载人潜水器数据采集与监测系统

载人潜水器数据采集与监测系统

一、载人潜水器数据采集与监控系统(论文文献综述)

冷松[1](2021)在《大容积全海深模拟装置关键技术研究》文中指出伴随深海探测技术的发展,我国提出了走向深蓝的战略布局。深海潜水器及相关装备是进行深海科学研究、环境检测和探索开发的必要装备。随着深海潜水器技术的不断发展,深海环境模拟技术与装置在深海潜水器的试验验证、改进升级等工作中的重要性越来越凸显。2012年,我国自主研制的“蛟龙”号载人潜水器成功完成水下7000m海试,工作压强为70MPa,使我国成为继美国、法国、俄罗斯、日本之后世界上第五个掌握大深度载人深潜技术的国家。海洋最深处马里亚纳海沟深约11000m、压强高于110MPa,是对载人潜水器的极限挑战,但是目前国内已建成的深海高压模拟装置的容积不能满足全海深载人潜水器的试验需求,因此,为了满足国家对全海深环境探测的重大战略需求,实现开发深海、利用海洋,并完成深海复杂环境的高效勘探、科学考察,本文以大容积全海深模拟装置为研究对象,对其进行了结构设计、力学分析、安全性校核以及工作过程中的仿真模拟和试验验证,该深海高压模拟装置能够为载人球舱全海深开发与试验提供支持,也为大型全海深超高压模拟试验装置的进一步开发提供了理论及实践基础。论文主要进行了以下几方面研究:(1)基于全海深载人潜水器水下模拟实验需求参数,进行了我国首台大容积全海深模拟装置的总体方案设计,确定了模拟装置的基本结构形式及各部件的工作载荷,基于预应力结构的缠绕理论,进行了筒体和机架部件结构尺寸、预紧力和缠绕层的设计,为大容积全海深模拟装置及类似装置的设计计算提供了理论参考。(2)对大容积全海深模拟装置在钢丝缠绕工况下,进行了强度、刚度、稳定性的理论校核,提出了压力筒筒体应力分布的显式解析表达式。基于勃莱斯公式和筒体径向收缩方程计算了筒体的力学参数,并对筒体的刚度及稳定性进行了校核。对机架立柱的力学参数进行了计算,完成了对机架立柱强度、刚度及稳定性的校核。根据模拟装置的结构特征、理论安全性校核和操作可行性,确定了安全观测点在部件表面的位置。(3)进行了大容积全海深模拟装置无级变张力缠绕设计,结合钢丝缠绕过程,对压力筒和机架的受力情况进行了分析,得出了缠绕过程力的平衡及变形协调方程,在此基础上,计算了压力筒和机架钢丝缠绕的初始张力,并生成钢丝拉力数据用以指导生产。针对钢丝缠绕过程张力控制不精确的情况,提出了一种新型缠绕工艺,并建立了钢丝缠绕系统动力学模型及状态方程,提出采用鲸鱼算法整定PID参数(WOA-PID)的控制策略进行张力控制器设计,以提高钢丝缠绕张力控制精度。(4)建立了大容积全海深模拟装置的静力学及动力学有限元模型,进行了模拟装置在不同工况下的静力学、模态及瞬态动力学分析。通过静力学得到了预紧状态及工作状态下模拟装置的应力分布,分析了应力分布特点,得到了各观测点应变值,为后期现场应变测试实验提供了理论参考。通过瞬态动力学分析得到了不同压溃情况、不同球舱含水率下,球舱压溃对模拟装置的影响,得出了安全含水率范围及极限工况下主要部件的最大应力值,对载人球舱模拟加压试验过程中的装置安全性提供预测。(5)分析了大容积全海深模拟装置应变测试实验的技术难点,提出了相应解决方法,设计了测试实验的技术方案,搭建了相应的实验系统并完成了实验。实验数据结果表明,大容积全海深模拟装置的强度是满足要求的。对比分析实测数据与有限元数据,得出有限元数据与实测数据基本一致的结论,论证了本文对大容积全海深模拟装置有限元建模方法的准确性。

