【儀表網(wǎng) 行業(yè)應(yīng)用】6月8日，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所主持研制的“海斗一號(hào)”全海深自主遙控潛水器，在馬里亞納海溝完成萬(wàn)米海試與實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用任務(wù)后，搭乘“探索一號(hào)”科考船載譽(yù)歸來(lái)。據(jù)悉，在本航次中，我國(guó)自主研制的DWS19-2慣導(dǎo)式方向波浪傳感器，為“海斗一號(hào)”深潛作業(yè)護(hù)航，提供了海面波浪環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)保障。而該慣導(dǎo)式方向波浪傳感器，核心硬件是國(guó)產(chǎn)工業(yè)級(jí)9軸慣導(dǎo)器件，采用的是我們熟知的MEMS慣性傳感器技術(shù)。
“海斗一號(hào)”布放，資料圖
據(jù)了解，這款DWS19-2波浪傳感器是基于MEMS慣性傳感元件的超小型、高精度慣性波浪測(cè)量系統(tǒng)，由中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所應(yīng)用海洋學(xué)實(shí)驗(yàn)室/西沙海洋環(huán)境觀測(cè)站工程師周峰華博士主持研制。其硬件系統(tǒng)及核心算法“一種捷聯(lián)慣導(dǎo)式測(cè)波方法與系統(tǒng)”已獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)。
DWS19-2波浪漂流浮標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，圖自中科院南海海洋研究所
從5月7日至21日，DWS19-2波浪傳感器在深潛器作業(yè)周邊海區(qū)多次開(kāi)展波浪現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)量，共獲取波浪數(shù)據(jù)360組，為“海斗一號(hào)”布放和回收的關(guān)鍵階段提供了海面波浪環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)保障。
據(jù)周峰華博士介紹，“海斗一號(hào)”在馬里亞納海溝完成萬(wàn)米海試與實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用任務(wù)，大下潛深度10907米，刷新我國(guó)潛水器大下潛深度記錄，同時(shí)填補(bǔ)我國(guó)萬(wàn)米作業(yè)型無(wú)人潛水器的空白。在高精度深度探測(cè)、機(jī)械手作業(yè)、近海底工作時(shí)間、聲學(xué)探測(cè)與定位、聲學(xué)通信作用距離及高清視頻傳輸?shù)确矫妫瑒?chuàng)造了中國(guó)潛水器領(lǐng)域多項(xiàng)第一。
DWS19-2波浪漂流浮標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，圖自中科院南海海洋研究所
據(jù)了解，該慣導(dǎo)式方向波浪傳感器于2018年研制成功，其核心硬件采用國(guó)產(chǎn)工業(yè)級(jí)9軸慣導(dǎo)器件，在上采樣數(shù)學(xué)姿態(tài)解算方法替代傳統(tǒng)波浪浮標(biāo)中的水平保持機(jī)械結(jié)構(gòu)，可很大程度上降低波浪浮標(biāo)的體積、重量，方便快速布放。其測(cè)量精度、設(shè)備體積、功耗等指標(biāo)均處于先進(jìn)水平。
目前，該傳感器已完成多次海上現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，波浪測(cè)量參數(shù)包括：平均波高、周期，1/3大波高、周期，1/10大波高，周期，大波高、周期，主波向，波浪功率譜及姿態(tài)信息等。該傳感器尺寸為4cm×4cm×3cm，在4Hz采樣頻率下功耗<0.7W，可方便安裝在漂流浮標(biāo)、Wave-Glider、波浪工程浮標(biāo)等低功耗無(wú)人平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)波浪現(xiàn)場(chǎng)的快速、機(jī)動(dòng)測(cè)量。
海試研究數(shù)據(jù)，圖自中科院南海海洋研究所
“受貿(mào)易戰(zhàn)、疫情等影響，近國(guó)外幾款同型波浪傳感器及其核心慣導(dǎo)器件出現(xiàn)價(jià)格大幅增長(zhǎng)、供貨周期無(wú)限延長(zhǎng)，甚至被列入對(duì)華禁運(yùn)名單等。”周峰華博士希望國(guó)內(nèi)波浪觀測(cè)研制的高校、企事業(yè)單位聯(lián)合起來(lái)，加強(qiáng)波浪測(cè)量技術(shù)交流、對(duì)標(biāo)先進(jìn)波浪測(cè)量指標(biāo)，提高國(guó)產(chǎn)波浪傳感器性能，促進(jìn)波浪測(cè)量設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。
另外，除上述慣性傳感器技術(shù)的先進(jìn)應(yīng)用外，“海斗一號(hào)”在國(guó)內(nèi)還利用全海深高精度聲學(xué)定位技術(shù)和機(jī)載多傳感器信息融合方法，完成了對(duì)挑戰(zhàn)者深淵深區(qū)域的巡航探測(cè)與高精度深度測(cè)量，獲取了完整的全海深剖面與深淵海底的溫鹽深、深度剖面洋流變化等數(shù)據(jù)資料，為研究深淵水團(tuán)特性的空間變化規(guī)律、深淵底層洋流結(jié)構(gòu)等，提供了寶貴的數(shù)據(jù)資料。
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