基于姿态定位算法的水下电缆监测系统

针对海洋科学考察中连接设备的水下电缆无法观测的现状,该文提出了一种基于姿态定位算法的水下电缆监测系统。系统采用两片V,11SCA60单轴倾角传感器对电缆不同位置处的双轴倾角数据进行采集,并通过CAN总线传送到水下主控CPU,数据经打包后由同轴电缆或光电复合缆传送至甲板上位机,通过姿态定位算法在上位机中完成电缆姿态监测。实验证明该系统可准确地定位电缆姿态并能够对危险操作和异常状态及时做出预警,为设备水下投放提供保障。     

无线铂电阻温度传感器测试系统

为实现对铂电阻温度传感器的自动测试,设计了基于ZigBee的铂电阻的测试系统.多个高精度微型铂电阻测试节点组网后把测试数据通过汇聚节点传输到计算机.在Windows的开发平台下,利用Delphi7.0+ SQL Server2000技术进行软件研发,实现了铂电阻数据的自动采集、处理、传输、管理、性能评判等功能为一体的自...     

基于FPGA与STM32的多通道数据采集系统

为了实现对水声信号的采集与存储,并针对声呐系统水下接收系统对多通道、高精度、低功耗、小体积的技术要求,设计了一种基于FPGA和STM32的工作通道数量和采样频率可变的多通道信号采集存储系统。该系统采用8块8通道24 bit高动态范围的Δ-Σ型ADC芯片ADS1278对多路模拟信号进行同步采集. FPGA作为采集时序及逻辑控制,读取并整理ADC芯片数据,写入内部一位大容量FIFO,并根据FIFO在实际应用中的特性增加相应的操作。SMT32单片机通过与FPGA的高速SPI接口,读取FIFO数据并检测数据检验位,最终将数据写入大容量SD卡中。经实验测试,该系统具有稳定可靠、配置方便、低功耗等特点,可以保证多通道数据的串行传输、存储准确无误。最多可同时对64路模拟信号进行实时采集存储,最高采样率20 kHz,系统总功率约为3 W,数据率最高可达100 Mb/s,完全满足水声采集系统的需求。     

无线温湿度采集系统设计

介绍了一种利用PT100热电阻和HS1101湿度传感器的无线温湿度采集系统的设计方案,采用C8051f330单片机配合铂电阻两线制测量电路和HS1101频率输出电路,2．4GHzISM频段射频收发芯片nRF24L01作为发送和接收无线通信模块,由CY7C68013结合无线通信模块作为接收机,通过USB将温湿度数据传送到PC机,并由LabWindows／CVI显示实时温湿度变化曲线。     

美国无人水面艇技术发展动态

为加快无人平台技术的发展．美海军除对无人水面舰艇进行总体设计之外．还专门研究无人水面艇稳定、导航和避碰的关键技术。这些关键技术是在舰载直升机甲板运动预报系统的基础上．结合直升机及水下无人航行器的导航和稳定系统开发的。通过处理雷达和甲板运动数据．指挥无人水面艇的推进装置和姿态控制系统作出反应．从而改变无人水面艇的稳态或航向。     

水下低功耗数据采集器设计

为了满足深水条件下即深海环境中长时间采集各种数据的科研要求,需要研制一种水下低功耗的数据采集器.该文介绍了一种基于MSP430F149单片机的数据采集系统的设计方法,并研究了深水条件下外压容器的设计方法.该系统能够长时间在水下采集数据,且功耗低、精度高、封装壳体耐高压,满足了深水条件下离线式低功耗高精度数据采集的要求.     

水下目标方向的复合增强探测方法研究

为准确搜索到水下目标方向,提出用复合增强探测的方法对目标方向进行搜索。水下目标产生噪声,向水中传播,引起海底振动。采用声呐接收声压信号、矢量传感器接收地震波振速信号,将采集到的数据用复合增强探测的方法进行处理;用Matlab软件进行计算机仿真。实验结果表明,利用该方法可以精确地搜索到水下目标方向。     

基于FPGA的以太网双目图像采集系统设计

针对双目视觉的位姿测量系统中两摄像头采集图像数据不同步和不能并行运算的问题,设计了基于FPGA的单个以太网口的双目图像采集系统.系统采用两片数字图像传感器OV5640完成对前端图像数据的采集,以FPGA芯片作为控制核心,把采集的两个摄像头图像数据通过两个写FIFO交替存储在SDRAM存储器,再通过计数器的计数值交替变换两个读FIFO的读请求继而交替读出存储在SDRAM存储器的图像数据,最终数据以UDP协议通过MII接口发送给PH Y芯片再以网线发送至上位机,上位机根据辅助信息即可实现两个摄像头的实时显示.实验结果表明:实现了两摄像头同步工作、并行运算,并且系统具有结构简单、体积小、成本低、传输稳定等优点,可满足双目视觉的位姿测量系统中对图像采集的要求.     

