《海洋观测与探测联合实验室(西安光机所部分)利用水下光学导引技术成功进行AUV水下对接试验 》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2019-06-21
  • 海洋试点国家实验室海洋观测与探测联合实验室(西安光机所部分)科研人员近日利用水下光学导引技术在西北工业大学航海学院水池进行了近距离AUV回收精准对接试验。

    试验中,水下AUV相距回收站20米,AUV分别偏离回收站中轴线水平方向0°、10°和20°, AUV均准确进入了回收站。结果表明,光学导引头能够及时、准确的将AUV姿态信息和距离信息上传至AUV动力控制系统。相关技术有助于提高自治式潜水器效率、节约时间与能源,不仅适应深海空间站科技专项工程的需求,还将为推动我国各类深海潜水器的应用奠定坚实的技术基础。

    据了解,AUV 水下对接技术是一种可以为 AUV 提供能源补充和信息交换的系统,从而极大地增强 AUV的长期及远程工作能力。常见的水下对接方式有声学导引、电磁导引、光学导引,其中声学导引作用距离远,作用范围广,但距离较近时定位误差比较大,精确定位难度大;电磁导引使用较少,仅仅是实验室试验阶段,实现难度大;光学导引是水下近距离精确导引的最佳对接方式。

  • 原文来源:http://www.qnlm.ac/page?a=5&b=2&c=194&d=1&p=detail
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    • 编译者:liguiju
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    • 日本国立海洋研究开发机构(JAMSTEC)海洋地勘与工程研究所(MarE3)所属工程部研究人员已经利用水下光学无线通信设备,成功地从安装在海底的观测系统中自动检索观测数据。 在海底安装的传统观测设备中,回收和重新安装仪器对于检索观测数据是必不可少的。不过,回收和重新安装费力且昂贵,而且会导致观察不连续,使数据质量下降。这也是世界上首次在水下演示用自主式水下航行器(AUV)自动检索海底仪器数据的方法。这种方法在未来将有助于降低观测成本和提高数据质量。 该研究小组与岛津公司合作,一直在开发实现水下光学无线通信技术。在这项研究中,研究人员试图利用水下光学无线通信设备与在深海海底的AUV建立水下Wi-Fi连接,从海底安装的观测仪器中获得数据。 用于深海海底观测的海洋登陆器“FFC11K”被放置在Sagami湾1420米深的深海海底,AUV"AUV-NEXT"可以自主接近并利用安装在它们身上的光学通信装置收集数据。其目的是获得使用安装在FFC11K上的4K分辨率相机拍摄的海底图像。由于AUV不能以低速接近海底,而且低速时机动性能变差,AUV以一定的深度和巡航速度在FFC11K上航行并经过。即使AUV经过FFC11K上空的时间很短(约10秒),也能成功地用光通信获取FFC11K拍摄的海底图像(约130KB)。 值得注意的是,光学无线通信状态是通过声学通信从AUV传送到辅助船"Yokosuka",由操作人员不断监测。此外,这一连串的操作,除了发出接近目标的指令外,都是自主进行的。 当采用这种方法进行深海海底观测时,即使是在没有水下电缆的海洋区域,也没有必要使用船只来回收观测仪器。AUVs可以在任意时间自动检索数据,从而实现在同一地点的连续观测。 这种方法可用于使用压力计等传感器观察海底地壳运动等领域,其中高频数据检索是可取的。此外,这个项目的成功极大地推动了"自动海底观测"这一最终目标的实现,即从沿海基地出发的AUV将自主地巡视多个水下观测仪器,然后再返回基地,只检索观测数据。在未来,科研人员希望能够继续改进通信设备,加强数据检索方法,探索更有效的数据检索方式,并争取进一步推进系统的发展。(李桂菊 编译)
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    • 编译者:liguiju
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    • 为了调查大部分尚未被探索的海洋,科学家们计划建立一个由相互连接的传感器组成的水下网络系统,并将数据发送到地面,形成一套水下“物联网”。因此,为这些在海洋深处长期停留的传感器提供恒定的电能是一个急待解决的问题。 麻省理工学院研究人员利用一个近零功率传输传感器的无电池水下通信系统,监测海洋温度,研究气候变化,长期跟踪海洋生物,甚至对遥远星球上的水域进行采样。该系统利用了两种关键效应,其中一种被称为“压电效应”,当某些材料的振动产生电荷时就会产生这种效应,另一种是“反向散射”,这是一种通常用于RFID标签的通信技术,是通过将调制后的无线信号从标签反射回阅读器来传输数据。 在系统中,发射器通过介质水向用以存储数据的压电传感器发送声波,当波击中传感器时,材料振动并储存产生电荷。然后传感器利用储存的能量将波反射回接收器,或者根本不反射。以这种方式在反射之间交替对应于传输数据中的位:对于反射波接收器解码为1;对于没有反射波的情况,接收器解码为0。麻省理工学院媒体实验室和电子工程与计算机科学系的助理教授Adib提到,一旦有了传输1和0的方法,就可以发送任何信息。他也是信号动力学研究小组的创始人。基本上,他们可以仅根据接收到的声音信号与水下传感器通信,并且他们正在收集这些信号的能量。 研究人员在麻省理工学院的一个水池中演示了压电声学后向散射系统,用来收集水温和压力测量数据。该系统能够在传感器和接收器之间10米的距离同时从两个传感器传输3千比特每秒的精确数据。Adib也提到,这个系统可以用来收集土星最大的卫星泰坦上发现的地下海洋的数据。今年6月,美国国家航空航天局(NASA)宣布,“蜻蜓”号将于2026年发射一辆探测车,探测月球、抽取水库和其他地点的样本。 (刘思青 编译) 图片源自网络