孙振宇[2](2021)在《深海原位伽马辐射环境探测谱仪研究》文中研究说明探索深海是21世纪一个热门话题。因为深海中蕴含着地球上大量宝贵的财富,比如包含金属矿产和海底油气的矿产资源,包含丰富海底生物多样性和基因资源的生物资源,以及探索地球构造和人类历史的其他资源。由于深海中大多资源都含有放射性伽马射线,利用伽马辐射探测器可以对不同深海资源进行识别、区分,这种探测方式对深海探索具有重要意义。传统深海伽马辐射探测采用的是非原位方式,定点采集样品后带回实验室分析,而原位探测比传统方式具有明显的优势。这种方式是将需要观察的信息与海洋真实环境结合,连续获取实时的数据,真实地反映海洋环境资源状况。传统原位环境伽马辐射探测谱仪一般分为固定式(在一个地方长时间探测)和移动式(利用移动工具在水下移动探测)。目前,国际上欧美等国家都做过一些深海伽马辐射探测的研究,取得了重要的研究成果,而国内在此方面尚处于空白状态。本论文将立足核物理实验中伽马探测技术,结合国际已有的水下伽马探测方法,针对深海特殊环境,面向深海不同平台,为了达到能够精细化探测放射性核素,也能够达到快速移动普查的效果,开展新型高分辨率和高效率的伽马探测关键技术的研究。本论文首先基于新型半导体(碲锌镉)探测器设计了高分辨率型伽马谱仪。由于碲锌镉探测器高能量分辨率,无需额外制冷,体积小等特点,通过蒙特卡洛仿真,对其不同厚度和不同排列方式的探测效率进行研究。随后根据探测器信号,设计了多通道电荷灵敏前方加上数字滤波的读出电子学方案。为适应海洋特殊环境,本文设计了层叠式谱仪内芯结构和钛合金胶囊外壳保护结构。最后对谱仪进行电子学测试和谱仪性能测试,测试结果满足需求。本论文基于闪烁晶体探测器设计了高效率型伽马谱仪。本论文对不同闪烁晶体,光电转换器和读出电子学方案以及结构设计进行研究。最后选择了两种方案进行设计。一种是基于一个3英寸NaI(Tl)晶体耦合光电倍增管,采用波形数字化信号采集的读出电子学设计方案。另一种是四个1英寸NaI(Tl)晶体耦合雪崩光电二极管,采用多通道电荷灵敏前方加数字滤波的读出电子学技术路线。并对两种技术路线设计相应的结构并开展了对应的电子学测试和谱仪性能测试。两种方案各有优缺点,但是测试结果均满足需求。最后选择了半导体伽马谱仪和多个小尺寸NaI(T1)晶体耦合雪崩光电二极管伽马谱仪选择下海实验。在下海实验前进行了能量刻度、剂量标定、水体模拟和温度变化等相关测试实验。最终两台谱仪随着深潜器进行了南海海试,海试结果表明系统工作稳定可靠,并获得有效的科学数据。

张勇,周宁,张福民,丁忠军,胡震,田赤英[3](2021)在《“深海一号”载人潜水器支持母船设计关键技术》文中进行了进一步梳理"深海一号"是中国第一艘为"蛟龙"号业务化运营提供支持保障的载人潜水器支持母船。文章从船型优化、支持保障能力及功能兼容性、电力推进系统谐波抑制、环境友好、水下辐射噪声、适居性等方面对该船在设计中面临的主要挑战及其解决方案进行了分析说明,并与国内外同类船舶进行了对比。结果显示,"深海一号"的各项主要指标均优于国内外典型同类船舶。

李博闻[4](2020)在《深海原位环境核辐射探测仪数据读出方法研究》文中研究说明21世纪是海洋的世纪。海洋面积占地球面积的70%,其中深海面积约占地球总表面积的49%,具有丰富的矿产资源、水体资源和生物资源,是人类资源的宝库。相关研究表明,深海沉积物、冷泉及热液喷出口活动、活性断层、地质构造活动等,均会产生明显的辐射异常,对深海原位核辐射情况开展研究不但有助于评估海底地质活动、生物生存环境、海底矿藏等重要资源,而且对于准确评估海洋污染状况,合理保护海洋环境等方面,都具有十分重要的意义。为增强我国在深海探测的实际能力,满足深海沉积、地质构造、辐射监测、生物环境等方向的迫切需求,需要开展高灵敏度深海原位环境核辐射探测装备的研究,包括晶体伽马探测仪,CZT伽马探测仪,散射型中子谱仪及瞬发俘获型探测仪四台谱仪。由于深海探测的特点,探测仪受到体积、重量、功耗、结构及通信带宽等限制,地面实验室核辐射探测的读出方案并不能直接用于深海探测,需要设计针对深海原位环境的读出方案。同时,为保证仪器设计接口的统一性,尽可能对读出电子学进行简化和复用,四台深海核辐射探测仪需要采用共用的读出技术路线。为开展深海原位环境核辐射探测仪的数据读出方法研究,本论文首先调研了国内外深海核辐射探测及其他领域核辐射探测的读出方法,并在归纳总结的基础上,设计了基于数字寻峰技术的数据采集和基于MODBUS总线数据上传的深海核辐射探测仪读出架构。为尽可能简化并复用探测仪的读出电路,本文利用模块化设计方法,将读出电子学按功能分为数据处理模块、共用接口模块及谱仪接驳模块。其中,共用接口模块为四台谱仪共用的部分,负责谱仪工作行为的整体控制及数据存储;谱仪接驳模块负责对谱仪科学数据的回读,并汇总到上位机,该模块支持多台谱仪设备数据的同时回读能力。进一步,本文针对深海核辐射探测仪的实际工作环境及运行方式,对探测仪的工作行为及数据协议进行了设计,并详细介绍了共用接口模块及谱仪接驳模块的电子学设计。在实验室条件下,本论文对共用接口模块及谱仪接驳模块进行了一系列相关测试,并搭建谱仪原型电路测试平台,完成了对谱仪的探测器和电子学联合测试。测试结果表明,谱仪各个模块均工作正常,该读出方案可工作于上位机控制实时采集能谱及脱离上位机的自主运行采集能谱并存储的方式,可在硬件不进行修改的条件下同时适配于载人深潜器与原位试验站的运行方式,并且有效的解决了由水下通信的低带宽带来的对能谱道数及事例率压缩的问题以及多谱仪同时读出的问题。

