用于目标检测和精确定位的水下机器人视觉系统

基于目标检测和精确定位的ＡＵＶ（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ）视觉系统是水下智能机器人感知水下环境信息、进行自主作业的关键技术。本文着重介绍了视觉系统的工作原理、模块结构、特征提取和目标检测与定位算法。最后给出了仿真试验结果,以说明系统工作的有效性和实用性。     

弹塑性结构水下爆炸相似律研究

为实现将缩比模型在遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的动响应特性结果推广到预测原型结构,根据相似理论,讨论了水下爆炸冲击波载荷相似率,并推导了弹塑性结构遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的完全几何相似律。以典型舰船板架结构为研究对象,设计若干数值算例,结果表明缩比模型与原型结构之间的能量、运动响应和应力响应吻合较好,说明满足该相似率的缩比模型能够准确预测原型结构遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的动响应特性,验证了该相似律的实用性。     

复杂环境下大型块石混凝土拱桥爆破拆除

待拆除桥梁为块石混凝土拱桥,桥面宽23.5 m,桥梁全长198 m,周边存在多处民用建筑、医院以及军用雷达等,环境较为复杂。为保证大桥顺利拆除,设计采用“逐跨分段逐孔延时精确控制爆破技术”：利用“深孔浅孔相结合”的方式,在桥墩处钻凿垂直深孔,在拱脚以及拱顶处钻凿垂直浅孔,针对不同尺寸、材料的爆破部位选择不同的爆破参数,以此破坏大桥各跨的关键承重部位,同时使得大桥不同部位分批垮落,将爆破与塌落振动等有害效应控制在安全范围内;采用竹笆、悬挂以及毛竹帘对桥梁爆破部位进行防护,有效降低了飞石距离,确保了周边建（构）筑物的安全。     

水下机器人近水面横摇运动的解耦控制

水下机器人在近水面低速航行时,为了有效克服海浪干扰的作用,提高水下机器人横摇控制的性能,依据解耦控制理论和零航速减摇鳍的工作原理,在水下机器人水平面运动耦合模型的基础上运用解耦控制方法进行横摇控制.该方法将水平面运动耦合模型分解为横荡、横摇和艏摇三个子系统进行分析,根据期望性能指标配置横摇子系统模型的极点,并将均方差最小线性递推滤波算法引入到状态信号的反馈通路中.通过对各种海情下水下机器人的横摇运动姿态进行仿真,结果表明:该解耦控制方法可应用于水下机器人近水面横摇运动的控制,其控制结果良好.     

GPS-RTK技术在防波堤施工水下地形测量中的应用分析

GPS-RTK技术能够以cm级精度实时提供三维坐标,理论上认为可以用其进行无验潮测量。本研究分析应用GPS-RTK方法进行水下地形测量的优缺点,并指出应用该技术的注意事项。通过工程实例,验证该方法的可行性,并介绍对该测量技术的改进方法。     

水运工程水下振动台的应用研究与进展

在充分了解国内外地震对水工建筑物危害程度及水下振动台应用现状的基础上,分析了水下结构物抗震设计计算与结构抗震物理模型试验的差异,阐述了在交通行业建设大型水下振动台的必要性和重要性,明确了建设水下振动台需要解决的关键技术问题,对水下振动台应用前景进行了分析。     

水下定位系统误差分析

通过对水下定位系统的误差来源、误差控制方法和多个设备之间的数据融合过程中的误差表现进行分析,探讨各种误差因素的影响,提出提高水下定位精度的措施,指出在应用中应合理进行误差分配,控制显著误差,以达到最佳测量结果。     

Protective effect of polymer coating on the circular steel plate response to near-field underwater explosions

To understand the intrinsic strong interaction between the soft coating and near-field underwater explosion, a series of comparative live fire tests are implemented. Nine steel circular plates with three configurations (i.e. rubber coated plate, foam coated plate and bare plate) are tested using 1.5 g PETN detonator. The stand-off between the plate center and explosive charge is ranged from 3.41 to 1.14 times of the maximum bubble radius. The transient strain history of the plate and acceleration history of the metal base fixture are monitored. The whole explosion process including local cavitation and bubble motion is recorded by an APX-RS high speed camera. Test results show that the compressibility of coating layer is the dominative factor that controls its protective performance in the shock wave loading phase. The more compressible foam coating distinctly reduce the shock wave intensity by local cavitation before enters the densification phase, while the explosion bubble shape and even the direction of water jet can also be changed. But the attenuation performance in the bubble loading phase is not as optimistic as that in the shock wave phase because more deformation space is required while the core has often entered the densification phase.     

机械和螺旋桨振动噪声作用下的物探船水下辐射噪声数值预报

探讨了考虑机械噪声和螺旋桨噪声共同作用下物探船水下辐射噪声有效计算方法,采用基于结构有限元-声学边界元的声固耦合模式直接一体化计算水下总辐射噪声级。建立了某物探船整船三维结构有限元模型以及流体声学边界元模型。在船体总振动响应分析基础上,将螺旋桨噪声以点声源的形式与机械振动源同时输入到统一声学环境中求解,对物探船水下辐射噪声进行数值预报,给出了物探船辐射噪声指向特性,并比较了两类噪声源一体化计算方法与直接叠加合成方法在物探船水下辐射噪声计算结果的差异。研究表明,采用机械噪声与螺旋桨噪声直接叠加合成总辐射声级的方法在工程精度上可接受,但一体化计算是更合理的处理方式。     

离岸深水构筑物的自动监测新方法

目前水运工程建设距离陆地越来越远,水深也越来越大。离岸深水构筑物的监测受网络信号覆盖范围、恶劣天气、施工等干扰,一直无法很好地实现既实时又方便的数据采集。文中介绍了一种新的自动监测方法,该方法包括监测传感器、自动采集系统、水下无线传输系统和数据处理系统。工程实践证明,该方法能实时、可靠地得到离岸深水构筑物的监测数据,可供类似工程借鉴。