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AUV介绍日期: 2014-06-11 总浏览:

  北京时间4月14日17时,美国的bluefin21蓝鳍金枪鱼水下无人自治潜器(简称AUV)即将入水,展开对失事的马航MH370可能坠毁海域的水下搜索,这也标志着通过黑匣子搜索仪寻找黑匣子主动发出的声信号行动告一段落。从被动的听,到主动的看,这篇文章来浅入浅出的介绍一下AUV,帮助大家了解这种设备是如何工作的,对这次搜救能起到一个什么作用。

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  看着像不像鱼雷,这就是bluefin21,最近新闻里总提到的蓝鳍金枪鱼,可惜不能吃……
  水下无人自治潜器AUV,全称是Autonomous Underwater Vehicle,也经常被叫做UUV,Unmanned Underwater Vehicle,看到没,和无人机UAV只差一个单词,所以大家把它看做是水下的无人机还是比较接近事实的。


  无人机

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  无人机(水下的……不会飞)

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  Bluefin21是一种典型的AUV外形,圆形截面,长得像鱼雷一样直直的,加拿大的Explorer也类似,如下图:
这个更像潜艇有木有……

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还有这样的纺锤形:

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  能在3、4000米水深航行的AUV都是家族里的大家伙了,体长一般4米起,像Bluefin21有5米长。在水下航行的速度,最快有5节左右的,也就是9公里每小时的样子,一般使用电池供电,电机推进。一次下潜的工作时间也受电池容量限制,20多个小时比较常见,还可以通过可扩展的电池仓增加续航能力。依靠安装在周围的水平和垂直舵控制航向(和潜艇很像)。通常加装了各种设备的AUV通常通过浮体材料和压载物,调整到和海水比重接近的状态,可以通过抛弃压载物紧急上浮(比如失去动力或者通信的时候)。
  大家可能会问,为什么很多海洋设备都是黄色的,这个其实很简单:醒目。要知道在波浪起伏的宽阔海面找一个几米大的东西是很辛苦的……
AUV上搭载的设备主要分为两个大类,一是保障自身航行的导航定位系统和控制设备,二是用于执行特定任务的工作负载,也叫mission payload。
  一个典型的深水AUV导航定位设备包括且不限于如下一些:

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•INS惯性导航系统:主要是水下用
•GPS全球定位系统:水面校准用
•DVL多普勒计程仪:水下速度传感器,通过多普勒效应计算潜器与水体的相对速度
•深度传感器:测量和海面之间的距离
•高度传感器:测量和海底之间的距离
•姿态传感器:感知自身的前俯后仰
•水下声学定位系统:典型的有USBL超短基线定位系统
•前视下视避碰声呐:装在头部,类似于汽车的前置泊车雷达
•声学通信机:用于水下和母船通信,由于声信号的带宽有限,通常只用于收发指令汇报状态,具体的勘测数据在回收到母船之后通过数据接口直接下载
•卫星和无线电通信机:用于水面通信
任务负载是AUV作业的武器,好的底盘也需要趁手的火炮,根据不同的调查任务,主要有以下类型:
•温盐深仪CTD:普遍用于水文调查
•侧扫声呐Side Scan Sonar:海底目标搜索,搜索范围在潜器两侧数百米宽
•合成孔径声呐Synthetic Aperture Sonar:侧扫声呐的进化版,精度和宽度都大大提高
•多波束声呐:海底地形测绘,搜索潜器正下方
•浅地层剖面仪Subbottom Profiler:可以侦测浅埋在底质中的物体
•水下摄像头和照明灯:当然是拍照片和视频用的,不过受海水影响,看不了多远
这次飞机残骸的搜索,最有用的是合成孔径声呐,下水的AUV装备的应该也就是这个:
效果看着不错吧,虽然是理想状态

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下图好像是我国自己的,这个精度找飞机残骸还是够了

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好了,万事俱备要下水干活了
下水之前要充好电,检查好各种设备,把任务指令输入到控制计算机里

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首先要从母船下水,一般是用吊机放下去

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或者这样:

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入水之后需要先校准一下自己的位置,主要是用GPS。然后开始下潜,下潜过程并不是垂直向下或者一直向某个方向,而是原地螺旋式下降,在这个过程中不断进行水声定位校准和通信

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到达预定深度之后,就可以调整航向和姿态,向着目标区域进发了。由于侧扫声呐工作需要保持距离海底一定深度,同时保持稳定的姿态和速度,所以AUV的优势就在于此。水面船只拖着的声呐在控制姿态和航向方面很有难度,海水越深,拖缆越长,天气越差,扰动越大,最后扫测的数据一塌糊涂……

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最后上浮,在预定地点回收

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这种导轨式回收更安全方便,对海况的适应能力更强

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有朋友会问浮上来找不到怎么办,没关系,AUV会配备水面无线通信定位设备,还有频闪灯用于目视搜索。
捞上来第一当然是读取数据,通过软件拼出海底图像
这是一条船……

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大家就像航拍读图一样从数据中找啊找,同时给AUV充电,准备下次作业。
基本就这些了,希望这次搜索顺利。

(文章来源:苏州桑泰市场部)