【摘 要】
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为了开发海洋资源,寻找能源、矿产以及生物资源等,人类利用自治水下航行器(AUV)进行海洋勘探。水下滑翔机作为一种新型的自治水下航行器,具有成本低、航程远、下潜深、航行时
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为了开发海洋资源,寻找能源、矿产以及生物资源等,人类利用自治水下航行器(AUV)进行海洋勘探。水下滑翔机作为一种新型的自治水下航行器,具有成本低、航程远、下潜深、航行时间长、具有自主导航能力等特性,通过挂载不同类型的传感器,成为海底观测平台中不可或缺的一部分。本文研究水下滑翔机能耗与滑行状态的关系,提出一种能耗最优的组合航行算法,研发数据处理系统,为航行提供准确的参数,通过实验测试系统的性能。研究表明,滑翔机以最小阻力姿态航行,转弯半径尽可能小,每次下潜深度尽可能大,则能耗最低。根据确定的航行任务,通过GPS获得起始经纬度,给定目标点的经纬度,结合罗盘测得的偏航角,明确起始航向。滑翔机先做螺旋运动调整航向,然后在垂直纵剖面做锯齿形运动。每次下潜上浮后在水面通过GPS纠正航向,以逐渐纠偏的方式逼近目标点。数据处理系统由上下位机两部分组成,采用检错重发的通信机制。上位机功能包括参数设置、操作保护和数据处理,下位机的功能包括系统自检、数据处理、运动部件调试、航行任务规划和应急处理。实验验证了数据处理系统的性能满足要求,滑翔机的钛合金外壳和天线防水外罩耐压大于2.4MPa,尾翼轴的动静密封可靠,并测得电机的最佳工作状态。同时,测试了可控参数——重块偏移量和净浮力,对航行的俯仰角和垂直分速度的影响。
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