傅文韬[5](2020)在《载人潜水器-水下多平台信息交互技术研究》文中认为深海潜水器是海洋勘探中一个非常重要装备平台,它们可以装备着各类检测和采样设备潜入到深海或大洋底层,完成探测和采样等任务。现阶段我国深海探测装备众多,并且是由多家单位研制而成,这些单位在选取能源、信号、数据等接口时无统一定则,装备单一运行时并无不妥,但集中运行时存在接口不匹配、无法发挥最大能效甚至在某些频段存在相互干扰问题。无论是深海资源环境勘察研究还是深远海搜救等国家安全保障任务,均迫切需要载人无人不同类型水下移动平台协同作业,因此需要尽快开展多目标水下通用信息传输技术研究。本文针对上述现象开展载人潜水器-水下无人平台信息交互系统研究,主要工作如下:研究分析载人潜水器基本特征及其信息交互技术,为载人潜水器-水下无人平台信息交互系统中的声学系统设计打下基础;研究分析水下无人平台及其信息交互技术,为载人潜水器-水下无人平台信息交互系统中的光学和电磁学水下接驳系统设计奠定基础;通过上述研究发现现有交互技术都是针对潜水器与母船或者岸基的信息传输技术,水下无人平台与载人潜水器的信息交互技术还较为少见。开展载人潜水器-水下无人平台信息交互系统平台设计,在载人潜水器上搭载多种通信机,包括水声通信机,光信号发射接收器,电磁通信器,可满足与其他水下平台实现不同方式的通信;开展声学信息交互系统设计、光学信息交互系统设计和电磁学信息交互系统设计,将3种水下通信方式集成在一起,便于载人潜水器与水下无人平台的信息交互;开展信息交互系统软件设计,简化多源信息交互系统操作。进行光学信息交互系统地面试验和水下试验,验证光学通讯系统通讯效果,试验测得该LED光通讯系统在该混浊水域通讯的速度为120kbit/s,传输的最大通信距离为1.9m;进行电磁学信息交互系统地面试验和水下试验,改进了电磁线圈设计,使之更加适应实际应用条件,试验结果表明该系统在海水中传输速度为2200kbit/s,传输距离为31cm,表明通讯系统具备良好的通讯性能指标,较好的满足了基于载人潜水器与水下无人平台的通讯要求。

颜培男[6](2019)在《多航态海洋无人航行器浮力系统研制与试验》文中提出多航态海洋无人航行器采用水面航行与水下滑翔双模式实施对空中、水面、水下的多域监测任务。浮力系统是实现水下滑翔和水面切换的关键系统,其与多航态航行器航行特性、航态切换密切相关。本文基于模块化设计理念研制了一套具备水下滑翔液压驱动和水面海水压载调节功能的浮力系统,通过试验验证了系统方案合理性和工作可靠性。本文主要研究内容和研究成果为:(1)分析对比现有海洋航行器浮力调节方案的工作特点和性能优劣,提出多航态航行器浮力调节总体方案;建立了多航态航行器水下滑翔和水面航行力学模型并开展了影响航行特性的关键水动力研究,基于计算流体力学方法开展航行器水动力仿真计算,基于计算结果,总结出浮力系统配置参数与航行器水动力参数变化基本规律,确定了浮力系统配置参数设计值。(2)基于浮力系统总体方案和配置参数设计值,开展了模块化浮力系统研制工作,提出了液压驱动子系统和海水压载子系统的详细设计方案,突破了航行器油量精确检测和大体量压载海水快速调节关键技术,研制出系统关键部件:高精度活塞式内油箱、大排量低压水泵、压载水箱;开展了液压驱动子系统压力损失验算,理论上证明了设计的正确性;开展了浮力系统详细设计,确定了浮力系统在多航态航行器中的布局与集成形式。(3)开展了关键部件功能测试,证明关键部件性能达到设计要求;搭建了液压驱动调节测试系统和海水压载调节测试系统,开展了液压驱动子系统、海水压载子系统全过程试验,验证了多航态航行器浮力系统的方案合理性和工作可靠性。

董东磊[7](2019)在《深海富钴结壳采样机监控管理系统研究》文中提出随着工业化进程的不断加快,陆地资源不断减少甚至枯竭,海洋资源越来越受到人们的重视。另一方面,深海开发技术水平经过长期技术积累也有了显着提高,人类开始大规模开发利用海洋资源,海洋资源开发利用已成为国家经济发展的重要一部分。面对这一发展趋势,战略资源富钴结壳矿石开采意义重大,在商业化开采之前,规模化富钴结壳采样机研制显得格外重要。本文以实际工程深海采样机研制为背景展开局部研究,即深海采样机监控管理系统研究,为整个采样机研制提供了支撑服务,也为其他类似监控管理系统提供了有效参考。本文介绍了深海采样机监控管理系统的整体架构,分析了采样机水面监控系统的功能与总体设计。在Windows系统环境.NET Framework 4.0平台框架下,结合Visual Studio、Modbus Slave等开发工具或辅助开发工具,使用C#语言及WSMBT等类库,基于可视化界面与数据库交互编程方法,进行富钴结壳采样机的设计与开发工作。本文研究的深海采样机主要由水下采样机本体及水面多个辅助通信设备组成,包括远程控制盒、高压控制柜、母船航向仪、绝缘监测仪,众多通信设备由水面控制中心进行单元系统集成和任务分配管理。由监控管理系统软件连接多个通信设备,实现采样机运行状态等多参数监测报警,以及深海采样机水下行走、自动定向等运动控制功能,最终完成深海底规模化富钴结壳矿石采掘任务。针对远距离实时性、多设备异类、通信量大等通信问题,采用Modbus串口/网络多节点的混合通信技术,实现了多设备异类复合通信,采用双下位机双通道实时通信方案,有效提高了复杂环境下整个系统通信的快速性及稳定性。最后,通过对深海采样机监控管理系统进行模拟仿真测试、现场单项测试、系统集成与联合调试试验,试验结果与预期效果一致,验证了本监控管理系统的可行性、有效性和可靠性。

