山科大为载人潜水器“奋斗者”装上“慧眼”

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  2020年11月10日8时12分,中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米,创造了中国载人深潜的新纪录。

  在这次任务中,山东科技大学测绘学院教授罗宇带领海洋测绘装备科研团队与中科院声学研究所研究团队合作,参与研制了11000米全海深近底多波束测深系统和11000米深水多波束测深系统,为“奋斗者”号载人潜水器深潜海底精细地形测量任务提供技术护航。

  “奋斗者”号在我国万米载人深潜上取得重大突破,离不开由我国自主设计、开发研制的海洋测深系统。山东科技大学海洋测绘装备科研团队承担了“奋斗者”号全海深近底多波束测深系统的数据采集、信号解调、波束形成、底检测和波束归位等关键技术研究及实时处理软件开发。全海深近底多波束测深系统与中科院声学研究所测深侧扫声呐配合工作,通过接收测深侧扫发射的探测声波,测量潜水器正下方的海底地形,创造了国产装备海洋测绘深度的新纪录。这些先进技术具有完全自主知识产权,打破了长期以来一些国家对我国在该领域的技术封锁。

  据了解,全海深近底多波束测深系统通常搭载在各型潜水器上,靠近海底时工作,相当于潜水器俯视下方的“慧眼”,在水质混浊、能见度很差的情况下也可精确测量水下地形地貌,探测水底及水体目标,对于测量深渊地形地貌,感知海洋环境和保障潜水器航行安全具有重要作用。除了搭载于“奋斗者”号载人潜水器外,全海深近底多波束测深系统已成功应用于深海ARV等多个深远海重大项目。

  该研究团队还参与了中科院声学研究所研究团队牵头的11000米深水多波束测深系统研究,负责声呐信号高速并行优化处理软件及数据同步采集软件开发。该型深水多波束测深系统安装在 “探索2号”科考船上,采用了多条带发射、多脉冲线性调频、实时发射波束姿态稳定和近场聚焦等先进技术,适用于安装在专业测量船大范围高效率测量深海地形,目前世界上只有挪威、德国和美国等少数几个国家掌握相关技术。

  除了参与“奋斗者”号、“探索2号”科考船等国家重大项目的技术研究,多年来,海洋测绘装备科研团队还研制了双频测深仪、浅地层剖面仪、浅水多波束测深仪、混合基线水声定位系统和多普勒流速剖面仪等多款高端海洋探测装备,解决了声学换能器、高增益低噪声模拟电路、高速数字电路、声呐信号处理和目标检测等关键技术,部分技术和产品已进行产业化推广,突破了国外产品在高端海洋声学探测装备领域的垄断,取得了良好的社会效益和经济效益。

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