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无人船应用于南极科考

时间:2017年11月

地点:南极罗斯海难言岛及长城站附近海域

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案例背景

2017年11月,中国第34次南极科学考察正式启动。国家海洋局南海调查技术中心,使用356体育官网智能研发生产的4艘无人船远赴南极,执行为极地科考船“雪龙号”寻找新锚地的任务。


项目实施成果及优势分析

本次水下地形测量任务,共运用4条356体育官网无人船:1条M80B“极行者”海洋调查无人船平台、3艘SE40小型测量无人艇。

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M80B“极行者”海洋调查无人船平台

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SE40小型测量无人艇


M80B的任务内容为深水区扫测,根据任务需求,搭载多波束设备。为更好地在极地海域破冰逐浪,356体育官网智能的海洋调查无人船采用三体船型设计,在快速性、稳定性、耐波性等方面表现出色;壳体采用高耐候性铝合金锻造,充分利用了铝合金强度高、耐蚀性能好、低温下不冷脆的优点;考虑到海水盐分较高,无人船还采用了抗腐蚀材料。


为提高定位精度,用通过双卫星定位天线载波相位差定向的POS(Position & Orientation System)方案替代GNSS+GYRO方案实现定位定向功能,并加入惯性测量设备(IMU)与POS紧耦合为无人船、多波束条带测深系统提供高精度定位、定向数据以及高精度姿态数据。


为提高卫星定位数据的信噪比,在较低矮的艏天线安装位设计能够削弱水面多径效应的扼流结构安装面,提高卫星定位数据质量。


SE40小型测量无人艇的任务内容为近岸区域的水深地形勘测。根据任务需求,搭载单波束设备在长城站附近海域进行快速测量。


最终,经过大约20小时的工作,4艘无人船完成了5㎞²海域多波束全覆盖海底地形测量,填补了该区域的数据空白,为船舶的安全航行和中国第5个南极科考站建设提供了基础空间地理信息数据支撑。


无人船优势分析

实时性:无人船可在测量现场航行监控,实时回传高清视频画面。

安全性:无人船能代替人克服本次南极项目作业遭遇的严寒、浮冰和大风等情况。

高效性:无人船耗费约20小时自动完成测量任务,若采用多船协同测量,可进一步提高测量效率。


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图| M80B搭载多波束条带测深系统采集的难言岛海域水深地形(海床上可见明显的冰川侵蚀痕迹)


精确性:M80B应用的“穿浪式”球艏,能有效减少船舶纵向晃动,也有助于降低对船体搭载声学探测设备的干扰,更好地保证测量数据精度。

经济性:采用无人船进行测量作业,消耗能源仅为有人船作业的十分之一。这将为远洋作业的母船节省大量的燃油成本,同时宝贵的载荷可以让给其他物资。