SonardyneUSBL培訓(xùn)教程

1、超短基線聲學(xué)定位跟蹤系統(tǒng)超短基線聲學(xué)定位跟蹤系統(tǒng)李明波李明波青島海洋研究設(shè)備服務(wù)有限公司青島海洋研究設(shè)備服務(wù)有限公司英國英國Sonardyne公司公司超過30時年的聲學(xué)技術(shù)先鋒，引領(lǐng)該行業(yè)的發(fā)展方向；一家專注于聲學(xué)工程的公司，因為專一所以專業(yè)；卓越的系統(tǒng)性能和可靠性，保證用戶的工程可靠性； 無比卓越的高性價比，將為用戶節(jié)省大量的費(fèi)用遍布全球的銷售網(wǎng)絡(luò)和代理商，保證最快捷的溝通；24小時，365天現(xiàn)場支持，保證最及時的售后服務(wù)。 水下建筑物的定位（鉆井平臺、導(dǎo)管架） 國土安全（港口反蛙人系統(tǒng)） 鉆探（鉆井船動力定位） 地震勘探（地震電纜定位） 海岸帶產(chǎn)品（淺水型） 海上油田產(chǎn)品（ROV、潛水員定

2、位）海洋測量和考察（拖魚、聲學(xué)釋放器）聲學(xué)跟蹤技術(shù)聲學(xué)跟蹤技術(shù)常規(guī)水下ROV跟蹤示意圖主要包括：母船上安裝甲板單元船側(cè)安裝發(fā)射接收機(jī)ROV上安裝信標(biāo)外圍輔助GPS,VRU,Gyro圖示中顯示了兩種應(yīng)答模式1.Transponder模式通過船體安裝的發(fā)射接收機(jī)發(fā)出的聲學(xué)信號觸發(fā)2.Responder模式通過ROV的臍纜通過電信號直接內(nèi)部觸發(fā)這兩種模式都可以實現(xiàn)ROV的水下定位 噪聲 發(fā)射接收機(jī)同船只螺旋槳之間的相對位置? 如果發(fā)射接收機(jī)太靠近螺旋槳則系統(tǒng)會受到來自螺旋槳的噪聲影響. 發(fā)射接收機(jī) 有指向性還是全向布置？ 操作、測量船、水深 水下信標(biāo) 發(fā)射聲源級 全向信標(biāo) 指向性信標(biāo)安裝 (指向性的

3、信標(biāo)必須指向發(fā)射接收機(jī)的換能器部分) 工作頻率 必須在工作距離和精度之間做出選擇 問詢方式 發(fā)射接收信標(biāo)/應(yīng)答器 (Transponder/Responder)聲學(xué)信號衰減聲學(xué)信號衰減上述方程式中:SNR = 信噪比SL = 聲源級TL = 信號衰減N = 噪聲信噪比 = SL-TL-N聲源級NOISENOISENOISESVP會影響到所有的聲學(xué)系統(tǒng)的工作（溫度、鹽度造成海水密度不同）. 聲速在整個水深的剖面內(nèi)是不相同的（左圖）. 由于聲速的不同造成了聲波在水體中的傳播不是直線前進(jìn)的（右圖）.因此我們需要知道測區(qū)的聲速剖面，并盡量的將發(fā)射接收機(jī)沉到更深的水面以下，并且建立測區(qū)的聲速剖面模型。M

4、UX開關(guān)On / Off插座100-240VAC串口9-PinUSB 2PS/2(鍵盤)USB 2話筒Line Out接地端子SVGADVI輸出并口25 Pin (LPT2)Line InRJ45 口(LAN)并行口25 Pin (LPT1)PS/2(鼠標(biāo))電源輸出Red = +12VBlack = 0V電源On / Off插座100-240VAC122111109876543板卡插槽 同步羅經(jīng) Responder觸發(fā)器 Dual RS232 Dual 485 RS232 / VRU RS232 / Current Loop 24V Transceiver (Port 2) 48V Trans

