关于AUV向998师父取经，希望大家踊跃提问

单车居士

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! e) t5 Q; g5 t# g1 J; S抛砖引玉，抽空写了下笔记，深受打击啊，知识面太狭隘了

工程用无人水下探测器的设计

自动水下航天器作为实用的工具运用于海洋科学是可行的。水下航行器作为一个无电缆的独立的个体，它将填补载人潜水和移动操作潜水器对海洋开发的缺陷，水下航天器具有诱惑性，因为与传统的技术相比，它经济又实用，而且将开辟许多新的应用领域。设计一个水下航天器在严酷的深海环境工作是具有挑战性的。这片论文讨论了如何用现在的工程技术来满足水下航天器的设计要求。

近来，自动水下航天器技术是成熟的，我们看到它被用于各种领域，从测量海面到海床的距离和描绘海床地图。设计水下航天器，有很严格的限制，对它的目标领域非常的敏感。围绕这个思路，论文的目标是理解在设计水下航天器时遇到的主要问题是如何解决的。这篇论文也会涉及到力学和材料问题，能量系统问题，电脑技术，航海和通讯系统，传感器运用和长的外壳寿命将影响它的设计。

工程学的随时间的发展，为了它最佳的性能水下航行器的设计将会改变。因而，此论文对基本问题的讨论将继续协助用先进技术对水下航行器的有价值设计。

AUV的发展历史及其与到的一些问题。

拖网收集海底样本。人类深潜探险。电子和材料的发展，载人潜水，深海电缆的发展出现遥控AUV，水中电磁波衰减速度非常快，声波有延迟性，不能实施控制车辆，需要完全自主的AUV。

AUV的种类及各自特点：浅水层AUV（＜500米） ：承受压力小，体积小而轻，动力足，速度快，分辨率低。中水层AUV（500-2500m）：压力相对较大，笨重，要更大的能量，速度慢。深水层AUV（＞2500m）：承受高海洋压力，轴承座庞大，下潜时间长，能量储存要大，体积又变大，高分辨率调查。滑翔机：通过浮力和水温的变化航行，巡航能力强，巡航半径大。

AUV形状和他们的优缺点：鱼雷形（需要设计平移的速度来完全控制车辆，6个自由度，自主控制较难。但工作范围广），非鱼雷型（完全独立控制，导航精度高，分辨率高的摄影）。

材料问题：耐高压力，耐高腐蚀性，又要轻。内部充油，材料有钢合金，铝合金，钛合金，复合陶瓷，其中复合陶瓷又耐压又耐腐蚀，铝合金比较轻，廉价，便于制作外表镀锌来提高耐腐蚀性能。

浮力主要由复合泡沫塑料提供，即玻璃，陶瓷，聚合物或金属球体悬浮在环氧树脂中的复合材料。

传感器，电子，电池各有其自己的外壳，中间的连接电缆符合压力下的水密性。

介绍了典型的水下机器人（2000m以下）结构和传感器，浮子，电池的放置位置，轴承座的材料和设计形式。螺旋桨用磁性联轴器，摩擦马达驱动。

能源系统：典型的为电池，也有闭式循环发动机和燃料电池。电源存储系统的重要设计参数为特定的能源，能量密度，充放电压和电流特性。作者列出了模型，说明用电池作为动力源更合适。闭式循环发动机分为封闭循环柴油机，封闭循环汽轮机，斯特林循环发动机，他们多非常成功，但是可燃，不安全，昂贵，增加设计的复杂性。

电池最受欢迎，技术发展成熟，1.碱性电池，寿命短，效率低，不能充电。2.铅酸蓄电池，便宜，方便，可充电，汽车上常用，功率低密度大，小毛病释放氢，有爆炸危险。3. 镍镉电池，能量密度好，但需要一个大气气空间，难辨认，发热大。4.锂电池，能量密度高，寿命长，但压力不补偿，可用高能量密度弥补，价格贵，运用广泛。5.锂集合物电池，压力可补偿，能量密度比锂电池好，可能是最佳的电池选择。

