海底车避障系统神经网络算法建模分析

针对深海局部地形环境构形特征,结合海底车行走特性,将海底车越障范围内障碍物进行聚类划分,利用Surfer网格节点编辑器修改等值线,简化地形障碍物环境。将BP神经网络结构应用到海底车避障系统的神经网络设计中,提出适合海底车实现完全避障的BP网络模型,改善了BP神经网络的局部极小值问题;基于Matlab设计基于海底车避障系统的BP遗传神经网络程序,分析不同网络模型下的控制误差。结果可知:基于BP算法的避障神经网络模型具备良好的学习能力;集合两种方法的优点,对轨迹进行不断调整,达到避障的目的。     

海底采矿移动机器人的避障研究

移动机器人是深海采矿系统中最为关键的子系统之一，由于海底固有地形特点的影响，以及海底采矿移动机器人自身结构和运动等因素的制约，因此研究海下移动机器人的避障问题有着重要意义。基于海底复杂地形的特点，在充分考虑了障碍物宽度以及移动机器人自身宽度和传感器偏差等因素的影响下，本文提出了基于预定路径的单障碍避障算法，使移动机器人可以顺利避障，并通过仿真实验验证了该算法的可靠性，为集矿车的控制算法研究提供了一定的参考。     

国际某大型管道工程海底管道段焊接工艺

正1.概述该项目海底天然气管道起于海岛西海岸的首站,向西北方向铺设至联络站,线路长度约30km,路由区最大水深约50m,设计压力9.7MPa。路由海域条件十分复杂,涉及到6种表层地质条件,5个斜坡,17段硬质障碍物,海流流速较大,全线采用铺管船法进行海底管道的铺设。考虑到海底管道施工投入高,风险大的特点,在保证工程质量的前提下,最大限度缩减海上工期,以减少工程投入。管材的选择和焊接工艺的制定,是保证工程质量和施工进度的先决条件。     

多波束测深系统中的海底地形可视化技术研究

针对直接使用大数据量的离散深度数据实现海底地形可视化时,基于不规则三角网的海底地形建模速度慢、稳健性低的问题,提出一种联合矢积测试的子网合并双向缝合算法,设计了一种基于二叉树的动态分块合并机制。该算法能够避免相交三角形或线形三角形的产生并使缝合后新生成的初始三角形形状趋于最优,提高了子网合并速度与整个构网程序的稳健性,实现了基于快速Delaunay构网的海底地形建模和三维可视化。实验结果表明,该算法能够明显提高子网合并速度与程序稳健性,适用于大数据量离散测深数据的海底地形绘制。     

基于测量数据的时空三维地形构建与可视化

基于无人无缆自主水下航行器及其测量传感器开展海洋环境勘察与监测是未来海洋开发的重要应用领域,测量数据的矢量建模及其可视化显示是其中的关键技术之一.针对AUV的多波束声呐地形测量数据,开展了地形矢量模型构建与可视化研究,给出了传感器数据处理与时空配准、海底地形坐标变换等方法,设计了一种优化的Delaunay三角网建模算法,构建了三维海底地形矢量模型,提出了三维矢量模型真实感表达方法.基于海试测量的离散数据完成了具有真实感特点的三维海底地形矢量模型的构建与显示,实验结果表明:所提出的研究方法是合理、可行的,克服了多波束声呐只能提供离散地形高程数据的缺点,其地形数据的连续矢量化处理与可视化显示的优点对于海洋环境立体化与可视化监测具有重要的意义和应用前景.     

含腐蚀海底悬空管道的安全研究

海底管道悬空在滩浅海海域是常见的现象,为确定当悬空管道存在腐蚀的情况下,对海底管道的安全评估所产生的的影响,通过有限元分析的方法,研究了腐蚀在海底悬空管道不同轴向位置上,对海底管道的受力影响。     