GPS-RTK技术配合数字测深仪进行水下地形测量方法的应用

GPS-RTK技术和数字测深仪在水下地形测量中的结合,能够实现在计划线上按距离或时间间隔自动采集水下地形点的三维坐标,不必进行验潮改正,数据成果可直接应用到专业绘图软件中成图。因其采集数据的密度高又保证了成图精度,极大的提高了测量效率。     

海洋物探地震数据采集与记录系统

设计了一种基于CPCI总线、二级分布式海洋地震拖缆数据采集与记录系统,包括水下采集与传输系统、船载记录系统。系统的主要特点是单检波器、道间距为3.125m、24位ADC。系统主要指标动态范围为115dB,谐波畸变为-106dB,系统容量支持单缆1920道、1ms采样间隔,可同时连接4缆。系统经过海试,采集了地震数据,绘出了地震剖面图,各项技术指标达到了要求。     

基于同轴电缆混合传输技术的研究

目前深海科学考察所用的深海调查设备动力与监控系统的供电电源主要采用水下锂离子电池供电,存在较多弊端,严重制约深海科考工作的发展。该文介绍了一种采用混合传输技术实现电功率、彩色实时图像传输以及上、下位机的数据传输。主要是采用电容耦合方式,将数据叠加到电源信号上,通过一根同轴电缆作为数据和电源信号同步传输的介质,实现了长距离功率能源与数据混合传输。     

偏振光子的水下传输特性分析

提出了利用蒙特卡罗法对偏振光子在表层叶绿素浓度不同的4个海域中的水下传输特性进行研究。首先建立了水下量子信道垂直传输模型,基于此模型分析了在4个海域中叶绿素浓度、海水对光信号的吸收系数和散射系数随海水深度的变化规律。随后仿真分析了4个海域中偏振光子的散射、衰减和偏振度特性随传输距离的变化趋势,给出了不同传输距离时计算接收总光子数的公式。仿真结果表明,海水对光信号的吸收和散射作用主要受叶绿素影响;随着不同海域的表层叶绿素浓度增大,光子的散射次数增加,最远接收距离减小,光子偏振度略微降低但基本保持不变。研究结果可以为星-潜量子通信系统的性能分析和建立提供一定的参考。     

加铺碳纤维桥面板与桥面铺装结构层间剪切试验研究

为了评价加铺碳纤维的桥面板与桥面铺装结构层间的抗剪强度是否满足要求,利用剪力试验机进行了试件层间剪切试验,研究了加铺碳纤维桥面板的表面特性,分析了温度对层间抗剪强度的影响,探索了结构层间施工工艺。结果表明:碳纤维表面的AECR树脂胶能够增强层间粘结层的粘结性能;在加铺碳纤维的桥面板上撒布机械砂3.0 kg/m2,涂层改性沥青1.3 kg/m2,主涂胶涂抹8 h后撒布机械砂,施工工艺最合理,界面抗剪强度最高。     

Modeling and Simulation on the Underwater Trajectory of Non-Powered Vehicle Discharged from the Broadside

In order to study the underwater trajectory of the non-powered vehicle discharged from the broadside of the underwater platform, the simulation on the ascent process of non-powered vehicle was realized based on the mathematical model including the movement of the vehicle on the slope plate and in the seawater, the air chamber underwater working process etc. The simulation results show that the outlet speed and attitude of the vehicle meet the requirements of missile launching, the non-powered vehicle discharged from the broadside of the underwater platform is feasible. The simulation results with varying parameters show that the negative buoyancy of the vehicle imposes great impacts on the security of its discharge and the floating process, and the vehicle discharge depth is proportional to the floating time. The models and simulation result can be used in further research on the broadside discharging technology of the underwater platform.     

