基于抗差自适应CKF的水下重力匹配导航SITAN算法

为提高水下重力匹配算法的定位精度和稳健性,将容积卡尔曼滤波应用到水下重力匹配惯性导航中,同时引入抗差估计和自适应因子,提出了基于抗差自适应容积卡尔曼滤波的水下重力匹配导航SITAN算法。利用重力异常模型数据开展仿真实验,结果表明,所提算法能有效修正惯导整体航迹,在观测值未加入粗差的情况下较普通容积卡尔曼滤波算法提高了76%的导航定位精度,在观测值加入30 mGal粗差的情况下,提高了88%的导航定位精度。该研究成果可为后续水下重力匹配导航算法的理论研究及工程实践提供一定的数据支撑。

松辽盆地长岭凹陷青山口组水下重力流混合事件层沉积特征及意义

水下重力流沉积具有复杂多变的沉积过程,扮演了将盆地边缘粗碎屑沉积物输送到湖盆中心的重要角色,深刻影响湖盆中心有机质富集、保存及页岩油成藏。通过对松辽盆地长岭凹陷三口不同沉积环境井位中混合事件层(HEB)沉积特征对比和分析,结果显示各种重力流受物源区供给影响明显,湖盆边缘的L1井分布H1和H3的双层结构,L2井则主要发育过渡流体主导的沉积物组合,L3井发育低密度重力流为主的H4和H5沉积组合。低密度重力流形成一系列粉砂级纹层长英质页岩及泥级纹层黏土质页岩互层(H4和H5组合),有效改善了湖盆中心高TOC、差物性的页岩沉积,平均TOC高达2.84%,OSI平均值达到116.79 mg/g,是湖盆中心发育良好的页岩油甜点层。

水下重力匹配导航的非线性滤波算法研究

地球重力场辅助惯性导航系统应用于水下运载体的导航定位,能够有效降低惯性导航系统误差随时间累积的影响,保证水下运载体的长时间导航精度。EKF算法与UKF算法是两种常用的非线性滤波算法,以水下重力匹配导航为例,在南海选取两块重力异常变化剧烈程度不同的海域开展仿真试验,试验结果表明:两种算法都能够匹配真实航迹,有效降低惯导定位误差,采用UKF算法的导航定位精度水平较EKF算法提升30%以上,具有较好的精度提高作用。

基于新型主成分加权平均归一化法优选水下重力匹配导航适配区

本文开展了水下潜器重力匹配导航的匹配区适配性评价研究.第一,本文综合考虑了重力异常标准差、坡度标准差、粗糙度、重力异常差异熵、分形维数等重力场主要特征参数,联合主成分分析准则和加权平均原理,提出了新型主成分加权平均归一化法;第二,基于新型主成分加权平均归一化法,计算可评价重力异常基准图各区域匹配效果的总体特征参数指标,依据总体特征参数指标进行优良适配区、一般适配区和非适配区划分;第三,在相同条件下,在划分的优良适配区、一般适配区和非适配区内,分别进行重力匹配数值模拟验证比较,结果表明,优良适配区的重力匹配效果显著,匹配概率约为98%,匹配稳定性高,位置误差小于1个重力异常基准图格网.

水下重力测量技术进展

首先介绍了水下重力测量的概念,阐述了水下重力测量的必要性;然后简要概述了水下重力测量技术的发展历程,比较了现有的两种主流测量方案(ROV水下重力测量和AUV水下重力测量)的优缺点,重点介绍了国内外水下重力测量近期的技术进展,包括加州大学基于二级拖体ROV的水下近海底重力测量试验和东京大学的AUV水下动态重力测量系列试验;最后分析了水下动态重力测量的研究重点并指出了其后续发展方向。

孙吴-嘉荫盆地白垩系淘淇河组水下重力流沉积特征

本文根据露头、岩心、测井、薄片鉴定等资料,对孙吴-嘉荫盆地白垩系淘淇河组水下重力流沉积特征进行了详细的研究,认为淘淇河组水下重力流沉积规模大,为湖底扇沉积,其可进一步划分为内扇、中扇、外扇3种亚相以及主沟道、主沟道外、辫状沟道、辫状沟道间、远源浊积岩5种微相类型。内扇以水下泥石流沉积为主,中扇以液化沉积物流和浊流沉积为主,外扇发育浊积岩。根据地震剖面推断,白垩系淘淇河组时期发生的断层活动是湖底扇沉积发育的主要原因。

