【儀表網(wǎng) 行業(yè)應(yīng)用】6月8日，中國科學院沈陽自動化研究所主持研制的“海斗一號”全海深自主遙控潛水器，在馬里亞納海溝完成萬米海試與實驗性應(yīng)用任務(wù)后，搭乘“探索一號”科考船載譽歸來。據(jù)悉，在本航次中，我國自主研制的DWS19-2慣導式方向波浪傳感器，為“海斗一號”深潛作業(yè)護航，提供了海面波浪環(huán)境現(xiàn)場保障。而該慣導式方向波浪傳感器，核心硬件是國產(chǎn)工業(yè)級9軸慣導器件，采用的是我們熟知的MEMS慣性傳感器技術(shù)。
 

“海斗一號”布放，資料圖
 

　　據(jù)了解，這款DWS19-2波浪傳感器是基于MEMS慣性傳感元件的超小型、高精度慣性波浪測量系統(tǒng)，由中國科學院南海海洋研究所應(yīng)用海洋學實驗室/西沙海洋環(huán)境觀測站工程師周峰華博士主持研制。其硬件系統(tǒng)及核心算法“一種捷聯(lián)慣導式測波方法與系統(tǒng)”已獲國家發(fā)明專利授權(quán)。
 

DWS19-2波浪漂流浮標現(xiàn)場測量，圖自中科院南海海洋研究所
 

　　從5月7日至21日，DWS19-2波浪傳感器在深潛器作業(yè)周邊海區(qū)多次開展波浪現(xiàn)場快速測量，共獲取波浪數(shù)據(jù)360組，為“海斗一號”布放和回收的關(guān)鍵階段提供了海面波浪環(huán)境現(xiàn)場保障。
 

　　據(jù)周峰華博士介紹，“海斗一號”在馬里亞納海溝完成萬米海試與實驗性應(yīng)用任務(wù)，大下潛深度10907米，刷新我國潛水器大下潛深度記錄，同時填補我國萬米作業(yè)型無人潛水器的空白。在高精度深度探測、機械手作業(yè)、近海底工作時間、聲學探測與定位、聲學通信作用距離及高清視頻傳輸?shù)确矫?，?chuàng)造了中國潛水器領(lǐng)域多項第一。
 

DWS19-2波浪漂流浮標現(xiàn)場測量，圖自中科院南海海洋研究所
 

　　據(jù)了解，該慣導式方向波浪傳感器于2018年研制成功，其核心硬件采用國產(chǎn)工業(yè)級9軸慣導器件，在上采樣數(shù)學姿態(tài)解算方法替代傳統(tǒng)波浪浮標中的水平保持機械結(jié)構(gòu)，可很大程度上降低波浪浮標的體積、重量，方便快速布放。其測量精度、設(shè)備體積、功耗等指標均處于先進水平。
 

　　目前，該傳感器已完成多次海上現(xiàn)場觀測實驗，波浪測量參數(shù)包括：平均波高、周期，1/3大波高、周期，1/10大波高，周期，大波高、周期，主波向，波浪功率譜及姿態(tài)信息等。該傳感器尺寸為4cm×4cm×3cm，在4Hz采樣頻率下功耗<0.7W，可方便安裝在漂流浮標、Wave-Glider、波浪工程浮標等低功耗無人平臺上，實現(xiàn)波浪現(xiàn)場的快速、機動測量。
 

海試研究數(shù)據(jù)，圖自中科院南海海洋研究所
 

　　“受貿(mào)易戰(zhàn)、疫情等影響，近國外幾款同型波浪傳感器及其核心慣導器件出現(xiàn)價格大幅增長、供貨周期無限延長，甚至被列入對華禁運名單等。”周峰華博士希望國內(nèi)波浪觀測研制的高校、企事業(yè)單位聯(lián)合起來，加強波浪測量技術(shù)交流、對標先進波浪測量指標，提高國產(chǎn)波浪傳感器性能，促進波浪測量設(shè)備的國產(chǎn)化。
 

　　另外，除上述慣性傳感器技術(shù)的先進應(yīng)用外，“海斗一號”在國內(nèi)還利用全海深高精度聲學定位技術(shù)和機載多傳感器信息融合方法，完成了對挑戰(zhàn)者深淵深區(qū)域的巡航探測與高精度深度測量，獲取了完整的全海深剖面與深淵海底的溫鹽深、深度剖面洋流變化等數(shù)據(jù)資料，為研究深淵水團特性的空間變化規(guī)律、深淵底層洋流結(jié)構(gòu)等，提供了寶貴的數(shù)據(jù)資料。