光在大气和海水信道中传输的能量衰减计算

考虑自然光和海水浮游生物等产生的背景辐射以及云层、大气/海水界面和海水等介质的光辐射透过率,利用星载激光对潜通信能量方程估算了潜艇接收信号能量衰减大约可达-112~-140 dB.利用Monte Carlo方法计算星载激光对潜通信水下接收光斑分布状况,选择63%光斑半径作为接收平面半径,不考虑光在传输过程中介质的吸收效应,计算了不同卫星高度和发射角.近海岸海域水下200 m和深海海域水下300 m接收信号衰减,信号能量衰减可达84 dB.由于未考虑吸收效应和光斑大小选择的原因,仿真计算结果稍小于理论估算.     

甲板刚度和垂向位置对环肋圆柱壳声辐射性能的影响

通过对具有内部浮动甲板(浮筏)的环肋圆柱壳结构在流体中的振动、声辐射特性的研究,就能够比较真实的揭示潜艇动力舱的振动和声辐射特点.本文采用四自由度弹簧技术来模拟圆柱壳体和浮动甲板之间的弹性连接,基于扩展的Rayleigh Ritz法,运用Hamilton变分原理导出壳体与甲板的耦合振动方程,并利用Helmholtz波动方程和流固交界面上的速度相容条件求得壳体表面辐射声压的表达式.进而讨论了在弹簧连接刚度一定时,浮动甲板刚度的变化以及其垂向位置的变化对圆柱壳的振动、声辐射特性的影响.结果表明,甲板刚度变化对壳体的振动和声辐射的影响比较复杂,与激励频率有关;甲板圆心角的增加会增大壳体的辐射声功率级.     

大跨度钢箱梁斜拉桥钢–UHPC组合桥面加固效果评估

为评估钢-UHPC（超高性能混凝土,Ultra-High Performance Concrete）组合桥面对大跨度钢箱梁斜拉桥的加固效果,基于随机车流下应力监测数据,结合《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG D64-2015）对钢-UHPC组合桥面和ERE（冷拌环氧树脂,Epoxy bond chips layer+ Resin asphalt+ Epoxy bond chips layer）桥面的疲劳性能进行了对比评估。利用Miner线性累积损伤准则计算了两种桥面各疲劳易损细节的剩余疲劳寿命。建立有限元模型,对钢-UHPC组合桥面UHPC层的抗裂性能进行了验算;计算了两种桥面钢桥面板的最大挠度及沥青铺装层的最大拉应力。结果表明： ERE桥面面板-纵肋焊缝纵肋侧、横隔板弧形切口和纵肋对接焊缝处存在较大应力,剩余疲劳寿命分别为214、186、61年;ERE桥面纵肋对接焊缝处在桥梁设计基准期内有疲劳破坏的风险;经钢-UHPC组合桥面加固后,正交异性板各疲劳易损细节最大应力幅值均降低到常幅疲劳极限以下,剩余疲劳寿命增长为无穷大;钢-UHPC组合桥面UHPC层的最大拉应力为4.68MPa,抗裂性能满足规范设计要求;经钢-UHPC组合桥面加固后,正交异性桥面刚度提升效果明显;加固后,钢桥面板挠度降幅为34%,最大挠度为0.69mm;沥青铺装层最大拉应力降幅为59%,最大拉应力为0.42MPa。经钢-UHPC组合桥面加固后,正交异性钢桥面板各疲劳易损细节疲劳性能满足规范设计要求,桥面铺装层的抗裂性能也有所改善。     

激光在海水界面上的传输特性分析

利用海-空界面的数学模型,对海面激光束的漂移和扩散作用进行分析.水下激光通信系统的光学信道是由大气、空-海界面和海-空界面以及海水组成;激光由海-空界面和空-海界面分别进行上下行传输.由于上下行信道的传输特性并非是简单可逆的,必须从两个不同的方面来分析激光在海水界面上的传输问题.通常海水界面不是平静的水平面,容易受到风力或其他外力的影响,产生随机起伏,降低接收光功率,由此提高了对接收机的要求.光在不同介质中的传播特性不同,大气和海水折射率的差别是影响激光传输的决定性因素.通过激光在空-海界面上的传输情况,建立海水→大气界面的数学模型,着重在理论上分析激光束在上行信道上通过海面的扩散和漂移规律.     

沥青混凝土桥面排水系统分析与设计

通过水对桥面铺装结构以及行车安全的不利影响的分析,提出沥青混凝土桥面铺装层表面及内部排水系统方案,该方案将排水系统分为独立的表面排水系统和铺装层内部排水系统两个部分,强化了桥面横坡形成层(找平层)的作用.该方案能加快层间水排出的速度,增强桥面铺装层的强度和稳定性,从而确保结构耐久性的要求.