Application of A* algorithm for real-time path re-planning of an unmanned surface vehicle avoiding underwater obstacles

This paper describes path re-planning techniques andunderwater obstacle avoidance for unmanned surface vehicle （USV）based on multi-beam forward looking sonar （FLS）. Near-optimalpaths in static and dynamic environments with underwaterobstacles are computed using a numerical solution procedure basedon an A algorithm. The USV is modeled with a circular shape in 2degrees of freedom （surge and yaw）. In this paper, two-dimensional（2-D） underwater obstacle avoidance and the robust real-time pathre-planning technique for actual USV using multi-beam FLS aredeveloped. Our real-time path re-planning algorithm has beentested to regenerate the optimal path for several updated frames inthe field of view of the sonar with a proper update frequency of theFLS. The performance of the proposed method was verifiedthrough simulations, and sea experiments. For simulations, theUSV model can avoid both a single stationary obstacle, multiplestationary obstacles and moving obstacles with the near-optimaltrajectory that are performed both in the vehicle and the worldreference frame. For sea experiments, the proposed method for anunderwater obstacle avoidance system is implemented with a USVtest platform. The actual USV is automatically controlled andsucceeded in its real-time avoidance against the stationary underseaobstacle in the field of view of the FLS together with the GlobalPositioning System （GPS） of the USV.     

深水区软体排搭接检测方法的试验性研究

针对航道整治工程中深水条件对软体排搭接检测的影响,分析了目前工程上通用的GPS、潜水摄像法在实际应用中的优点和不足。通过对侧扫声纳技术开展改进试验,研究出能快速、实时、量化检测软体排搭接的新方法。为深入研究软体排搭接检测提供了重要参考和新的方向。     

德国声纳技术发展100年

德国是世界上潜艇建造的主要国家，在100年中以阿特拉斯公司为中心的声纳研制技术人员取得了一系列的成果，根据该公司皮得．维勒教授近期所做的报告及相关资料编译。     

潜艇首部声呐平台区低频自噪声预报方法

介绍一种潜艇首部声呐平台区低频（10Hz～500Hz）自噪声预报方法。采用有限元软件ANSYS求出声呐平台区结构在外力或声激励下，每部分结构的均方速度。然后根据各部分结构形式的特征，采用各自适合的经验公式求取其辐射系数。如果部件进行了声学处理，还应该再考虑阻尼材料影响因子。最后分别确定各部分结构的辐射声压，合成为平台区自噪声。本方法比较实用，分析结果对平台区结构声学设计、声学材料选型和布置形式具有指导作用。     

声纳和浅剖在渤西管线物探调查中的应用

油气管线的埋深、裸露、悬空直接影响油田和安全生产。介绍了声纳和浅剖在管线物探调查中的使用方法和调查程序 ,并进行分析总结 ,对管线的下一步保护提出了一些针对性的结论和建议。     

舰艇球鼻首金属导流罩的结构声学设计

针对舰艇球鼻首为声呐服务的主要功能,为提高其透声性能,对新型金属双壳导流罩的声学设计进行研究。研究从金属单层板和双层板的透声基本原理开始,通过计算和试验分析双层平板的透声状况,并选取钛合金材料作为新型导流罩的建造材料,用理论公式和有限元建模两种方法计算整体球鼻首的透声状况。为保证真实性能,建造实体模型对其进行了试验验证。通过此项研究验证了这种双壳结构的金属球鼻首导流罩具有良好的透声性能,实验结果满足声呐的工作要求。     

拖曳阵鱼雷报警声纳测向精度试验方法

针对水面舰船拖曳阵鱼雷报警声纳测向精度试验问题,提出了选取两种不同目标的试验方法。对比分析了两种试验方法的优缺点,定量分析了试验目标定位精度和试验样本量要求,对试验方法进行了优选,基于科学性、合理性、贴近实战的原则,提出了两种试验方法联合使用的综合试验方法,可为后续鱼雷报警声纳测向精度试验设计和实施提供借鉴。     

绞吸挖泥船疏浚实时测量技术的研究与应用

测量是疏浚施工的重要组成部分,是确定施工方案、控制和检验施工质量的主要依据。传统的疏浚测量无法由挖泥船自身完成,存在成本高、周期长、时效性不强等问题。文章主要研究根据船舶结构和施工特点,在绞吸挖泥船上增设实时测量系统,实现船舶疏浚施工与工程测量同步,同时完成施工浚前、浚中和浚后水深数据的测量,结合软件运算实现施工质量的实时控制,达到指导施工、提高施工质量的目的。     

水下三维声纳目标在线运动监测与识别

随着声学探测在海洋资源开发中的广泛应用,水声成像技术已成为水下目标监测的重要手段,文章提出了一种基于三维声纳技术的在线运动目标识别方法。通过对三维声学图像进行网格搜索和三角面片连接,进行单帧三维声学图像的多层实时重建,实现单帧图像内目标的重建、聚类与标示。结合GPS定位仪和姿态仪信息,修正位移和姿态变化引起的运动误差,利用反向投影和最近点搜索方法查找相邻图像帧之间两两匹配的控制点对,进行相邻图像帧的快速配准。根据配准矩阵将相邻图像帧的的各个目标转换到同一全局坐标系中,提取有效的声学目标特征变化相对值,并评估特征权重,实现相邻图像帧之间运动目标的在线检测与识别。通过室内水池和湖试实验,结果表明该方法能有效地实现三维声学图像在线运动目标实时识别。     

综合物探在海底管线调查中的应用

本文以工程实例为基础,探讨声纳侧扫、海洋磁力、声学探测和浅地层剖面法等多种手段在管线调查工程中的应用思路及方法,总结了各种手段的优缺点,以及各种手段的优缺点互补性。