甘帅奇[8](2019)在《水下双臂机械手协同作业系统研究》文中研究表明近年来,随着海洋活动日益频繁,水下机器人技术被广泛应用于海洋活动中,作为水下机器人的主要作业设备,水下机械手的研究工作已经在各个国家广泛展开。随着水下作业任务的复杂化和多样化,很多水下工作场景需要两个或多个机械手协作进行,以成功完成工作或提高工作效率。在实际多机械手系统的应用中,水下双臂机械手协同作业系统是最常见、应用最广泛的。水下机器人负载能力有限,针对复杂的水下环境,研究设计出集成度高、功能多样、操纵灵活、控制精准可靠的水下双臂机械手作业系统具有重要实用意义。针对水下作业目标,本论文设计了水下双臂机械手协同作业系统,对水下双臂机械手构型设计、集成关节电机研制及运动控制软件开发、控制系统设计、协同作业模式设计等关键技术问题开展研究工作,同时通过水下试验验证了系统的有效性。首先,本文通过查询国内外研究现状,结合实际研究项目要求和水下机械手发展趋势,仿人体手臂设计了左右对称的4自由度5功能电驱动水下双臂机械手构型。基于设计方案建立了双臂机械手运动学模型,在Matlab中进行运动学仿真分析,获得并分析了双臂机械手的工作空间。分析验证了所设计双臂机械手构型能够实现协同作业任务,满足项目功能要求。其次,开展了水下双臂机械手协同作业系统的控制系统设计与实现工作。双臂机械手控制系统采用岸上/水下两级控制结构,岸上部分为具有人机交互界面的岸上监控端,水下部分为机械手的关节电机控制器。通过建立一对多CAN总线通信网络,实现岸上监控端与水下机械手各个关节电机控制器之间的数据交互。操作人员可以通过岸上监控端对机械手发送操作命令进行控制,并且对机械手的作业状态和各个关节电机的运行状态进行监控。然后,研制了集成化、大功率密度的水下机械手集成关节电机。采用“O型密封圈+油压补偿”方式设计了水密关节电机结构,基于μC/OS-II嵌入式实时操作系统设计开发了关节电机运动控制软件。采用三次多项式插值法在关节空间对关节电机运动进行轨迹规划,通过PID运动控制器对关节电机输出轴进行精准闭环位置控制。接着,针对水下作业目标,为水下双臂机械手系统设计了双手“平行抓取”、双手“前后抓取”和双臂“环抱”三种协同作业方式,并且设计了“一键”自动作业功能,以保持左右机械手运动过程中的同步性和对称性,降低机械手协同作业系统的操作难度。最后,开展了对水下双臂机械手协同作业系统的测试试验,从关节电机单项测试,到单机械手测试,最终到双臂作业系统联调试验,从陆上试验到水下试验,试验验证了水下双臂机械手协同作业系统的控制性能和作业能力。

陈宣成[9](2019)在《全海深水下云台控制系统的研究与设计》文中认为全海深作业型载人深潜器作为人类探测深海的重要手段,是海洋工程装备技术攻关核心。作为搭载摄像机、水下灯与激光测距仪等观测设备的搭载平台,水下云台安装于载人深潜器水下作业平台的艏部,是获取高质量水下影像关键所在。本文从全海深载人深潜器机载云台作业需求出发,应用机器人控制、机械设计、自动化、通信与图像处理等技术对全海深水下云台控制系统进行研究与设计,主要进行以下几方面的工作:(1)全海深水下云台控制系统背景研究:从全海深作业型载人深潜器机载云台研究目的出发,阐述移动式云台控制技术应用背景,调查研究国内外水下云台及控制系统的研究现状。(2)全海深水下云台控制系统总体设计与建模:根据全海深载人深潜器机载云台作业需求,明确控制系统整体功能与设计要求;设计全海深水下云台机械机构,并对云台转动机构进行简化以建立惯性坐标系与云台坐标系,采用正运动学建模方法对云台摄像头安装位置的运动空间进行描述;使用第二类拉格朗日法推导云台动力学模型用以描述结构参数、输出力矩与速度的对应关系。(3)全海深水下云台控制系统硬件设计:采用模块化思想将控制电路划分为主控模块、通信模块和伺服控制模块等模块以实现特定功能以满足水下云台功能需求,并对主控模块单片机最小系统进行硬件设计;制定控制端通过蓝牙技术间接访问舱外CAN总线节点的通信方案,以最大程度节约舱内通信接口和空间资源;选用ELMO Gold Twitter伺服驱动器、直流无刷电机与直流减速机等组成伺服控制系统以满足云台精准位置控制特性。(4)全海深水下云台控制系统软件开发:围绕控制系统各控制节点与上位机监控功能需求,制定基于BLE蓝牙应用层的云台控制协议;在伺服控制系统硬件平台上移植CANopen应用层协议实现下位节点的网络化管理;使用STM Cube MX、Keil与Elmo Studio开发云台伺服控制系统下位机软件,实现云台姿态精确控制与姿态手动微调两种功能;Android移动控制终端与显控平台软件分别使用Java与C#高级编程语言开发,以实现下位机与上位机控制端的良好人机交互。(5)全海深水下云台目标追踪技术研究与实现:针对水下云台手动追踪移动目标难以操作的问题,基于背景差图像识别与mean shift算法颜色特征匹配得出运动目标区域,其中目标区域最小外接矩形形心坐标使用格雷厄姆算子提取。根据形心与图像中心的距离来获取云台调整方位和转速控制量,从而实现移动目标实时追踪,提升全海深水下云台控制系统的智能化水平。