利用测深侧扫数据和明暗恢复形状方法实现地形修正

一般的测深侧扫声纳应用中,单独利用回波数据的幅度信息或相位信息获取侧扫图或测深图以展示海底细节特征。为提取侧扫数据中的微地貌信息,实现更高精度的海底地形探测,提出了两步循环迭代算法:首先利用原始测深侧扫结果数据对散射模型进行最优拟合,其次,引入亮度误差修正因子,改进从明暗恢复形状算法并迭代地形,保证其快速稳定的收敛,最终通过循环迭代获取了海底底质参数和精度更高、与真实地形起伏相关性更强的地形深度值。同时,利用Jackson海底散射模型,模拟测深侧扫声纳信号的发射接收过程,并利用其回波数据,验证本迭代算法的正确性和有效性。结果表明:该方法可以有效地修正地形,且接收信噪比越高,地形修正效果越好;在信噪比为20 d B时,相比于原始测深结果,修正后地形起伏相关系数提升52. 4%,地形误差绝对值降低37%。最后,将该算法应用于测深侧扫声纳数据,通过修正前后地形图的对比分析,验证了本算法的可行性和有效性。     

深水超声波换能器设计

利用回声信号探测无声目标的原理,测量信号往返所需时间与在水中超声波声速的乘积,就可以确定目标所处的位置.根据该原理来探测海底微地形的高程数据,为此对适合于深海环境下工作的超声波换能器参数进行了理论分析与设计计算,该参数将为海底微地形探测系统提供技术依据.     

多子阵高分辨海底地形探测算法及其FPGA和DSP阵列实现

针对多波束测深系统中高分辨海底地形探测问题,提出一种基于多子阵波束域MUSIC算法(Multiple sub-array beamspace MUSIC,MSB-MUSIC),它将多子阵波束域算法的稳健性与MUSIC算法的高分辨特性相结合,从而实现高分辨海底地形探测算法。同时针对高分辨算法运算量大难以实时实现的问题,设计了由6片DSP和2片FPGA(现场可编程门阵列)组成的并行处理系统用于算法的实时实现。海底仿真场景和湖上试验都验证了算法的有效性。     

SDH-13D测深仪对小目标探测能力的分析

SDH-13D测深仪器是一种浅海测深设备,该测深仪即可完成浅水区域测深,也可用做一些要求不高的扫海和水下障碍物搜索工作。本文通过分析影响SDH-13D测深仪器的海底小目标探测能力的水深、波束角、航速等因素,结合实际工作情况探讨了如何进行改进的技术与方法,以达到提高SDH-13D测深仪器海底小目标探测能力的目的。     

WAGO蓝牙技术在舞台机械设备中的应用

为了实现对青岛奥帆中心剧场舞台旋转体的控制以及舞台控制系统中传感器数据进行双向传输,采用了WAGO(万可)公司的带蓝牙,且具有强大功能模块的现场总线独立I/O控制器,完成了舞台集Profibus和蓝牙通讯系统于一体的控制方案设计。重点阐述了蓝牙模块的通信过程、控制系统的软硬件组成及其功能的实现,并对其抗干扰性和可靠性进行了分析。舞台自应用蓝牙通讯技术运作以来,数据通信正常,设备运行稳定,完全达到了舞台设计要求。     

弹流润滑条件下织构表面亚表层特性研究

为研究在弹流润滑状态下表面形貌对亚表层特性的影响，利用激光加工方法获得2种微凹坑型织构表面形貌，通过将实测的表面形貌坐标输入弹流润滑数值计算程序得到油膜压力和膜厚分布；以对应工况的油膜压力作为表面法向压应力，利用Rabinowicz经验公式算出剪切应力；将表面法向压应力和切向剪应力叠加后对弹流润滑界面亚表层特性进行仿真研究。结果表明：表面织构使亚表层应力分布发生显著改变；微凹坑直径、卷吸速度对亚表层应力的大小与分布有不同的影响；亚表层变形在摩擦过程中呈现随深度增加先缓慢减小后快速下降的规律，研究结果将为通过表面形貌设计改善轴承等零件受力状况提供理论支持。     

陶瓷CBN砂轮地貌建模与磨削仿真

针对砂轮表面上磨粒形状的不规则性、尺寸的不确定性以及分布的随机性特点,采用随机空间平面切分实体的方法生成了具有实际磨粒几何特征的不规则多面体磨粒;提出了虚拟格子法,实现了磨粒空间位置的随机分布,构建了陶瓷CBN砂轮地貌仿真模型;采用有限元法和光滑粒子流体动力学法的耦合方法进行了砂轮地貌模型磨削仿真,通过切削层SPH粒子的运动情况,分析了磨粒的切削机理及工件表面的创成机理。     

