基于GPRS无线通讯的水下滑翔机关键技术研究

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在陆地资源有限、海洋资源开发力度逐年加大的情况下,对于海洋的探测尤其是对海底资源的勘探对我们国家具有重要意义,海底观测器成为各大研究院所的研究重点,而水下滑翔机由于其能耗低、航程远、具有自主导航能力等特性,通过挂载不同类型的传感器、以运动载体为依托、成为海底观测网络中不可或缺的一部分。除此之外在军事上起到的海防作用、在气象上起到的预警作用都使水下滑翔机的研究意义重大。本篇文章从机械结构、控制原理以及远程通讯技术三个方面,提出了一套可行的适应于200米工作水深要求的水下滑翔机的运动平台方案,并对关键部分进行了实验验证。机械结构包含了耐压外壳的设计与内部运动调节机构的设计,通过对不同材料耐压性能的分析,确定钛合金作为耐压外壳材料,通过分舱技术与结构优化设计,改善了壳体的耐压能力与抗腐蚀能力,并具备一定的传感器挂载能力以及保护外置传感器与皮囊的功能。对三大运动调节机构做出相应的改进,在浮力调节机构方面,优化了液体输送方案,在有限的空间内提高了油泵的输出压力;改进了油液的体积测量方式,采用磁致伸缩位移传感器,以活塞缸为载体,提高了测量精度与重复性,并且具有更高的抗震性能;电磁球阀的运用,使得高压油路具有优良的单向密封性能,基本消除了原先的内泄漏现象;浮力调节液压系统整体阀块的设计,改变了原先软管密布的现象,在降低压力损失的同时也减少了线路阻塞的可能性。尾舵的运用提高了转向的快速性。重心调节机构的稳定性得到了显著的提高,拉线位移传感器的运用,提供了滑翔机后期精确控制的可能性。丰富了搭载传感器的类型,增加了CTD、高度计、陀螺仪等设备的运用,为精确的导航方案提供了基础。柔性滑翔翼的设计让水下滑翔机在运动过程中具有更加良好的抗风浪倾倒能力。对以TMS320F28335作为主控芯片的运动机构控制系统进行了研究,提出能够满足外围传感器的接口要求与运动机构的控制要求的方案,设计了基于GPRS网络的无线通讯方案,组建无线通讯平台,并通过实验证明了方案的可行性。
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