1.深海探测设备组合导航定位
组合导航定位基本原理
提供组合导航系统
母船配备水面定位系统、短基线/长基线、惯性测量单元和船基数据处理系统
(1)水面定位系统用于提供初始位置信息和声学基阵坐标校准
(2)惯性测量单元提供三轴加速度和三轴转速的全方位精确输出姿态和航向输出。母船的姿态信息可用于纠正扰动
深海探测设备:遥控/自主航行(多普勒计程仪、姿态传感器、深度计、惯性测量单元)
(1)多普勒计程仪:提供深海探测设备的前速和侧速
(2)姿态传感器:测量头角和头角的速度
(3)深度计:测量设备深度信息
(4)惯性测量单元:提供绝对位置信息
光电复合缆和声学导航装置可用于母船和探测装置的通信
(1)声通信:水听器矩阵布置在母船上,应答器布置在检测设备上,脉冲声波的时延计算位置
短基线有三种工作方式:同步信标、非同步新标准和响应器。短基线系统移动灵活,跟踪范围小于长基线,水面目标定位误差大,安装困难,需要校准
导航定位传感器
包括声学传感器、惯性传感器、航向/姿态传感器、光学导航定位装置、深度计、高度计
(1)声学多普勒计程仪:内部有压力传感器可获得深度信息;集成陀螺仪可获得姿态;根据多普勒效应,测量载体的地面速度和平均速度较高。缺点是需要外部航向和垂直基准信息,定位误差随时间积累。
(2)航向/姿态传感器:常用的微磁通门电子罗盘,如PNI公司的TCM系列。低成本的姿态传感器,如xsens公司的惯性测量单元。TCM虽然电子罗盘精度高,但很容易受到载体电磁环境的影响
(3)惯性传感器:典型的惯性传感器是Octans 3000系列专门用于深水区。惯导是一种独立的导航系统,不依赖外部信息。除了提供位置和速度外,它还可以提供方向和姿态角,具有良好的短期精度和稳定性
(4)船载gps:全球星基无线电导航定位系统可作为公共时间的基准。其优点是全球、全天候的高精度三维导航、定位和精密授时功能;缺点是数据输出频率低,精度有限。
(5)法国短基线声学定位系统:ixsea公司的posidonia 6000/ramses 6000
(6)深度计:8bt 7000-i深度计
(7)高度计:测量与海底的距离
(8)光学导航定位装置:典型的双目立体相机
科学探测传感器
科学探测传感器是科学探索、保真采样、原位探测/观测等过程中使用的传感器。
(1)摄像机
(2)照相机
(3)温盐深传感器:测量温度、盐度、深度等海洋数据,如声速。
(4)溶解氧传感器:含氧量是研究水自净能力和水质评价的指标
(5)ADCP:采用多普勒效应测量流量的设备可以直接测量截面的流量剖面。广泛应用于海洋流场结构调查、流量和流量测试
(7)生物捕获装置:浮游生物捕获装置、底栖生物捕获装置、微生物捕获装置、拖网生物捕获装置、泵吸生物捕获装置、诱捕生物捕获装置
(8)海底原位探测装置:原位化学传感器、水下质谱仪、水下色谱仪和水下光谱仪
三、小结
深海探测装置可分为导航定位传感器和科学探测传感器。