丁忠军,高翔,刘保华[10](2019)在《蛟龙号载人潜水器驾驶与操纵训练模拟系统》文中研究指明为了对蛟龙号载人潜水器潜航员及下潜人员开展载人舱内基础操作培训、全流程下潜过程演练和突发情况应急操作培训,本文采用基于高速以太网络的"仿真-反馈"动态实时交互技术将实物、半实物与数字仿真相结合,提出了一套包括蛟龙号仿真本体、数据仿真系统、视景仿真系统、训练教控系统4大子系统的蛟龙号驾驶与操纵训练模拟系统。该系统能够实现蛟龙号本体结构、舱内环境、深海视景、作业流程、故障响应的全功能模拟,能够完成从起吊入水、下潜作业到甲板回收的全流程动态驾驶与操作模拟,达到了大幅降低培训成本,提高培训效率,确保培训安全的目标。该系统能够为我国海洋及其他领域重大装备的特殊人员培训系统开发与建设提供参考借鉴。

二、载人潜水器数据采集与监控系统(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、载人潜水器数据采集与监控系统(论文提纲范文)

(1)大容积全海深模拟装置关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景及意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 相关技术概述
        1.3.2 预应力钢丝缠绕技术及张力控制研究现状
        1.3.3 等静压机技术及安全校核研究现状
        1.3.4 深海环境模拟装置研究现状
    1.4 本文研究内容及论文结构
第二章 大容积全海深模拟装置结构设计
    2.1 总体设计分析
        2.1.1 压力筒总体方案设计
        2.1.2 机架总体方案设计
        2.1.3 工作压力计算
    2.2 大容积全海深模拟装置关键部件设计
        2.2.1 压力筒筒体结构设计
        2.2.2 预应力钢丝缠绕机架结构设计
    2.3 大容积全海深模拟装置设计方案的确定
        2.3.1 各部件设计参数选定
        2.3.2 系统结构设计方案
    2.4 本章小结
第三章 钢丝缠绕工况下力学分析以及安全观测点选定
    3.1 压力筒安全性校核
        3.1.1 压力筒强度校核
        3.1.2 压力筒刚度校核
        3.1.3 压力筒压缩稳定性校核
    3.2 机架安全性校核
        3.2.1 机架立柱强度校核
        3.2.2 机架立柱刚度校核
        3.2.3 机架立柱稳定性校核
    3.3 安全观测点的选定
        3.3.1 芯筒观测点的选定
        3.3.2 立柱内侧观测点布置
        3.3.3 立柱外侧观测点布置
        3.3.4 半圆梁观测点布置
    3.4 本章小结
第四章 无级变张力钢丝缠绕设计
    4.1 预应力钢丝缠绕层张力设计
        4.1.1 筒体缠绕层张力设计
        4.1.2 机架缠绕层张力设计
    4.2 无级变张力钢丝缠绕系统功能设计及动力学建模
        4.2.1 检测功能区模块化设计及动力学建模
        4.2.2 放卷功能区模块化设计及动力学建模
        4.2.3 调整功能区模块化设计及动力学建模
        4.2.4 缠绕功能区模块化设计及动力学建模
        4.2.5 系统动力学模型简化及状态方程
    4.3 基于动态缠绕的WOA-PID张力控制器设计
        4.3.1 PID控制理论
        4.3.2 WOA-PID控制算法
        4.3.3 基于多输入多输出系统的WOA-PID算法仿真
    4.4 本章小结
第五章 模拟装置全海深仿真分析
    5.1 有限元分析方法概述及模型前处理
        5.1.1 有限元分析方法概述
        5.1.2 有限元分析前处理
    5.2 面向工程测试的静力学分析
        5.2.1 初始预紧状态下模拟装置静力学分析
        5.2.2 额定最大工作压强下模拟装置静力学分析
        5.2.3 其他工况下模拟装置的应力及应变情况
    5.3 模拟装置模态分析
    5.4 载人球舱压溃工况下模拟装置的瞬态动力学仿真模拟
        5.4.1 载人球舱压溃后模拟装置内压强分析
        5.4.2 在内部球体压溃工况下装载情况对模拟装置的影响
    5.5 本章小结
第六章 全海深环境下测试方案选定及数据分析
    6.1 测试技术难点及方案选定
        6.1.1 测试实验难点分析
        6.1.2 测试实验总体方案制定
    6.2 测试仪器及设备选定
        6.2.1 应变片的选型
        6.2.2 电阻应变仪的选型
    6.3 测试要求和测试前准备
        6.3.1 测试实验要求
        6.3.2 应变片的粘贴防护与引线密封
    6.4 测试数据的收集及整理
        6.4.1 测试数据采集
        6.4.2 测试数据记录
    6.5 测试数据与有限元数据对比
        6.5.1 模拟装置水下实测数据与有限元数据对比
        6.5.2 模拟装置水上实测数据与有限元数据对比
    6.6 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 本文主要创新点
    7.3 后续工作的展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及专利
攻读博士学位期间参与的科研项目
致谢

