拖曳式测量系统剖面运动控制与数据产品制作

目前，具备升降运动功能，搭载多种传感器的拖曳系统成为国际先进水平的代表。国家863计划项目"拖曳式多参数剖面测量系统"针对我国海域的具体情况，提出研制具备升降功能的，携带CTD，DO，PH，叶绿素荧光计，浊度计，拖曳式营养盐分析仪等监测设备的拖曳系统。该设备的研制将填补我国在先进拖曳技术领域的空白。 作为我国第一种具备升降功能的拖曳系统，适合近海使用，具备快速响应、可靠性良好等特点的运动控制技术和适合多参数同步测量，具备联合计算，多源处理，图形化显示等特点的数据产品制作技术是该系统技术中两个重要组成部分。 本文在拖体动力外型设计基础上，通过对拖缆、拖体运动方程及耦合条件等经典公式分析，利用流体动力试验确定参数等步骤，建立了包含升降速度，抬首速度，拖体深度，俯仰角度等控制变量的拖曳系统运动模型。由于设计拖体适用于近海，运动速度快，系统响应速度与可靠性要求高于轨迹精度要求，因此设计了一种基于PID控制器的波浪运动控制方法，并进行了仿真试验。湖试结果证明该方法能够保证拖体按照预定的深度范围，快速上升下降，完成剖面测量，拖体运动周期稳定、轨迹对称，运动状态平稳。 拖曳式测量不同于传统的测量方式，拖曳测量数据产品制作方法需要充分体现拖曳式测量数据大范围、准同步的特点。本文从测量数据的获取及原始数据格式的设计入手，研究、设计了拖曳式测量数据采集通讯网络和处理软件，针对采样数据的特点设计了数据产品的关键处理技术和完整制作步骤。将该处理技术的结果与相关测量数据进行了比对，并利用海试数据进行了处理演示。