聚煤盆地中的水下重力流沉积

我国北方中生代聚煤盆地中一种特殊的粗粒碎屑沉积物不仅其各种成因单位可与Bouma层序对比,而且在砂体几何形态、规模、内部沉积构成和古流型式等方面也具有特色。对其进行沉积过程分析表明,每个成因单位代表一次水下重力流事件的沉积演化过程,与其共生的细碎屑沉积物多数形成于浅水湖泊环境。它们自成沉积体系,可能是近岸水下重力流扇或三角洲体系的水下部分。

U型水下重力仪简介

前言 研制水下重力仪的主要目的是要在海上极其恶劣的环境中开展重力测量。当仪器下放到水底时常会发生碰撞,仪器拉出水面时也可能碰到船舷,在海底仪器偶而也会被拖曳,以及其它难以预料的情况都要求水下重力仪必须坚固耐用。有较强的抗碰撞能力。水下重力测量需要解决的主要问题是由水波动引起的振动干扰,尤其是在浅于15m的泥质水底测量时问题更为严重。

水下重力实时测量数据仿真及精度分析

重力辅助惯性导航是实现水下潜器长期、自主、隐蔽、精确导航的重要手段之一。水下重力传感器实时测量数据的获取以及测量数据误差补偿是将重力导航付诸实际工程需重点关注的问题。由于实施水下重力测量试验受诸多条件限制,因而缺乏符合实际物理特性的水下重力实时测量值,导致对其特性及其精度水平的认知偏差,进而影响重力辅助惯性导航的性能。海洋水下重力实时测量数据仿真依据现有海洋重力仪以及惯导元器件的性能特性对水下重力实时观测进行模拟仿真、数据处理以及精度评估,可在实验室环境下再现水下重力数据实时获取的物理过程。试验中分析了不同速度误差、纬度误差、方位角对重力测量在不同纬度处的影响,并仿真了一段24h的水下动态重力测量过程,结果表明在选定的惯性元器件和重力仪参数条件下,自由空间重力异常测量精度为3.5mGal,为进一步开展重力辅助惯性导航关键技术及算法模型的有效验证与优化提升提供了有效支撑。

美俄水下重力辅助惯性导航技术发展分析与思考

中国水下重力辅助惯性导航技术发展正处于关键期,面临诸多困难和挑战,既有研究思路上的认知问题,又有核心技术上的“卡脖子”难题,需要人们集中智慧、创新思维,寻找破解这些难题的办法。首先将重力辅助导航技术的内涵明确定义为重力补偿和重力修正两类辅助导航技术的统称,分析评述了美俄两国在这个研究领域的发展方略、规划布局、发展思路、研发路径、创新成果、测试应用及一些值得关注的发展动向,总结归纳了两国研发历程不同阶段的技术特征和成功经验,对照分析了中国研究进程与两国的差异和差距,依据中国国情提出了5个方面的对策和建议,涉及研究思路、研发重点和优先事项安排等方向性议题,旨在抛砖引玉、深入交流、达成共识,为决策部门部署下一步工作提供参考。

基于新型分层邻域阈值搜索法提高水下潜器重力匹配导航的匹配效率

本文开展了水下潜器重力匹配导航的匹配效率改善研究.第一,为克服传统TERCOM算法逐点遍历搜索效率较低的缺点,提出新型分层邻域阈值搜索法.其原理如下:首先,利用4格网间隔数进行粗搜索匹配;其次,为提高初始匹配点的选取标准设置4mGal阈值(基准图上重力值与实测重力值之差),对选取的若干粗搜索行最佳匹配点周围24邻域点进行取舍并匹配比较;最后,获得搜索范围内最佳匹配点.第二,综合考虑了重力场标准差、峰度系数、坡度标准差、粗糙度、信息熵等重力场主要特征参数,将其作为适配区优劣的分析依据.第三,在适配性良好的区域内,在保证水下导航精度的前提下,基于分层邻域阈值搜索法,以本文参数设置为例,水下潜器重力匹配导航的匹配效率提高约14.14倍.