(2)深海原位伽马辐射环境探测谱仪研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 深海探测
        1.1.1 深海探测研究背景
        1.1.2 深海探测意义
    1.2 深海伽马辐射探测
        1.2.1 深海伽马辐射探测研究现状
        1.2.2 海水环境中的放射性核素
        1.2.3 深海伽马辐射探测的意义
    1.3 深海伽马辐射探测的方式
        1.3.1 非原位探测
        1.3.2 原位探测
    1.4 本论文的研究内容和结构安排
    参考文献
第2章 高分辨率型伽马辐射探测谱仪研究
    2.1 半导体型伽马谱仪概述
        2.1.1 半导体伽马探测的原理
        2.1.2 碲锌镉探测器仿真研究
    2.2 半导体型伽马谱仪电子学硬件设计
        2.2.1 总体框架设计
        2.2.2 具体电路设计与实现
    2.3 半导体型伽马谱仪软件设计
        2.3.1 FPGA逻辑设计
        2.3.2 软硬件通信协议与数据采集软件
        2.3.3 工作方式
    2.4 半导体型伽马谱仪结构设计
        2.4.1 内芯结构设计
        2.4.2 外壳机构设计
    2.5 谱仪测试
        2.5.1 电子学测试
        2.5.2 谱仪系统测试
        2.5.3 外壳水压试验
    2.6 本章小结
    参考文献
第3章 高效率型伽马辐射探测谱仪研究
    3.1 闪烁晶体型伽马谱仪概述
        3.1.1 闪烁晶体伽马探测背景
        3.1.2 闪烁晶体的选择与对比
        3.1.3 闪烁晶体探测器仿真研究
    3.2 光电转换器的研究
        3.2.1 光电倍增管
        3.2.2 雪崩光电二极管
    3.3 闪烁晶体型伽马谱仪电子学硬件设计
        3.3.1 闪烁晶体和PMT的电子学设计
        3.3.2 闪烁晶体和APD的电子学设计
    3.4 闪烁晶体型伽马谱仪软件设计
        3.4.1 波形数字化方案FPGA逻辑设计
        3.4.2 CSA方案FPGA逻辑设计
    3.5 闪烁晶体型伽马谱仪结构设计
        3.5.1 闪烁晶体耦合PMT的结构设计
        3.5.2 闪烁晶体耦合APD的结构设计
    3.6 闪烁晶体型伽马谱仪测试
        3.6.1 电子学测试
        3.6.2 谱仪系统测试
    3.7 本章小结
    参考文献
第4章 深海伽马辐射探测谱仪环境实验
    4.1 谱仪标定
        4.1.1 谱仪能量标定
        4.1.2 谱仪辐射剂量率标定
    4.2 海水模拟实验
        4.2.1 温度实验
        4.2.2 水体阻挡实验
    4.3 海试实验
        4.3.1 海底岩石样品测试
        4.3.2 下水海试
    4.4 本章小结
    参考文献
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

(3)“深海一号”载人潜水器支持母船设计关键技术(论文提纲范文)

0 引言
1 船型概述
    1.1“蛟龙”号与“深海一号”
        1.1.1“蛟龙”号载人潜水器
        1.1.2“深海一号”载人潜水器支持母船
        1.1.3载人深潜技术系统
    1.2“深海一号”设计面临的挑战
    1.3“深海一号”的设计理念
2 船型优化
    2.1 主尺度优化
    2.2 防气泡下泄和低阻力的斧型艏
3 支持保障能力及其功能兼容性
    3.1 载人深潜器搭载与维护系统
    3.2 布放与回收系统
    3.3 水面指挥、通信支持与水面警戒
        3.3.1 与载人潜水器的通信系统
        3.3.2 信息化平台
    3.4 深海样品快速分析和实验室布置
    3.5 载人潜水器作业环境调查与大洋科学辅助调查系统
4 电力推进系统谐波抑制
    4.1 谐波干扰问题
    4.2 AFE变频驱动技术
5 环境友好型母船设计
    5.1 电站、推进器配置与经济航速情况
    5.2 满足Tier III的排放标志情况
    5.3 满足船级社其他附加标志情况
6 水下辐射噪声的控制
    6.1 对初步设计的前期预评估
    6.2 主要机电设备选型环节的控制
    6.3 基座等的隔振设计
    6.4 全船结构及设备基座的设计优化
7 适居性
    7.1 总体布局
    7.2 起居处所设计
    7.3 减振降噪设计
8“深海一号”主要数据及其对比分析
    8.1 船级符号与附加标志
    8.2 与国内外船型性能对比与分析
        8.2.1 性能对比
        8.2.2 对比结果分析
9 实船海试情况
1 0 结论

(4)深海原位环境核辐射探测仪数据读出方法研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 深海探测背景
    1.2 我国深海战略
    1.3 深海原位核辐射探测
    1.4 主要研究内容与结构安排
    1.5 参考文献
第2章 深海原位核辐射探测读出研究现状
    2.1 日本JAMSTEC深海伽马探测仪
    2.2 英国BGS深海伽马探测仪
    2.3 法国ANTARES中微子望远镜
    2.4 美国Fairfield Z700海底节点
    2.5 本章小结
    2.6 参考文献
第3章 深海原位核辐射探测仪读出方法研究
    3.1 深海原位核辐射探测仪
        3.1.1 高分辨率伽马探测仪
        3.1.2 高灵敏度中子探测仪
    3.2 深海原位核辐射探测仪读出需求
        3.2.1 深海原位核辐射探测仪工作方式
        3.2.2 深海原位核辐射探测仪工作日程
        3.2.3 深海原位核辐射探测仪硬件需求
    3.3 深海原位核辐射探测仪读出需求分析
    3.4 深海原位核辐射探测仪读出架构设计
    3.5 谱仪运行方式及协议设计
        3.5.1 谱仪运行方式
        3.5.2 谱仪协议设计
        3.5.3 Flash存储格式设计
    3.6 参考文献
第4章 深海原位核辐射探测仪关键读出模块设计
    4.1 共用接口模块设计
        4.1.1 共用接口模块功能
        4.1.2 共用接口模块整体结构
        4.1.3 共用接口模块电路设计
        4.1.4 共用接口模块逻辑设计
    4.2 谱仪接驳模块设计
        4.2.1 谱仪接驳模块功能
        4.2.2 谱仪接驳模块整体结构
        4.2.3 谱仪接驳模块电路设计
        4.2.4 谱仪接驳模块逻辑设计
    4.3 本章小结
    4.4 参考文献
第5章 测试与验证
    5.1 电源隔离度测试
    5.2 功耗测试
    5.3 RTC精度测试
    5.4 数据传输接口测试
    5.5 Flash读写测试
    5.6 实时控制测试
    5.7 自主运行测试
    5.8 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
附录
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

