一种基于分布式信息融合技术的水下机器人智能感知系统方案

水下机器人的研究和使用对人类开发海洋资源具 有重大意义．随着海洋探测深度的增加，自治水下机器人（AUV）正成为新的研究热点．为 解决AUV深海域探测所面临的通讯速率低和实时性问题，本文提出了“基于分布式信息融合 技术的水下机器人智能感知系统”的实施方案，并以贝壳抓取过程为实例，解释系统解决实 际问题的过程．     

基于驱动电流的水下热敏剪应力微传感器灵敏度研究

驱动电流是热敏式剪应力微传感器的一个重要参数。增大驱动电流可以提高传感器的灵敏度,但传感器的安全工作温度又限制了驱动电流的增大。研究了如何基于驱动电流来最大程度地提高传感器灵敏度。从理论上分析了传感器灵敏度随剪应力输入的变化规律。通过静水中的I-V特性测试实验,确定了传感器在水下工作的最大允许驱动电流。通过电压—剪应力特性测试实验,验证了传感器灵敏度与驱动电流的关系,得到了传感器在最大允许驱动电流激励下的灵敏度。研究,发现最大允许驱动电流可以使传感器在剪应力为0.2Pa时的灵敏度达到23.8mV/Pa。     

催化裂化火炬系统的一些改进措施

针对原长庆第一助剂厂小型催化裂化装置火炬系统阻火器易堵塞、点火器频繁失效、火炬易熄灭等问题,重新设计了阻火器阀组,采用"低位点火、阶梯引燃"的方法降低点火头的安装高度,用开有断续长条孔的不锈钢管对所有点火弯管火嘴和长明灯火嘴进行圈闭以起到挡风稳焰的作用.这些简单有效的改进,提高了火炬系统安全保障的可靠性.     

几种起爆技术在水下爆破中的应用

文章综合介绍了水下爆破采用的几种先进的起爆技术,着重阐述电磁感应遥控起爆、超声波遥控起爆、导爆索起爆技术和控制震动技术的基本原理、装置和结构等.     

考虑通信延迟的多自治水下航行器协同定位算法

自治水下航行器(AUV)协同定位中通信延迟具有常态性. 面对延迟到达的信息, 传统方法一般会有定位精 度或实时性的损失. 针对通信延迟的不利影响, 本文在建立水声探测和通信时延模型的基础上, 以扩展卡尔曼滤波 (EKF)为算法框架, 提出了信息顺序到达和信息出序到达2种协同定位算法, 并以建构面向信息出序情景的算法为 主要创新工作. 在信息顺序到达算法中, 将延迟信息进行序贯处理以减小定位误差. 在信息出序到达算法中, 以信 息出现一步滞后的延迟为背景, 使用出序信息直接对从AUV最新状态估计进行再更新, 信息无损地实时估计运动 状态. 计算机仿真实验结果表明, 本文算法相比于传统的航位推算、整周期滤波、量测丢弃等方法, 具有更高的估计 精度; 相比于数据缓存滤波、重新滤波等方法, 具有强实时性.     

水声环境特征参数并行预报方法研究

随着水声装备的快速发展,其性能发挥与海洋环境的耦合越来越紧密,如何为水声传感器提供长时间、大范围、精细化水声环境参数信息,对优化水声传感器设计,充分发挥其探测性能,实现海洋环境与传感器性能发挥的最佳匹配具有重要意义。利用MPI并行编程环境开发了水声环境特征参数并行预报程序,实现了水声环境特征参数的快速预报,针对并行程序存在的任务负载不均衡问题,分析了造成负载分配不均衡的原因,给出了性能优化的策略和方法。测试结果表明,优化后的并行程序,负载均衡问题得到了有效改善,计算时间大幅缩短,大大提升了水声环境参数预报能力。     

基于卡尔曼滤波的水下近距目标运动分析

为跟踪水下近距目标,设计采用被动声纳平台获得目标的方位数据,用扩展卡尔曼滤波算法对测量数据进行目标运动分析来实现.建立了目标相对观测平台在固定深度做直线运动时的理论模型,针对非线性测量方程,采用雅可比矩阵来近似处理.采用标准卡尔曼滤波进行了实例仿真.结果表明,该方法将估计误差控制在8%以下,并有较好的稳定性.     

基于水下图像光学成像模型的清晰化算法

针对水下图像的纹理细节模糊、对比度低以及图像光照不均问题,通过分析水下图像的成像过程,提出一种水下图像清晰化算法。在小波域的低频子带上结合水下图像光学成像模型,先利用高斯模糊对介质散射光进行估计与去除,再采用基于局部复杂度的方法调整衰减因子,对衰减低频子图进行自适应增强;在高频子带上采用非线性变换的增强方法,进一步增强了高频信息并有效地抑制了噪声的放大。实验结果表明该算法对解决水下图像模糊和光照不均问题具有较好的效果,与基于小波变换的水下降质图像复原算法相比,具有较高的实时性。     

三维网络拓扑结构的水声传感器网络MAC协议

水声传感器网络Underwater Acoustic Sensor Network(UWASN)由于其广阔的应用前景,近年来逐渐被人们关注。然而由于水下环境的限制性,水声传感器网络具有其一些独特性。例如,与二维的陆地传感器网络不同,水声传感器网络是三维的。如今,现有的介质访问控制Medium Access Control(MAC)协议大多是针对二维无线传感网络,很少有基于三维水声传感器网络的 MAC 协议。针对水下三维网络,提出了基于三维网络拓扑结构的水声传感器网络 MAC 协议。该协议将网络中的节点生成树结构,并利用子节点与父节点之间的关系,通过动态节点算法实现三维动态的水声传感器网络。此外,详细分析了节点间的碰撞并有效解决各种碰撞,从而大大提高了信道利用率。通过仿真软件对比不同协议在同一网络拓扑中的实验结果,证实文中协议能够有效节约大量能源。     

虚拟现实在多目标水下作业中的应用

基于软件平台Vega和Creator软件开发出多目标水下作业的视景仿真系统。文中详细描述了开发本仿真系统的意义、硬件系统的组成、系统软件的选择、模型的建立、虚拟海洋环境的生成,以及软件系统的设计与实现。仿真结果表明,该系统能逼真地演示出多目标水下作业的整个过程,能实现从多个视角有效地观察整个水下作业过程中各个物体的运动情况,并且满足不同情况下的仿真需要。该文最终建立一个基于水下作业的多目标动态的视景仿真系统,生成三维视景效果场景,做出视景仿真管理界面。