AUV电磁导引回坞系统研究与设计
发布时间：2021-11-19 11:50
自主水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）是一种自治性强、机动性高的水下无人航行器。作为海洋空间探测器,AUV是组建自主海洋采样系统、沿海监测系统、军事作战系统等水下网络系统的重要组成部分。通过与水下接驳站对接,可为AUV提供能源供给和数据传输,而回坞导引技术是确保AUV与水下接驳站顺利对接的前提。针对近端回坞中光学导引易受海水清晰度和声学导引实时性低及精度差的问题,设计了一种AUV电磁导引回坞系统。该系统主要由磁标、三轴搜索线圈传感器、电磁导引解析系统和AUV主控系统组成。通过建立发射线圈参数与磁标有效磁矩的关系,分析获得线圈匝数和线径的优化参数,实现了对磁标性能的提升。为适应AUV内部有限空间,对三轴搜索线圈传感器的磁芯结构和可变参数进行了优化设计,在减少体积的同时提高传感器的灵敏度,增加了导引距离。根据低频电磁信号传播特性,设计了基于数字正交锁相放大器的自动可变增益电磁导引解析系统,获得导引偏转角,该设计简化了系统整体硬件的复杂度。AUV主控系统提供了回坞过程中所需的动力和航向控制,根据导引偏转角,通过PID控制舵机和结合辅助转向器的运动...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２平台式对接系统??
杭州电子科技大学硕士学位论文外研究现状??ＵＶ对接系统研究现状??ＡＵＶ对接系统的研究可以追溯到上世纪９０年代［５－６］，根据ＡＵＶ和对接中水下接驳站的形式可分为三类，捕捉式对接、平台式对接和包容式对式对接形式??式对接是在ＡＵＶ前端安装捕捉装置，捕捉对接设备的绳索、杆类等导向导引方向限制，对周围环境要求低，对接可靠性较高。缺点是对接站结对ＡＵＶ有较大改动。对于该种对接形式，具有代表性的是Ｏｄｙｓｓｅｙ?ＩＩ型⑶，它是由美国Ｗｏｏｄｓ?Ｈｏｌｅ海洋研宄所和ＭＩＴ海洋实验室共同研制中归航信标引导ＡＵＶ靠近对接站，当ＡＵＶ前部捕捉装置接触到定位杆连接到ＡＵＶ内部装置，完成对接。??—
包容式对接采用导向罩机械结构，导向罩对ＡＵＶ有导向作用，使得ＡＵＶ进入其内部实??现对接。Ｗｏｏｄｓ?Ｈｏｌｅ海洋研宄所研制出的２代ＲＥＭＵＳ型ＡＵＶ对接系统装置［１｜］，就釆用了??该方式对接装置，如图１．３所示，它由圆柱型坞站和锥形引导口组成，超短基线引导ＡＵＶ回??归，并用水密电连接器进行充电和数据传输。美国蒙特利海洋系统研宄所研制的ＢｌｕｅｆｍＡＵＶ??对接系统［１２］，如图１．４所示，它采用了直径为５４厘米圆锥形导向罩。相比上述两种对接形式，??包容式对接装置结构相对简单，由于导向罩具备了引导和保护作用，避免ＡＵＶ对接时发生??剧烈碰撞，破坏设备，若扩大导向罩可提高作用范围，减低对接难度，提高成功率。??ｍｍ??图１．３?ＲＥＭＵＳ?ＡＵＶ包容式对接装置?图１．４?Ｂｌｕｅｆｍ?ＡＵＶ包容式对接装置??１．２．２?ＡＵＶ导引技术研究现状??导引技术是引导ＡＵＶ进入指定对接装置，导引技术的种类依据ＡＵＶ采用的对接导引传??感器原理不同而划分，现阶段ＡＵＶ对导引接传感器有三种：声学传感器、光学传感器和电??磁传感器［１＼相应的ＡＵＶ导引技术有声学引导、光学引导和电磁导引。??（１）声学导引??声学导引基于声学定位原理，声学定位系统在上世纪７０年代就出现了单波束声呐，单波??束声呐系统中的发射器发射声脉冲
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于zigbee的压力传感器数据采集系统设计[J]. 康婷霞. 电子世界. 2018(22)
[2]基于动态条件下压力传感器的嵌入式血压测量系统设计[J]. 梅紫萍,耿杰,黄艺. 现代电子技术. 2018(21)
[3]星载感应式磁力仪前置放大电路的研究与进展[J]. 许明,王先荣,王鹢. 真空与低温. 2018(05)
[4]增量式PID和位置式PID算法的整定比较与研究[J]. 王祎晨. 工业控制计算机. 2018(05)
[5]基于FPGA的高精度水下对接声导引技术[J]. 赵旭,陈亚林,张奎. 水下无人系统学报. 2018(01)
[6]无人水下航行器的发展现状与关键技术[J]. 王童豪,彭星光,潘光,徐德民. 宇航总体技术. 2017(04)
[7]弱磁测量传感器的发展与应用[J]. 银鸿,杨生胜,郑阔海,文轩,庄建宏,王俊. 真空与低温. 2017(05)
[8]UUV水下定位方法的研究现状与进展[J]. 严浙平,王璐. 哈尔滨工程大学学报. 2017(07)
[9]增量式PID控制在连续加工精度控制中的应用[J]. 刘国平,沈南燕,喻志响. 精密制造与自动化. 2016(03)
[10]基于超短基线的AUV自主对接流程及算法[J]. 赵朝闻,张淞,李辉. 鱼雷技术. 2016(03)
硕士论文
[1]锰锌铁氧体和M型锶铁氧体的制备及磁性能调控[D]. 李昕.安徽工业大学 2018
[2]时间序列沉积物捕获器控制系统的研制[D]. 盛旭锋.杭州电子科技大学 2017
[3]无线/有线数据传输的现场多路数据采集器的研究与实现[D]. 孔玉英.西安电子科技大学 2015
[4]基于CAN组网的深海中深孔钻机测控系统研制[D]. 袁清博.杭州电子科技大学 2015
[5]提高1J85坡莫合金软磁性能的工艺研究[D]. 白涛涛.西安建筑科技大学 2014
[6]飞航导弹舵机数字化伺服控制系统的设计与开发[D]. 毕晔.电子科技大学 2012
[7]低频交变磁场测量技术研究及仪器开发[D]. 宫延伟.上海交通大学 2010
本文编号：3504977
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２平台式对接系统??
