水下激光探测技术及其进展

水下激光探测技术在水下目标搜索、海洋地质勘探、目标识别等领域都具有重要的应用价值.通过对水下激光传输特性、水下激光探测模式及与之相关的同步扫描技术和距离选通技术等的讨论,对可用于水下探测的蓝绿激光器和光电探测器进行了性能对比,结合具体应用对国内外水下激光探测技术发展状况进行了分析.     

水下目标的激光声探测技术

高能脉冲激光聚焦于液体中,光击穿会伴随着光、声和空泡脉动等现象,其中击穿时等离子体膨胀产生的声和随后的空泡脉动产生的声统称为激光声。对产生的激光声信号进行分析,论证激光声信号应用于水下探测的可行性。设计激光声产生和测量分析系统,计算激光声信号的波束指向性、距离分辨力、噪声背景下和混响背景下的探测距离。结果表明,激光声声源在距离分辨力和声源级两方面满足对水下目标探测的要求。从理论推导和计算上初步证明了激光声信号可以应用于水下探测领域。     

水下激光成像系统数值模拟结果分析

水下激光成像技术是一种以激光、图像处理和噪声抑制等技术为基础的先进探测技术,该技术在海洋探测、目标防护、军事侦察等领域具有巨大的应用前景。数值模拟技术通过建立数学模型,然后利用计算机强大的计算能力对数学模型进行求解,从而为系统的设计及优化提供数据支撑。本文研究水下激光成像系统及其原理,构建前向和后向散射光模型。     

VLCC改造为FPSO的机舱和泵舱管路生产设计技术研究

文章介绍了VLCC改造为FPSO管系专业设计工作的主要内容,研究分析机舱和泵舱管路生产设计的难点和要点,创新使用激光三维扫描技术以获取精确的原船三维场景数据,通过三维数据的逆向建模,结合新加系统进行船、机、电交互建模,新旧系统件可能的干涉得以提前发现并在施工前处理,同时通过开发SPD海工图册模块可直接输出标准的轴测图纸用于施工。     

利用边缘技术探测进行船载激光布里渊散射雷达频移分析

传感器技术和激光雷达技术快速发展,船载激光雷达信号探测系统引起了各行业的广泛关注。基于布里渊散射的船载激光雷达在海底石油资源探测、洋流分析和水下潜艇探测等领域具有重要的应用。本文针对船载激光雷达系统的频谱分析,系统研究布里渊散射和边缘分析技术,并对船载激光雷达的频谱分析模块进行优化和升级,实现船载激光雷达频谱位移的精确测量。     

同步扫描水下激光成像的工作范围

在水下激光成像应用中,同步扫描是一种有效抑制后向散射的技术途径。同步扫描水下激光成像系统通过同步扫描形成图像的横向视场,结合载体的纵向平移运动即可获取目标的二维图像。建立激光功率、探测器灵敏度、目标朗伯反射率、目标距离、水体衰减系数、载体速度、扫描转速、横向扫描角、图像分辨率等参数之间的约束关系。当满足这些约束关系时,同步扫描水下激光成像系统可获取无畸变的水下激光图像。     

3D激光扫描仪在散货料场三维建模中的应用

针对在散货堆场进行三维建模时存在复杂性高、实时性差、稳定低等问题,设计了一种基于三维激光扫描仪的三维成像系统,通过对扫描数据进行算法处理,以及与定位数据的实时融合,完成对整个散货料场的三维建模,提高了建模过程的实时性、稳定性。     

基于三维扫描的卧式罐容量计量方法

基于三维扫描点云数据计算卧式罐容量的计量方法,可解决传统卧式罐容量计量方法效率低、工作强度大、精度差等问题。该方法利用三维激光扫描仪获取卧式罐的空间点云数据,然后对点云数据进行预处理并对预处理后的数据进行建模,应用“三角形面积积分法”和“截面积高度积分法”计算软件计算不同液位高度对应的卧式罐容积值。通过与传统计量方法——容量比较法和几何测量法测量结果进行比较,验证了该方法的可行性。基于三维扫描的卧式罐容量计量方法,测量精度能够满足卧式罐计量标准要求,容积检定工作效率也大幅度提升。     

船用电力变压器故障在线检测系统设计与实现

现有的电力变压器故障在线检测系统具有检测精度差、效率低的弊端,为此引入光声光谱技术对船用电力变压器故障在线检测系统进行设计与实现。电力变压器故障在线检测系统硬件设计主要包括油气分离装置、光声腔与锁相放大器设计,软件主要包括光声信号处理模块、锁相放大模块与电力变压器故障判定模块。通过硬件与软件的设计实现了电力变压器故障在线检测系统的运行。通过实验验证,与现有的电力变压器故障在线检测系统相比,设计的电力变压器故障在线检测系统极大的提升了检测的精度与效率,充分说明设计的电力变压器故障在线检测系统具备更好的检测性能。     

基于3D扫描的全息处理及三维构图技术研究

在船舶改装工程中,采用传统的人工手段进行测绘,不仅工作量大,耗时长,而且数据精度难以保证.同时手工测绘的图纸资料无法输入到三维设计软件中,不利于原船结构系统与改装部分的接口管理.本次研究引入了3D激光扫描技术,对原船进行自动扫描,并生成三维模型,直接导入到三维软件中进行设计,缩短了测绘的时间,提高了测量精度,很好的解决...     