燃料电池，高功率密度，要有密闭的空间。

核电，潜艇上运用成熟，AUV上用比较复杂，将来可能会运用广泛。

作者介绍了典型的电力系统，动力源为可充电锂电池组，海洋充电站，电力的负载（主处理器，GPS，马达，电机控制，传感器，相机，等等）

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单车居士

计算机系统：硬件和软件的设计
水下运行控制的分类：1.分层体系，控制比较简单，设计和调试的函数简单，可以方便的进行测试，但是更改和添加功能时比较复杂，适合预知的环境，不适合海洋环境。2.分布式体系，具有并行结构，每个函数可以无中间级别的与每个其他函数交换数据，系统模块话和灵活话，但是管理和调试比较困难，没有监督的通讯。3.包容体系结构，它是独立并行结构，每个行为直接与传感器通讯，具有灵活性，可靠性，计算效率的分布式体系结构的特征。4.混合式体系，以上3种体系的合成，是最好的结构。5.pc104基于x86的计算机，传感器与计算机的通讯和控制。6.自主资源管理器，7.海底计算机体系。8.哨兵等软件系统。
AUV的导航技术：收集各地传感器信息，使用原有的地图信息进行导航，并在导航中实现数据的地图更新，类似于是先有鸡还是先有蛋的问题。水下电磁波衰减快，作者详细介绍了水下导航问题的解决：1.对AUV跟踪和定位，各种传感器的应用，声学多普勒系统，惯性导航系统，GPS，磁轮盘（受AUV磁场干扰，精度差），机械罗盘（精度好，时间久了也要有问题），环形激光陀螺仪和光钎陀螺仪（最好，但是贵）。
长距离的导航：LBL系统，类似路上的GPS系统，1.异频雷达收发机部署，海洋底部部署转发器。2.异频雷达收发的调查，转发器与AUV进行数据交流，修复误差 3.AUV的导航，在先前布置的转发器之间进行数据交换，来确定自己的位置。LBL的缺点是产生高频率噪声虚假点几率，航迹推算的问题是错误的的频率漂移。LBL与多普勒计程仪的结合使用，具有高精确的导航。AUV使用多普勒导航，LBL实现修复。
  |( o: ?  q8 _' h- C6 k超短距离的定位：需要矫正，依赖陀螺和深度传感器来获得可靠的绝对位置，可以用于水下航行的基本导航，但是不复合高精度的水下测量，许多水下测量还是使用船的超短系统。
通讯：水下电磁波衰减严重，很难控制车辆。唯一可靠的是声波。声波调制解调器与LBL异频雷达收发机来导航AUV。Mit使用微调制解调器和GPS感应器来导航，尤斯蒂斯中南工业大学用声调制解调器与高精确时钟和船上的传感器精确导航，无任何LBL转发器。
+ w+ N" q: H# d2 b$ s2 E传感器的水下测量，例如深度，多普勒计程仪，等需要导航和控制的传感器，他们是如何控制AUV的，1.标量传感器，深度传感器，盐度传感器，深度仪等。2.矢量传感器，多波束声纳，侧扫声纳，磁力仪等，连续的方式传输数据，导航的数据来自它们，所以数据质量高。3.海底成像，用于科学考察和研究。问题a，海底没光源，为节能，一般用闪光灯，降低后向散射，相机与光源高分离。b，水不均匀吸收光，用photomosaic软件来处理。
自适应采样：根据指令，有目的性的自动采集海底信息。传感器的举例。
船坞的设计：1.能够与物理存储、 电力传输和数据传输的水下锁机械、 电动和计算，2.在码头应有足够电源和数据的存储3.在码头必须能够与远程的科学家进行通信。4.系统必须能够适应近表面或底栖的应用程序 ； 5.应该能够与各种不同的水下停靠。此外，为每种类型的水下航行器在不同尺度上，更好地执行，或者可能配备多种不同种类的传感器，坞站应该能够处理多个水下。6.另一个基本的要求是海洋的它应该能够承受的不利条件中的自然生物污垢，这可能是海洋的长任期部署的最大挑战之一。7.最后，对现有的水下AUV码头的使用应要求最小的修改，这样可以有效地使用甚至更小的水下AUV。
对接问题：1.机械锁定。2.酒吧门式的码头3.电缆型的码头。
对AUV的充电，非接触式，接触式的。
与AUV的数据传输，直接方法、光学方法、电磁方法。
7 a3 T6 M6 |" b: k船坞对AUV的导航：声的方法、光学方法、电磁方法。
2 K  Y6 K+ x, X- T船坞的外形。
总结：任何设计，没有一个正确的设计，只有一个最理想的设计。最好的一种AUV应用程序可能在另一种完全无用。随着技术的进展，AUV的设计将不得不改变以适应它。随着我们更好更高分辨率传感器和照相机的出现，更好的动力源变得可用，材料的发展又将导致更小、 更轻的车辆。随着这些组件的变化，可能会更改水下航行器的优化设计。从而获得最大的水下机器人技术的前沿，永远是一项挑战，并希望，在本文中所讨论的问题可以帮助应对这一挑战。

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哈哈，大虾，内容太多了，读书笔记有1500字就足够了，简单叙述一下内容就可以，但要全面，不必过于详细，有问题再看原版，