杭州电子科技大学硕士学位论文外研究现状??ＵＶ对接系统研究现状??ＡＵＶ对接系统的研究可以追溯到上世纪９０年代［５－６］，根据ＡＵＶ和对接中水下接驳站的形式可分为三类，捕捉式对接、平台式对接和包容式对式对接形式??式对接是在ＡＵＶ前端安装捕捉装置，捕捉对接设备的绳索、杆类等导向导引方向限制，对周围环境要求低，对接可靠性较高。缺点是对接站结对ＡＵＶ有较大改动。对于该种对接形式，具有代表性的是Ｏｄｙｓｓｅｙ?ＩＩ型⑶，它是由美国Ｗｏｏｄｓ?Ｈｏｌｅ海洋研宄所和ＭＩＴ海洋实验室共同研制中归航信标引导ＡＵＶ靠近对接站，当ＡＵＶ前部捕捉装置接触到定位杆连接到ＡＵＶ内部装置，完成对接。??—
包容式对接采用导向罩机械结构，导向罩对ＡＵＶ有导向作用，使得ＡＵＶ进入其内部实??现对接。Ｗｏｏｄｓ?Ｈｏｌｅ海洋研宄所研制出的２代ＲＥＭＵＳ型ＡＵＶ对接系统装置［１｜］，就釆用了??该方式对接装置，如图１．３所示，它由圆柱型坞站和锥形引导口组成，超短基线引导ＡＵＶ回??归，并用水密电连接器进行充电和数据传输。美国蒙特利海洋系统研宄所研制的ＢｌｕｅｆｍＡＵＶ??对接系统［１２］，如图１．４所示，它采用了直径为５４厘米圆锥形导向罩。相比上述两种对接形式，??包容式对接装置结构相对简单，由于导向罩具备了引导和保护作用，避免ＡＵＶ对接时发生??剧烈碰撞，破坏设备，若扩大导向罩可提高作用范围，减低对接难度，提高成功率。??ｍｍ??图１．３?ＲＥＭＵＳ?ＡＵＶ包容式对接装置?图１．４?Ｂｌｕｅｆｍ?ＡＵＶ包容式对接装置??１．２．２?ＡＵＶ导引技术研究现状??导引技术是引导ＡＵＶ进入指定对接装置，导引技术的种类依据ＡＵＶ采用的对接导引传??感器原理不同而划分，现阶段ＡＵＶ对导引接传感器有三种：声学传感器、光学传感器和电??磁传感器［１＼相应的ＡＵＶ导引技术有声学引导、光学引导和电磁导引。??（１）声学导引??声学导引基于声学定位原理，声学定位系统在上世纪７０年代就出现了单波束声呐，单波??束声呐系统中的发射器发射声脉冲
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于zigbee的压力传感器数据采集系统设计[J]. 康婷霞. 电子世界. 2018(22)
[2]基于动态条件下压力传感器的嵌入式血压测量系统设计[J]. 梅紫萍,耿杰,黄艺. 现代电子技术. 2018(21)
[3]星载感应式磁力仪前置放大电路的研究与进展[J]. 许明,王先荣,王鹢. 真空与低温. 2018(05)
[4]增量式PID和位置式PID算法的整定比较与研究[J]. 王祎晨. 工业控制计算机. 2018(05)
[5]基于FPGA的高精度水下对接声导引技术[J]. 赵旭,陈亚林,张奎. 水下无人系统学报. 2018(01)
[6]无人水下航行器的发展现状与关键技术[J]. 王童豪,彭星光,潘光,徐德民. 宇航总体技术. 2017(04)
[7]弱磁测量传感器的发展与应用[J]. 银鸿,杨生胜,郑阔海,文轩,庄建宏,王俊. 真空与低温. 2017(05)
[8]UUV水下定位方法的研究现状与进展[J]. 严浙平,王璐. 哈尔滨工程大学学报. 2017(07)
[9]增量式PID控制在连续加工精度控制中的应用[J]. 刘国平,沈南燕,喻志响. 精密制造与自动化. 2016(03)
[10]基于超短基线的AUV自主对接流程及算法[J]. 赵朝闻,张淞,李辉. 鱼雷技术. 2016(03)
硕士论文
[1]锰锌铁氧体和M型锶铁氧体的制备及磁性能调控[D]. 李昕.安徽工业大学 2018
[2]时间序列沉积物捕获器控制系统的研制[D]. 盛旭锋.杭州电子科技大学 2017
[3]无线/有线数据传输的现场多路数据采集器的研究与实现[D]. 孔玉英.西安电子科技大学 2015
[4]基于CAN组网的深海中深孔钻机测控系统研制[D]. 袁清博.杭州电子科技大学 2015
[5]提高1J85坡莫合金软磁性能的工艺研究[D]. 白涛涛.西安建筑科技大学 2014
[6]飞航导弹舵机数字化伺服控制系统的设计与开发[D]. 毕晔.电子科技大学 2012
[7]低频交变磁场测量技术研究及仪器开发[D]. 宫延伟.上海交通大学 2010
本文编号：3504977
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