触针式三维粗糙度测量仪的开发及应用

基于表面微观形貌三维分析的完整性,介绍了一种新开发的触针式三维粗糙度测量仪。该测量仪可对表面各种功能属性、纹理结构、表面重要缺陷等进行量化描述,并通过对气缸套内表面珩磨平台网纹角度、分布、有效沟槽等的检测,验证了三维图像对实现表面个性化功能属性描述的重要意义,给人们认识和研究微观形貌提供了帮助。     

抛锚作业撞击海底管道的概率与影响

在海底管道所受到的各种损害中,抛锚作业撞击属于一种偶然性的载荷破坏,但是很容易导致海底管道受到破坏。本文阐述了抛锚作业撞击海底管道的概率,分析了海底管线被锚击中后的损害程度,并以工程为实例进行探讨,提出了应对措施,为进一步研究分析海底管道在偶然荷载作用下的影响打下了基础。     

三维表面形貌的逾渗特性表征

为了建立表面形貌微观结构与其功能特性之间的关系,基于逾渗理论建立了表面形貌的逾渗模型,用逾渗概率、空体集团平均大小和空体集团分布系数对三维表面形貌的逾渗特性进行了量化表征。采用数字滤波技术生成具有给定自相关函数和纹理取向的数字化粗糙表面,分析了具有相同均方根粗糙度而结构不同的三维表面形貌的逾渗特性,给出了表面纹理方向参数和自相关长度对表面逾渗特性的影响,并借助部分三维形貌参数(ISO25178)建立了表面形貌与逾渗特性参数间的量化关系。结果表明:对于各向异性表面,沿横向搜索跨越空体集团,表面逾渗发生时的表面高度、逾渗阈值和逾渗体积均随着表面纹理方向参数的增大呈减小趋势,而空体集团分布系数呈增大趋势;沿纵向搜索时,其变化规律与横向相反。对于各向同性表面,逾渗发生时的表面高度和逾渗阈值随着表面自相关长度的增大呈先减小后小幅增大趋势,而逾渗体积和空体集团平均大小呈逐渐减小趋势。研究结果为面向功能的表面形貌设计提供了理论基础。     

柱塞副微观表面对间隙油膜压力的影响

根据分形理论中的W-M函数建立柱塞与缸体孔表面三维形貌数学模型,并利用MATLAB软件编写程序,分析分形维数对表面微观形貌的影响。将柱塞副间隙油膜沿轴向展成平面,建立油膜厚度及压力分布计算模型,采用有限体积法求解二维雷诺方程,分析粗糙度对柱塞副间隙油膜压力分布的影响。结果表明:随着分形维数的增加,柱塞表面粗糙度呈增加趋势,且表面粗糙度越大,压力峰值越大。     

基于ADAMS的复合轮式海底车动力学建模与仿真

针对深海富钴结壳和热液硫化调查区复杂多变的底质环境特征,设计了一种具有高越障性能的复合轮式海底车.利用ADAMS软件建立海底车的三维仿真模型,对其垂直越障过程进行动力学仿真分析,获得了海底车关键部件和整车的动力学特性曲线,为海底车路径规划和运动控制系统提供了理论依据.     

界面尺寸对热障涂层残余应力的影响

广泛应用于高温部件的热障涂层,其凹凸不平的界面形貌不仅影响界面的结合强度、应力分布,严重时甚至会导致涂层剥离、层裂和失效.文中针对正弦波形界面形貌的热障涂层,研究了界面尺寸（微坑深度、宽度和间距）对界面残余应力的影响.结果表明,界面几何形貌突变越严重,应力突变也随之加剧;不同的微结构尺寸影响因素对残余应力影响各不相同,其中微坑深度对残余应力的影响最为显著.     

Research on localization algorithm of naval vessel for submarine based on bearing-range measurements

Combined with naval vessel practical antisubmarine equipment of towed linear array sonar,a mathematical model of naval vessel localization for submarine based on bearing measurement was built,and local...