5、ceiver (Port 2-4) Dual RS232 * Dual 485 * RS232 / VRU * RS232 / Current Loop * Only Port A is available on these cardsPort APort BLink Port RS232 RJ45 EthernetDEPLOYMENT POLE SENSITIVITY TO CURRENT(either ship thru water or water past ship) Enter data into unshaded boxesRAH Poleflap8 12 Aug 98Transc

6、eiver mass (wt in air) kg27Data table boxPole material number (see data box)1123Pole material Steel SteelAl.Bronze AluminiumDensity of pole material kg/m37800780077002700Youngs Modulus GPa21021012371Proof stress MPa430430250250Outer diameter mm166Inner diameter mm146 POLE loading and resonant respon

7、seLength protruding from fixture m2.3 Reynolds number at 20C854900Length from fixture to hull m1.2 Drag coefficient Cd (see notes)1.2Deployed length below hull m1.1 Flow drag /unit length exposed2708 N/mVelocity thru water (current) knots 10 Total drag force2978.8 N m/s5.15 Peak matl stress at fixtu

8、re MPa29 GOOD(compare with proof stress)Critical velocity (current) knots31.4 Resonant frequency of pole Hz19.5(when the vortices drive the resonance)Vortex shedding drive freq Hz6.14 GOOD(compare with 80% of pole resonant frequency)FIXTURE loading -Sonardyne type 7950 deployment machine braced to s

9、hip structureMoment at lower support point5.21 kNm(due to drag forces dependent on velocity)Effective dist between bracing points0.622 mAdditional calculationsForce couple across bracing points8.38 kN orX-section area cm49.00885(hull fixing strength discounted)854 kgfArea moment (cm)1496.975Minimum

10、fixture stiffness requiredMass of protruded pole kg87.92187to maintain alignment to 1 milliradian90.9 kNm/degRes freq pole (no tcvr) Hz30.36963DESIGN fixture stiffness 1000 kNm/degEquivalent tip mass kg21.2898(must be sufficient to avoid excess USBL tilt error and tokeep the pole resonant frequency

11、high)EFFECTS ON THE TRANSCEIVER MOUNTED AT THE TIP OF THE POLETransceiver tilt angleLateral compliance The contribution ofPole bending under load0.09 degrees1.29 m/MNthe fixture flexure toFlexure of pole mountings0.01 degrees0.09 m/MNthe total movementTotal movement of transceiver at tip0.1 degrees1

12、.38 m/MNshould be smallUSBL directional error % slant range0.17 GOOD 0.2% slant range limit ( 0.11 if overhead) Notes: For Reynolds numbers up to 100,000, Cd = 1.2, but it falls to around 0.5 by Re =1,000,000. Cd = 1.2 is a conservative assumption unless there is a poleflap resonance. Drag forces ar

13、e only applied to the protruding section.該功能的主要作用通過該功能我們能夠有效的測量和分析周圍的所有噪聲情況并從而協(xié)助我們在系統(tǒng)出現(xiàn)問題是能夠及時所定問題的所在。并且我們通過該功能可以有根據(jù)的選擇和設(shè)定水下信標(biāo)的頻率從而能夠有效地避開高噪聲區(qū)，從而人為積極的提高整個系統(tǒng)的信噪比，提供系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。Transponder/Responder（8070）指向性信標(biāo)3,000m 耐壓深度數(shù)據(jù)遙測快速可充電電池測試和設(shè)置軟件Transponder/Responder（8071）全向信標(biāo)1,000m 耐壓深度數(shù)據(jù)遙測快速可充電電池測試和設(shè)置軟件系統(tǒng)發(fā)射出去的

14、聲波信號被作為復(fù)制品存儲在接收機(jī)中； 相關(guān)性功能會提供一個非常好的用于檢測的信號峰值； 這個峰值自身的時鐘是非常精確的；而其他的編碼和頻率（例如：其它的通道）就不會同這業(yè)已存儲的聲波信號有相關(guān)性從而就被系統(tǒng)剔除掉。45050055060065070075080000.10.20.30.40.50.60.70.80.918ms tone plus noise and no multipath 45050055060065070075080000.10.20.30.40.50.60.70.80.918ms wideband plus noise and no multipath 音頻信號音頻信號:

15、寬帶信號寬帶信號:778mTone BurstWideband標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差 0.14m標(biāo)準(zhǔn)偏標(biāo)準(zhǔn)偏 0.01m什么是多路效應(yīng)？它能夠給系統(tǒng)測量帶來什么樣的影響？傳統(tǒng)的音頻信號傳統(tǒng)的音頻信號 45050055060065070075080000.10.20.30.40.50.60.70.80.918ms tone plus noise and multipath 1.0176ms delay 45050055060065070075080000.10.20.30.40.50.60.70.80.918ms wideband plus noise and 1.0176ms multipath 寬

16、帶數(shù)字信號寬帶數(shù)字信號直線路徑直線路徑多路效應(yīng)多路效應(yīng)將近10米的位置跳變不到10厘米的位置跳變PP (傳統(tǒng)音頻信號傳統(tǒng)音頻信號) 通過將時間“t”進(jìn)行反推從而獲得發(fā)送的命令和數(shù)據(jù) 由于這種方式需要很長的時間間隔因此傳輸?shù)乃俾屎苈?t11110000FSK (頻移鍵控頻移鍵控) 數(shù)據(jù)傳輸速率受制于每位字節(jié)的發(fā)送周期 數(shù)據(jù)的傳輸速率可以通過增加更多的頻率來實現(xiàn)，但是設(shè)備昂貴非常不經(jīng)濟(jì)傳輸速率也慢。RPSK (更可靠的頻移鍵控更可靠的頻移鍵控) 使用相位的變化來實現(xiàn)更多數(shù)據(jù)的編碼 數(shù)據(jù)傳輸速率更快更可靠； 數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到1.5kbits/s hkjbrcHDRL (高速數(shù)據(jù)傳輸連接高速數(shù)據(jù)傳

17、輸連接):中頻系統(tǒng)的的數(shù)據(jù)傳輸速率 (18-36kHz): 15kbps有效的傳輸速率可達(dá) 10,000 bpsHeaderTrainDataTailHeader航速: 3 knots 2.2 km這么高的數(shù)據(jù)傳輸速率能夠傳輸很的文件包括實時傳輸圖像文件！M502M501M401M301M201M101M103M102FPSO & Riser TowersSBM1 KmPRIDE ANGOLAPRIDE AFRICAPRIDE ANGOLAPRIDE AFRICASEACOR VOYAGERSEAWAY EXPLORERSEAWAY POLARISSEAWAY EAGLEMALILAS

18、EAWAY LEGENDDrill ships require acoustic positioning for DP due to periods of instability in DGPS positioning水下工程船需要定位水下工程船需要定位ROV和水下的建筑物和水下的建筑物 因為現(xiàn)在的施工是多工種多因為現(xiàn)在的施工是多工種多任務(wù)交同步實施的，因此需任務(wù)交同步實施的，因此需要能夠包含更多通道的設(shè)備要能夠包含更多通道的設(shè)備同時工作，如上圖。同時工作，如上圖。克服了周圍噪聲和多路效應(yīng)提高了系統(tǒng)的性能更少的干擾-提高了對多路效應(yīng)的抗干擾能力-錯誤更少大幅度的提高了整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率-更加容易設(shè)定和系統(tǒng)校準(zhǔn)-外圍傳感器（壓力）的數(shù)據(jù)鑲嵌在了聲學(xué)信號中提高了測距精度-寬帶的中頻系統(tǒng)的測距精度甚至優(yōu)于甚高頻系統(tǒng)的精度.提高了系統(tǒng)的效率-能夠更加有效的利用電池的能量，整體提高的幅度在-而且增加了系統(tǒng)最大的探測距離更加有效的利用了當(dāng)前有限的信號帶寬-超過個以上的真正獨(dú)立的無干擾的信道通過將一個新表沿著垂直方向放置到水下然后精確測量出信標(biāo)相對于發(fā)射接收機(jī)的左右偏移量（，）