水下环氧树脂和水下不分散聚合物改性砼讲述了这类材料中聚合物的作用,提供了部分性能数据资料,分析了这种砼的作用机理,描述了聚合物—砼材料在水下建筑物中的应用,这类材料可用于浇筑水下砼建筑物,修补水下建筑物裂缝及伸缩缝,修补水下砼部件破损及缺陷等方面。     

水下控制爆破及周边切割爆破方法

在水下建筑工程中，往往采用围堰断流的方法，完成后再把围堰拆除。但有些工程不允许或无法断流，因而水下爆破开挖是人们关注和研究的课题。本介绍温州瓯江泵站进水口扩建工程，即在不停水的情况，完成爆破清渣，基础孔开挖的工程实例，该工程工期短、投资少、质量好，被评为优良工程。     

浅水受限区水下油气田开发方案

针对国内浅水油气资源开发环境影响及空间受限等问题,本文提出了国产浅水水下生产系统的总体设计方案。通过对浅水水下生产系统关键设备结构进行分析,提出了一种满足受限区海域开发要求的环境友好型设计思路。结果表明：通过系统和总体布置的设计,国产浅水水下生产系统与深水相比在单体重量、作业方式、维护检修方面更加经济。     

距离选通激光水下成像系统中同步控制装置的设计

距离选通激光水下成像系统中同步控制装置的研究设计是系统的关键技术之一。在成像系统对同步控制装置的性能要求基础上,实际给出一种用8253来实现满足性能要求的方法。完成了其设计原理和具体实现过程,这种同步控制装置能方便地通过调整脉冲延时和脉宽来提高系统成像质量和作用距离。     

水下爆炸船体结构响应间断伽辽金法数值模拟

为求解水下爆炸强间断流场,采用Level Set方法定位多相流界面位置,应用虚拟流体方法处理邻近界面两侧物理量,并用RKDG方法进行空间和时间的离散,求解流场的Euler方程,并进行一维、二维评价,计算结果能够较好地反映水下爆炸冲击波产生、传播、反射和爆炸产物的膨胀等现象.最后,结合大型非线性有限元软件ABAQUS,模拟了船体板在水下爆炸载荷作用下的变形和响应特征.模拟结果表明,间断迦辽金法能够实现对水下爆炸船体结构响应精确模拟,板架结构响应与爆心距离成反比.     

新型混凝土水下不分散剂的研制

高性能的水下不分散混凝土需要高性能的水下不分散剂.通过正交实验确定了水下不分散剂的配合比,进行了不同分散剂的性能比较,并分析了其作用机理.研究结果表明,该新型混凝土水下不分散剂NDA具有工作性能好、强度损失低、抗分散性能好等优点,可用于配制C40高性能水下不分散混凝土.     

基于深度图的水下图像复原

水下图像深度图估计的准确性影响复原后的图像质量,为得到更加准确的深度图,提出了一种基于衰减通道结合亮度图的深度图求解算法,并利用该深度图复原水下图像.首先,根据图像像素值与场景深度的关系估计水下图像的深度图,并使用图像的亮度图对深度图进行修正和细化;然后,利用深度图计算图像的大气光值和透射率图;最后,通过逆求解水下成像模型复原退化的图像.实验证明:与现有算法相比,利用该深度图得到的模型参数更加准确,复原后的图像不仅拥有更好的对比度,而且能保持自然真实的颜色.     

"海龟"号无人水下航行器

澳大利亚对1艘名为“海龟”号无人水下航行器(UUV)进行了试验．通过试验来演示其最新的用于水下导航和监视能力的技术。     

Inverse speed analysis and low speed control of underwater vehicle

Inverse speed is a reversible maneuver.It is a characteristic of underwater vehicle at low speed.Maneuverability in the vertical plane at a speed lower than inverse speed is different from one at higher speed.In the process of underwater working for observation,AUV＇s cruise speed is always low.Therefore,the research on inverse speed is important to AUV＇s maneuverability.The mechanism of inverse speed was analyzed,and then the steady pitching equation was derived.The parameter expression of track angle in vertical plane was deduced.Furthermore,the formula to calculate the inverse speed was obtained.The typical inverse speed phenomenon of the flat body and the revolving body was analyzed.Then the conclusion depicts that,for a particular AUV with flat body,its inverse speed is lower than that of revolving body.After all the calculation and the analysis,a series of special experiments of inverse speed were carried out in the simulation program,in the tank and in the sea trial.     

兼顾远场和近场性能的便携式三维声纳设计

为了降低三维成像声纳系统的复杂度,并保证系统在整个水下探测范围内具有准确的波束图,提出兼顾远场和近场性能的便携式三维成像声纳设计方法. 该设计采用十字型阵列实现三维声纳成像,相比平面阵,极大降低了硬件复杂度,设备灵活轻便. 针对发射阵列,提出近场条件下的多频发射波束形成算法,根据十字型阵列的景深划分多个发射聚焦区间,并通过菲涅尔近似,配置各聚焦区间的时延参数,保证近场的波束性能. 针对接收阵列,提出优化的CZT (chirp zeta transform) 波束形成算法,可实现远场和近场条件下的快速波束形成,且计算量低于其他波束形成算法. 仿真实验表明,在近场聚焦区间内,该算法的角度分辨率和旁瓣高度变化差异较小,波束图性能稳定. 实际水下实验证实该设计可以在探测场景内获得清晰的水下三维图像.     

水下作业机械手根关节行程限位电路的设计

研制了采用液压驱动的水下作业灵巧手,3个手指在一个液压马达驱动下,同时张开或收拢.为了限定3个手指跟关节的运动范围,需要设计3个手指行程限位控制电路.从液压马达正反转、内外侧行程限位开关等输入信号入手,依据手指运动规律,列出4个输入信号和两个输出信号间关系的真值表,推导出输入和输出信号间逻辑表达式,并在此基础上设计出行程限位电路.为了便于修改电路的逻辑功能,减少电路板上集成电路数量,控制电路的逻辑运算功能借助可编程逻辑电路实现.