陆地上北斗导航系统给人们出行带来了极大的便利,那么水下该怎么办呢?你能想象到未来水下也能建成全覆盖的定位导航网络吗?声远航科技团队让水下“北斗”不再是空想。
就在上周哈尔滨工程大学“五四杯”创新创业大赛中,水声工程学院声远航科技团队携水下智能“北斗”系统,用先进的技术、精彩的答辩征服在场评委,一举取得创业大赛金奖、创新大赛特等奖的优异成绩。
水下北斗,应需而生
水声导航定位技术的应用几乎遍布整个海洋开发领域,从海洋工程中的油气开采到大洋调查中的深海矿产探测,从海洋灾害性地质研究到海底光缆管线铺设及维护,再从海洋救援到水下考古,这些领域无不需要声学定位导航系统为其提供精确的空间位置和技术支持。目前,许多国家都把海洋开发定为基本国策,竞相制定海洋科技开发规划、战略计划,优先发展深海高新技术。可见,海洋问题已经上升为国家战略问题。在这种战略需求的巨大牵引下,水声导航定位技术的发展又掀起了新一轮的热潮。
声远航科技团队的长基线导航定位系统是集水声遥控与无线电通信设备于一体,水面监测船、水下目标、水面浮标和海底应答器多平台协同工作,兼具导航和定位功能的水声设备,其任务是为水下目标提供精确导航定位,解决水下目标不同工况条件下的航行参数测量问题,保障目标在水下航行的安全、可靠,并对水下目标进行实时监测。力求满足勘探、潜水、水下搜救、水下考古、水下工程建设、海洋资源勘探与开发、潜水员编组作业和海洋装备等军用及民用领域对于水下导航定位的迫切需求。并且可以达到以线带面,进而实现全覆盖的水下导航定位网络,是名副其实的水下智能“北斗”。
技术壁垒,行业领先
长基线导航定位系统主要由船载分系统、目标分系统、声学应答器基阵分系统、无线电监测浮标分系统、目标模拟器分系统等五部分组成。实际工作中包括询问应答和同步信标两种工作模式。
在询问应答的工作模式下,由水下目标向应答器阵发射一个水声脉冲作为询问信号,各阵元接收机接收到询问信号后经过一定的应答延时以不同的频率向目标回复应答信号,目标检测到应答信号后得到声信号传播时延,根据时延确定水下目标与各个应答器间的距离从而获得自身坐标。
在同步信标工作模式下,目标与应答器间的时钟系统同步,各应答器按同步周期向目标发出水声测距脉冲,由目标检测到的传播时延与水中声速相乘即可得到解算目标位置所需要的关键参数-斜距,由斜距和应答器位置信息即可解算出目标位置。
高精度、低功耗、作用范围广、应用灵活等优点确保了本系统技术上实现了行业领先。
万夫一力,助声远航
声远航科技团队由五名优秀的本科生组成。乐观开朗、善于沟通的郑擎宇是团队的“主心骨”,组织联络、沟通协调,拿不准主意的时候找她准没错。对学习认真、对科创热情的刘梦琪是团队的“第一写手”,展板材料、海报材料......无论多么晦涩的专业语言经过她的手总能令人兴趣盎然。喜爱交流、努力进步的李想是团队的“实力担当”,电子设计大赛省一等奖的获奖经历让再大的困难都难不倒他。踏实肯干、孜孜不倦的上官佩熙是团队的“及时雨”,哪里有需要,哪里就有他的身影。勤于学习、善于倾听的王虔是团队的“后备军”,应对各种紧急情况是她的常态。
单丝不成线,独木不成林。仅仅五个人的力量实在是沧海一粟,水声工程学院和梁国龙教授课题组众多老师和研究生的鼎力支持更是我们强有力的支撑。指导教师齐滨老师在繁忙的工作之余仍然时刻关注项目的每一个细节、每一个进展。无论多晚,无论多忙,他总是第一时间带给我们最有力的帮助,最中肯的意见。此外王逸林老师、邹男老师、王晋晋老师、孙思博老师、刘铁老师等多位老师的鼎力相助,才让我们有了前行的勇气。同样,每晚全程陪伴我们修改ppt的杨卓、孙金学长;为团队答辩而奔波忙碌的申奥、王静飞、郭颖、张博学长,各位优秀的学长学姐是我们团队的“定海神针”。
回顾准备比赛的日日夜夜,熬夜准备ppt和各种材料是我们的常态,临时开会解决突发情况更是“家常便饭”。考试忙碌无暇准备、ppt修改效果不理想、答辩临时换人、答辩顺序极大不利......摔倒,爬起,再摔倒,再爬起。五个毫无经验的“菜鸟”就是这样一路摸爬滚打的走来,未来也会始终如一的走下去。“暑往寒来,东奔西走,指日功成一醉休。莫停歇,尚需加把劲,更上层楼。”梁国龙教授的这首《沁园春》反映了团队成员的雄心壮志,既是老师们对年轻人攻坚克难的鼓励与鞭策,同时也是对未来水声事业接班人的深深期许。站在时代的潮头,声远航科技团队正用智慧与激情,执着前行,为实现海洋大国向海洋强国的历史跨越不断迈进。
项目负责人:郑擎宇
团队成员:刘梦琪、李想、上官佩熙、王虔
指导教师:齐滨 副教授