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“蛟龍”靠什么定位?

"蛟龍"靠什么定位?

2013-06-14 11:50:49

  “蛟龍”號(hào)載人潛水器下潛到水下以后,既沒(méi)有公路上的標(biāo)志,又沒(méi)有GPS導(dǎo)航,那如何確定“蛟龍”號(hào)在水中的位置?

  在“蛟龍”號(hào)駛向南海執(zhí)行首個(gè)試驗(yàn)性應(yīng)用航次的途中,記者采訪(fǎng)了中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所研究員、航次現(xiàn)場(chǎng)指揮部成員朱敏,他告訴記者,“蛟龍”號(hào)水下定位主要靠?jī)商茁晫W(xué)定位系統(tǒng):超短基線(xiàn)和長(zhǎng)基線(xiàn)定位系統(tǒng)。

  在超短基線(xiàn)系統(tǒng)中,母船上安裝了一套定位設(shè)備,“蛟龍”號(hào)上安裝了一個(gè)信標(biāo)。當(dāng)潛水器入水后,母船和“蛟龍”號(hào)上一對(duì)精確同步的時(shí)鐘同時(shí)觸發(fā)母船上的定位設(shè)備和“蛟龍”號(hào)上的信標(biāo)。母船上有一套可升降聲學(xué)陣,上面有4個(gè)聲學(xué)接收換能器可以接收到信標(biāo)發(fā)射的信號(hào),通過(guò)分析4個(gè)信號(hào),可以計(jì)算出信標(biāo)與母船的距離、方位角和傾角,進(jìn)而計(jì)算出信標(biāo)在水下的位置,也就是潛水器在水下的位置。

  長(zhǎng)基線(xiàn)定位需要在海底投放不少于3個(gè)信標(biāo),“蛟龍”上的長(zhǎng)基線(xiàn)收發(fā)機(jī)定時(shí)發(fā)射一個(gè)詢(xún)問(wèn)信號(hào),各信標(biāo)收到后回答一個(gè)信號(hào),收發(fā)機(jī)根據(jù)應(yīng)答的時(shí)間來(lái)確定各信標(biāo)與“蛟龍”號(hào)的距離,再通過(guò)幾何解算來(lái)確定潛水器的位置。

  “長(zhǎng)基線(xiàn)比超短基線(xiàn)定位精確度更高。”朱敏說(shuō),“距離越遠(yuǎn),超短基線(xiàn)定位的誤差就越大,通常誤差在2‰至1%,如果下潛7000米,誤差可能達(dá)百米,而長(zhǎng)基線(xiàn)精確度可達(dá)到1米左右。長(zhǎng)基線(xiàn)的缺點(diǎn)是需要投放信標(biāo),費(fèi)時(shí)費(fèi)力,作業(yè)區(qū)域固定,而超短基線(xiàn)則比較靈活,精度能夠滿(mǎn)足多數(shù)應(yīng)用的需要。因此將根據(jù)作業(yè)任務(wù)的特點(diǎn)來(lái)確定用哪種定位方式。”

  據(jù)了解,在1000米至7000米的海試過(guò)程中,“蛟龍”號(hào)主要用超短基線(xiàn)進(jìn)行定位,在7000米海試前對(duì)長(zhǎng)基線(xiàn)進(jìn)行了測(cè)試。在即將進(jìn)行的首個(gè)試驗(yàn)性應(yīng)用航次中,將使用長(zhǎng)基線(xiàn)定位系統(tǒng),以期使“蛟龍”號(hào)的定位系統(tǒng)更為精確。

  “蛟龍”號(hào)首個(gè)試驗(yàn)性應(yīng)用航次于6月10日起航,共分為3個(gè)航段,第一航段在南海開(kāi)展定位系統(tǒng)試驗(yàn),同時(shí)兼顧“南海深部科學(xué)計(jì)劃”開(kāi)展科學(xué)研究,包括對(duì)海底生態(tài)系統(tǒng)、生物和地形等進(jìn)行調(diào)查;第二和第三航段分別在東北太平洋中國(guó)多金屬結(jié)核勘探合同區(qū)和西北太平洋富鈷結(jié)殼勘探申請(qǐng)區(qū)開(kāi)展近底生物調(diào)查、地質(zhì)取樣、海底攝像和海底沉積物劑量反應(yīng)試驗(yàn)等,預(yù)計(jì)需要113天。

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