西工大“领航者”深海智能光学导引装置及系统首次完成海试验证 - 深海探测航行器

“领航者”深海智能光学导引系统完成首次海试

, m+ @1 c0 z* j5 D/ }

近年来,随着我国对海洋资源开发利用的重视与日俱增,深海探测与开发已上升为国家战略。为实现深海关键装备的自主可控,西北工业大学联合中国科学院西安光学精密机械研究所等单位,集结了一批海洋探测领域的顶尖科研力量,共同开展了“领航者”深海智能光学导引系统的研制。该系统集成了多项原创性核心技术,可为深海智能潜器提供高精度的导航定位能力。

在自然资源部北海海洋技术中心,“领航者”深海智能光学导引系统顺利完成了首次海上验证试验。这次海试可谓牵动全身,科研人员提前半年便开始制定详尽的试验方案,并反复推敲每个环节,生怕出了差错。果然,他们的周密部署和细致准备并未白费,整个海试过程非常顺利,各项指标均达到了预期目标。在近海深水区域,系统成功捕捉到导引信号,实现了对回收站三维位置的高精度测算。与此同时,它还向潜航器传输导航信息,精确引导其航行航向。最终,潜航器如期与导引站顺利对接。

& k b5 C& m4 f3 [

这次海试的成功,标志着我国已掌握了深海智能光学导引的核心技术,实现了从全面依赖进口向自主创新跨过的重要一步。科研人员也松了一口气,因为他们清楚,一个成功的开始往往决定了事业的成败。接下来,他们将持续完善系统性能,以适应更复杂的深海环境。有了这套可靠的自主导航装备,我国深海探测航行器的作业效率和安全性必将大幅提升,为实现深海进入、深海探测、深海开发提供强大支撑。

0 o# {: I' l' W/ [( a$ R$ O4 u

系统实现导引站三维位姿的高速精准解算

“领航者”深海智能光学导引系统的一个最大亮点,就是实现了对导引站三维位置的高速精准解算。这主要得益于两项自主创新技术的运用。

+ f; w' F3 G4 u0 l$ h! _

首先,研究团队自主设计了一种面阵探测器,它由高灵敏度的多象限光电探测单元构成,可在极短时间内捕捉到导引灯发出的光学信号,并转换为电信号进行高速处理。这种面阵结构大大提升了系统的检测范围和动态响应速度。测试结果显示,它的探测频率可达1000赫兹,是传统技术的10倍以上。

5 ~0 l6 ~+ m# E* x a k

其次,研究人员开发了一套智能导引算法,可对大量探测数据进行融合计算,构建出导引站的三维方位模型。这套算法经过多次海试优化,运算速度已能满足实时动态追踪的需求。在复杂环境下,它还能有效滤除噪声干扰,确保输出结果的精度。

在海试中,系统获取导引站信号后,面阵探测器快速捕捉光强分布,智能导引算法则在毫秒级内计算出导引站的空间方位,并以每秒50帧的频率输出结果,实现了导引过程的“显影式”闭环控制。这为潜航器的精确导航与对接提供了坚实基础。

( n- s) ]% k3 i; a- l. a

整个解算过程可靠、高效、智能,标志着我国在这一领域与国际先进技术接轨。随着算法和传感器性能的持续提升,系统的导引精度有望达到厘米级。届时,在复杂环境下的精确对接不再是难题。

" c) e1 @) z8 e0 T

海试验证系统性能,助力我国深海探测与开发

在首次海试中,“领航者”系统完成多个重要验证目标,全面检验了其工作性能,为我国深海探测装备提供了有力保障。

. }$ [+ u0 I" z8 o9 Q) S

首先,研究团队选择了我国北部近海的深水区域开展实海试验。这里水深超过1500米,是典型的深海环境。为全面验证系统鲁棒性,试验针对不同的气象、流速条件进行了多次重复。结果表明,在各种复杂环境下,系统均能稳定工作,成功获取导引站信息,实现了预定的导引与对接。这充分验证了系统适应深海恶劣环境的能力。

9 J* X. e6 K( g G/ F0 y

, _6 v& Z: e3 W; ^# M% D: l) I

其次,这套系统成功运用了自主研发的高频多象限测角技术方案,该技术可实现毫秒级的高动态光强探测与定位,大幅提高了实时性和抗干扰能力。多次海试表明,这种技术可靠性很高,获取的导引站信息准确性优于已有技术一个数量级。这标志着我国在该领域实现了重大突破。

; E( A/ s$ p- w7 b

再者,整套系统采用完全自主可控的技术方案,对深海智能导引实现了“两步走”。第一步,研制能够适应深海环境的关键器件;第二步,开发智能算法进行信息处理。这样不仅确保了技术可控,也使系统性能大幅提升。

% w$ L5 N2 ~% g1 c1 h; ~2 c

可以说,通过这次海试的全面验证,“领航者”智能导引系统已经基本成熟,为我国深海器件的自主化提供了有力支撑。接下来,研究团队将继续改进系统,以适应更深更复杂的应用需求。有了这一战略性装备,我国深入探测和开发深海的进程必将加快,为实现深海强国目标添加重要一笔。

/ p. H N4 g5 g$ |/ V7 E, I . E4 F% N9 I& T0 |; N 1 N; S, r* [9 j# r