水下滑翔机三维自由扰动分析

水下滑翔机以其低功耗、低成本和低噪声等优势在海洋科研、环境监测、资源探测和军事侦察等领域具有广阔的应用前景,文章分析水下滑翔机三维定常运动自由扰动过程各特征参数的运动模态、衰减速度和稳定性品质。通过对直线定常运动和螺旋定常运动的分析得到了水下滑翔机三维定常运动8个状态参数的变化特点。对水下滑翔机的设计和控制具有一定指导意义。     

海马号ROV升沉补偿系统张力与压力特性研究

"海马"号4,500m级无人遥控潜水器(ROV)是国家"863计划"重点项目"4,500m级深海作业系统"的主要研究成果,是我国自主研发的第一套大深度ROV系统,最大工作水深4,500m,主要作业功能是进行海底探测、取样以及其他水下作业。在工作过程中,为防止母船在波浪作用下产生升沉运动通过主脐带传递到吊放的ROV等水下设备,研制一套升沉补偿系统以减小升沉耦合运动传导、吸收加速度动力、减少脐带松弛,以改善ROV运动控制条件、防止脐带缆破坏、提高系统作业安全性。本文参考了国内外升沉补偿系统的设计方案并进行了比较,介绍了所设计的被动式升沉补偿器的主要组成部分,通过建立模型、分析计算、以及实验的方式对升沉补偿系统进行了力学特性研究。     

基于逆向工程的船用螺旋桨数字化检测方法

针对传统螺旋桨检测方法操作困难、效率低、检测精度差等问题,采用三维激光扫描仪对船用螺旋桨进行测量并获得完整的三维点云数据,利用CATIA软件对点云数据进行预处理,对处理后的点云进行模型重建得到满足精度要求的曲面,对重建的螺旋桨模型与设计模型进行偏差分析,得到桨叶上各点的偏差值,通过该方法可以实现船用螺旋桨的数字化检测。     

自适应抵消技术船舶综合声呐系统

船舶声呐系统利用水下的声波传播原理,可以进行水下探测、船舶通信和定位等,尤其在现代海上军事舰船的作战任务中,能发挥重要的敌军潜艇、舰船检测功能。由于特殊的水下工作环境,舰船声呐系统在采集声波信号时往往含有大量的噪声信息,影响声呐系统的信号精度。本文研究的主要内容是船舶声呐系统的噪声控制,采用自适应抵消技术和自适应滤波器技术,设计新型的船舶综合声呐系统,并对该系统的工作原理和工作流程进行了详细介绍。     

基于定点磁标的水下导航定位方法研究

通过对水下定点磁标进行三维磁探测，获得载体当前位置与磁标点的相对位置，从而获得一个相对比较准确的定位点，应用卡尔曼滤波技术根据多次探测点的信息进行数据融合获得位置修正，从而可以得到可靠的、精确的定位信息。仿真结果证明此方法可以为水下载体的定位提供一种有效途径。     

基于EMI与ANN技术的水下目标探测系统

目前水下目标的探测方式主要是激光探测和声波探测。本文提出一种基于压电阻抗(EMI)与人工神经网络(ANN)技术的水下目标探测系统,设计了一种具有探测水下特定频率信号目标能力的潜航器,分析了该潜航器的主要结构、运动方式、控制方式;使用BP神经网络建立定位探测系统,结合三球定位原理,实现了对目标信号空间位置更精确的定位。     

三维激光扫描技术在船体建造中的应用

通过将采用三维激光扫描仪测量系统测量得到的数据与采用全站仪测量系统测量得到的数据相比较,验证三维激光扫描仪测量系统的测量精度能达到船体建造精度的要求。三维激光扫描仪测量系统对船体分段制造和分段总组的测量结果表明,该系统的测量效率远高于全站仪测量系统,在船体建造精度控制方面具有重要的推广意义和应用价值。     

虚拟现实技术在自主水下机器人避障模拟中的应用

当前研发的自主水下机器人避障数据获取难度较大,导致避障精准度降低,因此研究了虚拟现实技术在自主水下机器人避障模拟中的应用。采用声呐探测技术对不同水域的水下环境数据进行采集,通过虚拟现实技术将采集的声呐数据转换为三维场景。利用SOV视觉算法对三维场景避障数据进行分析与计算,根据分析结果对自主水下机器人避障算法进行修正,从而完成自主水下机器人避障模拟。通过仿真实验,采用传统避障方法与提出模拟方法进行避障精准度测试,通过数据证明提出研究的有效性。     

消除水下环境压力影响的措施与研究现状

在分析水下环境压力对水下液压系统产生影响的基础上,说明了对水下设备液压系统进行压力补偿的必要性,综述了当前水下设备的液压系统以及压力补偿的研究现状,分析了传统压力补偿器的利与弊,提出了水下液压系统的两种类型,建议采取不同的补偿方法,并阐述了压力补偿的主要研究方向。     

基于激光三维成像技术的长江深水打捞视频方法

提出了一种在长江内河深水打捞中实现激光视频的技术方法,理论上可以实现水下三维图像实时传输,并将目前普通光源照明距离提高到10m量级,结合声纳技术实现长江三峡库区较大水深三维可视探测和高效、精确打捞。