(5)载人潜水器-水下多平台信息交互技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 水下平台国内外研究现状与进展
        1.2.1 载人潜水器研究现状与进展
        1.2.2 ROV研究现状与进展
        1.2.3 AUV研究现状与进展
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本论文的主要研究内容
第2章 本文相关基础理论概述
    2.1 载人潜水器的基本参数
    2.2 载人潜水器需求及水下应用目标
    2.3 载人潜水器信息交互技术
    2.4 本章小结
第3章 水下无人平台及其信息交互技术
    3.1 水下无人平台的分类
    3.2 无人有缆水下平台信息交互技术
    3.3 水下无人自治平台信息交互技术
    3.4 本章小节
第4章 声光电水下载人无人平台信息交互系统设计
    4.1 载人潜水器-无人平台水下信息交互系统设计
        4.1.1 基于载人潜水器的信息交互平台设计
        4.1.2 通讯控制主控系统设计
    4.2 声学信息交互系统设计
        4.2.1 声学信息交互系统整体设计
        4.2.2 声学信息交互系统整体设计
    4.3 光学信息交互系统设计
        4.3.1 光学通讯系统整体设计
        4.3.2 光发射端电路的设计
        4.3.3 光接收端电路的设计
    4.4 电磁学信息交互系统设计
        4.4.1 电磁学通讯系统总体设计
        4.4.2 电磁学通讯系统对接结构设计
    4.5 信息交互系统软件设计
        4.5.1 软件系统整体设计
        4.5.2 上位机界面设计
    4.6 本章小结
第5章 水下载人无人平台信息交互技术功能验证
    5.1 载人潜水器-无人平台水下光学信息交互技术
        5.1.1 上位机界面设计光通讯系统地面通讯试验
        5.1.2 光通讯系统水下通讯试验
    5.2 载人潜水器-无人平台水下电磁学学信息交互技术
        5.2.1 电磁学信息交互系统通信距离影响因素研究
        5.2.2 电磁耦合通讯系统地面通讯试验
        5.2.3 电磁耦合通讯系统水下通讯试验
    5.3 本章小结
总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

(6)多航态海洋无人航行器浮力系统研制与试验(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
字母注释表
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 多航态无人航行器国内外研究现状
    1.3 航行器浮力调节系统国内外研究现状
        1.3.1 可调压载浮力系统
        1.3.2 可变油囊浮力驱动系统
    1.4 主要研究内容
第二章 多航态海洋无人航行器浮力系统配置参数研究
    2.1 引言
    2.2 多航态海洋无人航行器浮力系统概述
        2.2.1 多航态海洋无人航行器工作原理
        2.2.2 浮力系统设计约束
        2.2.3 浮力系统总体方案
    2.3 基于水下航行特性的液压驱动子系统配置参数研究
        2.3.1 水下滑翔状态航行器受力模型
        2.3.2 流体动力参数获取
        2.3.3 液压驱动子系统配置参数分析
    2.4 基于水面航行特性的海水压载子系统配置参数研究
        2.4.1 水面航行状态航行器受力模型
        2.4.2 流体动力参数获取
        2.4.3 海水压载子系统配置参数分析
    2.5 本章小结
第三章 多航态海洋无人航行器浮力系统研制
    3.1 引言
    3.2 液压驱动子系统研制
        3.2.1 液压驱动子系统原理方案
        3.2.2 液压驱动子系统高精度内油箱研制
        3.2.3 液压驱动子系统元件选型
        3.2.4 液压驱动子系统空间布局
        3.2.5 液压驱动子系统压力损失验算
    3.3 海水压载子系统研制
        3.3.1 海水压载子系统原理方案
        3.3.2 海水压载子系统大排量低压水泵研制
        3.3.3 海水压载子系统轻量化压载水箱研制
        3.3.4 海水压载子系统元件选型与空间布局
    3.4 本章小结
第四章 多航态海洋无人航行器浮力系统试验研究
    4.1 引言
    4.2 关键部件功能测试
        4.2.1 某型电磁阀测试
        4.2.2 液压驱动子系统内油箱功能测试
        4.2.3 水泵功能测试
    4.3 液压驱动子系统试验
        4.3.1 液压驱动调节测试系统搭建
        4.3.2 液压驱动子系统试验与数据分析
    4.4 海水压载子系统试验
        4.4.1 海水压载调节测试系统搭建
        4.4.2 海水压载子系统试验与数据分析
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢

(7)深海富钴结壳采样机监控管理系统研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文研究的主要内容
2 深海采样机监控管理系统概述
    2.1 采样机组成及监控管理系统概述
    2.2 监控管理系统应用环境介绍
    2.3 监控管理系统总体架构
    2.4 本章小结
3 监控管理系统人机交互软件设计
    3.1 软件需求分析
    3.2 系统开发环境
    3.3 系统框架搭建
    3.4 通信单元模块设计
    3.5 人机交互界面设计
    3.6 本章小结
4 监控管理系统功能及关键技术研究
    4.1 多设备通信任务及实现
    4.2 运动控制任务实现
    4.3 多数据回传监视报警
    4.4 数据库应用
    4.5 本章小结
5 系统测试与试验验证
    5.1 模拟测试
    5.2 现场单项测试
    5.3 多设备集成与联合试验
    5.4 本章小结
6 总结全文与展望未来
    6.1 全文总结
    6.2 课题展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间取得的研究成果

(8)水下双臂机械手协同作业系统研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外水下双臂机械手研究现状
    1.3 本文主要研究工作
2 水下双臂机械手构型设计
    2.1 水下双臂机械手结构组成和机械设计
    2.2 水下双臂机械手运动学分析
3 水下双臂机械手控制系统设计
    3.1 控制系统总体设计
    3.2 关节电机集成设计
    3.3 通信及供电系统设计
4 机械手关节电机控制系统软件设计
    4.1 关节电机控制软件总体设计
    4.2 通信模块
    4.3 初始化模块
    4.4 电机控制模块
5 机械手岸上监控端软件设计
    5.1 监控端软件总体设计
    5.2 水下双臂机械手控制模式
6 双臂机械手协同作业系统测试试验
    6.1 关节电机单项试验
    6.2 单臂运动测试试验
    6.3 双臂联合测试试验
7 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 课题展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间取得的研究成果

(9)全海深水下云台控制系统的研究与设计(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 课题研究背景
    1.2 课题研究现状
        1.2.1 安防监控云台控制系统
        1.2.2 无人机增稳云台控制系统
        1.2.3 水下云台控制系统研究
        1.2.4 追踪云台国内外研究现状
    1.3 论文研究内容与组织安排
第二章 全海深水下云台控制系统及云台建模
    2.1 全海深水下云台控制系统整体框架设计
        2.1.1 系统设计目标及需求分析
        2.1.2 全海深水下云台控制系统总体功能框架
    2.2 全海深水下云台及其数学模型
        2.2.1 全海深水下云台机械结构设计
        2.2.2 全海深水下云台运动学建模
        2.2.3 全海深水下云台动力学建模
    2.3 本章小结
第三章 全海深水下云台控制系统硬件设计
    3.1 硬件方案设计
        3.1.1 主控模块硬件选型
        3.1.2 主控模块最小系统硬件设计
    3.2 通信系统设计
        3.2.1 通信方案设计
        3.2.2 通信系统硬件设计
    3.3 伺服系统硬件设计
    3.4 调光系统与视频采集系统硬件设计
        3.4.1 云台调光系统
        3.4.2 视频采集处理系统
    3.5 本章小结
第四章 全海深水下云台控制系统软件设计
    4.1 云台控制系统软件总体框架设计
    4.2 通信系统软件设计
        4.2.1 低功耗蓝牙云台控制协议制定
        4.2.2 CANopen伺服电机控制协议
    4.3 云台下位机程序开发
        4.3.1 云台下位机编程开发环境
        4.3.2 CANopen通信协议移植与程序设计
    4.4 云台上位机程序开发
        4.4.1 云台移动控制客户端开发
        4.4.2 云台显控平台监控界面开发
    4.5 本章小结
第五章 全海深水下云台追踪技术研究与实现
    5.1 水下运动目标检测
    5.2 基于mean shift算法的水下运动目标跟踪
    5.3 全海深云台跟踪的控制
    5.4 实验验证
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的科研成果
致谢

(10)蛟龙号载人潜水器驾驶与操纵训练模拟系统(论文提纲范文)

1 仿真本体系统
    1.1 仿真结构与载人舱
    1.2 仿真本体控制系统
    1.3 仿真本体其他系统
2 数据仿真系统
3 视景仿真系统
4 训练教控系统
5 结论

四、载人潜水器数据采集与监控系统(论文参考文献)

  • [1]大容积全海深模拟装置关键技术研究[D]. 冷松. 四川大学, 2021(01)
  • [2]深海原位伽马辐射环境探测谱仪研究[D]. 孙振宇. 中国科学技术大学, 2021
  • [3]“深海一号”载人潜水器支持母船设计关键技术[J]. 张勇,周宁,张福民,丁忠军,胡震,田赤英. 船舶工程, 2021(03)
  • [4]深海原位环境核辐射探测仪数据读出方法研究[D]. 李博闻. 中国科学技术大学, 2020(01)
  • [5]载人潜水器-水下多平台信息交互技术研究[D]. 傅文韬. 兰州理工大学, 2020(12)
  • [6]多航态海洋无人航行器浮力系统研制与试验[D]. 颜培男. 天津大学, 2019(01)
  • [7]深海富钴结壳采样机监控管理系统研究[D]. 董东磊. 华中科技大学, 2019(03)
  • [8]水下双臂机械手协同作业系统研究[D]. 甘帅奇. 华中科技大学, 2019(01)
  • [9]全海深水下云台控制系统的研究与设计[D]. 陈宣成. 上海海洋大学, 2019(03)
  • [10]蛟龙号载人潜水器驾驶与操纵训练模拟系统[J]. 丁忠军,高翔,刘保华. 哈尔滨工程大学学报, 2019(03)

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载人潜水器数据采集与监测系统
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