摘要：针对水下滑翔机对动态、未知的海洋特征的采样问题,提出了自适应覆盖采样算法.首先,定义了基于质心Voronoi分割采样空间的最优覆盖采样准则;然后,设计了在线参数估计算法,利用带遗忘因子的递归最小二乘法估计海洋特征参数;最后,设计了分布式控制算法,能够保证各个水下滑翔机从任意的初始位置收敛于定义的最优的覆盖采样网络配置.利用仿真实验对上述方法进行了有效性验证,结果表明本文提出的算法能够更好地完成对动态海洋特征的覆盖采样.

摘要：鉴于国内外海洋地震台网的缺乏,本文介绍了一种面向全球海域应用的漂浮式海底地震接收系统(mobile earthquake recording in marine areas by independent divers,MERMAID).针对潜浮式地震仪MERMAID浮标的研发过程,建立了浮标的总体设计要求与典型工作循环流程,设计了液压式浮力调节系统、机械结构等,并对比分析了不同转速及负浮力下潜过程,最后进行了实验室压力检测和千岛湖湖试。试验结果表明,该浮标能在15MPa压力下保持良好的密封性与稳定性,利用水听器可以有效地采集到天然地震纵波(P波),同时计算各模块单个周期的能耗,以验证设计指标。

摘要：针对移动式海洋地震仪对控制系统电路设计的可靠性和低功耗的需求,提出了一种基于Cortex-M4内核芯片的硬件电路设计方案。首先选用超低功耗的STM32L4芯片作为微控制单元,在保证高运行能力的同时降低自身功耗;其次针对MCU(Microprogrammed Control Unit)、传感器等超低功耗模块提出针对性的两级降压方案,从而大大提高电路的电能转换效率;对于浮力调节模块、通信模块等高功耗模块,选用合适的降压芯片保证电路安全和提高转换效率;最后针对外部设备的周围电路进行滤波和保护处理。通过试验分别验证了不同模块的可靠性,证明该硬件电路可以支撑地震仪完成完整的观测任务,电路设计可靠性高。

摘要：提出了以时间为优化准则的多水下滑翔机海洋采样路径规划算法.首先,根据水下滑翔机的个数,通过空间聚类算法,把多水下滑翔机的路径规划问题转化为单水下滑翔机的路径规划问题;然后,利用2步CLK(chained Lin-Kernighan)算法,优化每一个采样子空间中的采样路径;设计了扩散算法,调节各个采样子空间的采样点,使得完成整个采样任务需要的时间最短;最后,以Sea-wing水下滑翔机为例,对上述方法进行了仿真验证,结果显示所提出的方法能够有效地降低采样作业的采样时间.

摘要：水下滑翔机器人具有续航能力强、作业时间长等特点,适合于大范围海洋环境监测应用,可用于构建近海海洋环境立体监测网络。利用近海较好的GPRS网络覆盖条件,设计了基于GPRS网络的近海水下滑翔机器人监控系统。该监控系统不仅实现了在现场监控中心对水下滑翔机器人的监控,还可以通过Internet网络对水下滑翔机器人进行远程监控。文章详细介绍了监控系统的总体架构、GPRS终端硬件设计和系统软件设计。

摘要：AUV在水下的运动复杂且受到水动力的影响,在机械结构上有着模块化设计的AUV安装附加舱段势必会对运动性能产生变化,因此研究AUV在加装舱段后的水下操纵性变化问题。首先通过SolidWorks分别建立AUV与安装附加舱段AUV的几何模型,运用Ansys Fluent分别计算水动力系数;然后利用Matlab软件建立AUV的六自由度运动数学模型,最后以水平面回转运动、水平面Z形操舵运动以及空间定常螺旋下潜运动3个方面的操纵性仿真,对原AUV与加舱段AUV的操纵性进行预报并对比分析结果。结果表明,搭载了舱段的AUV相比原AUV会降低运动性能、应舵性能。

摘要：针对目前大部分自主水下航行器(AUV)采用预编程的工作模式不适用于动态海洋环境观测的问题,开展了基于数据驱动的控制系统研究。为了实现对动态海洋环境的自适应观测,提出了一种具备数据驱动能力的AUV控制系统设计。该控制系统在总体设计上采用双控制板的分布式架构并使用星形网络拓补结构方便内部通信以及后续设备拓展;硬件设计上使用模块化思想管理传感器并使用多种通信设备的融合工作保证通信的快速性与稳定性;软件上使用多线程并行设计并在上位机添加手柄遥控功能;最后通过仿真实验验证控制系统性能。实验结果表明该系统控制超调量为3%;滞后时间为2 s,满足海洋现象观测需要。该控制系统具备搭载数据驱动算法的能力,为基于数据驱动的动态海洋观测模式提供了硬件平台。

摘要：本文介绍了一种面向全球海洋地震P波长期探测的新型潜标式海洋地震仪.该地震仪不同于传统的固定式陆地地震台站或者坐底式海底地震仪,而是漂浮在海水中一定深度接收天然地震信号,并随着洋流运动.当接收到地震P波信号后,该地震仪可以自动上浮至海面,并通过卫星将数据传回岸基中心,然后下沉到指定深度继续工作.该潜标式海洋地震仪主要由水听器模块、浮力调节模块、通信与传输模块、能源模块以及中央控制模块组成,同时有安全监测功能,以实现准实时、大范围的天然地震P波信号长期监测.该海洋地震仪将突破现有海洋地震观测技术局限,拓展海洋地震监测的时空覆盖范围及监测尺度,为海洋地震研究和地球深部构造提供准确可靠的数据.

摘要：针对水下滑翔机航迹易受海流的影响问题,研究了在较强海流下水下滑翔机的路径规划方法。首先,建立了水下滑翔机运动模型和海流模型,定义了海流场中路径规划目标函数;其次,在时变的海流场中分别对Wavefront算法和A*算法进行了比较;最后,设计了分段式A*路径规划算法,解决了观测时间超出海洋预报周期问题。仿真结果显示,在当观测时间小于单个预报周期时,Wavefront算法和A*算法均能够克服较强海流对滑翔机观测路径的影响,获得最优的观测路径;当观测时间超出预报周期时,分段式A*路径规划算法获得较为合理的观测路径。