基于新一代GNSS-R星座海面测高原理提高水下惯性/重力组合导航精度研究进展

紧跟国际卫星测高反演和水下组合导航的最新热点,以满足中国迫切提出的科学和国防需求为导向,介绍了基于GNSS-R卫星海面测高原理提高水下惯性/重力组合导航精度研究进展。第一,介绍了GNSS-R测高精度研究进展、GNSS-R测高沿轨迹空间分辨率研究进展、GNSS-R反射点轨迹间空间分辨率研究进展、基于卫星测高反演海洋重力场研究进展、水下重力匹配导航研究进展等。第二,在GNSS-R海面测高方面,提出了新型大地水准面静态高程镜面反射点修正定位法、海洋潮汐时变高程镜面反射点修正定位法、法向投影镜面反射点修正定位法、GNSS-R星载下视天线接收信噪比模型构建法、GNSS-R星载下视天线可用镜面反射点筛选算法等,旨在提高卫星测高精度和空间分辨率;在水下重力匹配导航方面,提出了新型主成分加权平均归一化法、测地线周期性航向控制法、分层邻域阈值搜索法、先验递推迭代最小二乘误匹配修正法等,旨在提高水下重力匹配导航精度、匹配效率及可靠性。第三,预期提出新型二阶不动点时延提取法,旨在提高GNSS-R卫星海面测高精度;预期提出新型反射信号分解法,旨在提高GNSS-R卫星海面测高沿轨迹空间分辨率;预期提出新型海面粗糙度误差校正法,旨在提高GNSS-R卫星海面测高轨迹间空间分辨率;预期提出新型正则化稳健算法,旨在提高海洋重力场反演精度和空间分辨率;预期融合星载GNSS-R模拟测高数据、岸/空基GNSS-R验证测高数据等多源信息,联合几何配准收敛速度快和直接概率准则定位精度高的优点,构建新型几何配准-直接概率准则混合法,旨在提高水下惯性/重力组合导航精度和速度。

水下辅助导航的重力异常随机场分形插值研究

针对重力异常数据匮乏的地区,本文提出采用分形布朗运动(fractional Brownian motion,FBM)分形插值方法对重力异常随机场进行重构,实现可用于水下重力辅助导航的重力异常基准图生成.实验结果表明:分形插值方法作为一种粗插值是可行的,可为水下重力辅助导航系统的实现提供理论参考.

基于SINS/USBL/DG的水下动态重力测量

水下重力信息在深水油气勘探和潜航器辅助导航中发挥着重要作用。多普勒测速仪(DVL)由于工作范围受限无法时刻输出有效的数据,若作为水下传感器用于重力测量会影响数据处理的可靠性和准确性。针对这一难题,提出了一种基于捷联式惯性导航系统(SINS)/超短基线定位系统(USBL)/深度计(DG)组合导航的水下动态重力测量方法。该方法无需利用外部高精度的速度观测就能实现动态重力测量,摆脱了水下动态重力测量对DVL的依赖,在某海域进行了水下动态重力测量试验以验证新方法的有效性。试验结果证明,重复线内符合精度可以达到1 mGal的水平。

明渠挟沙水流的颗粒相平均速度及速度滑移

基于颗粒相动理学模型所确立的颗粒相基本方程和本构关系 ,导出了明渠挟沙水流中固液两相平均速度差的表达式 ,表明相间速度差与两相的垂向脉动强度、脉动切应力、水下重力、剪切升力、颗粒弛豫时间等有关 ,与两相沿流向脉动强度无关。运用水流速度的窦国仁公式 ,计算了颗粒相速度的垂线分布 ,分析了相间速度差的垂线分布特性 ,结果与试验资料吻合很好。表明相间速度差呈现出水面小、水底大的分布形式 ;细小颗粒的速度差近似为零 ,粗重颗粒的速度差明显。

介质扰动对声波的调制效应-参量接收阵及其他

文章从Lighthill方程出发,对介质扰动产生声传播非线性效应的国内、外研究情况进行了综述性介绍,重点介绍声波在被声场中同时存在的另一声波所扰动的介质中传播而产生的所谓“声散射声”现象,特别是由此而衍生的参量接收阵的理论、试验以及应用情况。绝大多数关于参量接收阵的理论和实验研究,都是着眼于其在小的径向(垂直于声传播方向)孔径条件下实现低频窄波束接收的特性,但这篇文章主要关注利用参量接收阵实现低频高增益接收的理论和试验研究;除重点介绍了国内、外的试验情况外,还特别关注将参量接收阵进行工程应用时面临的关键技术难点以及可能的解决思路。此外,文章还针对另一种介质扰动对声传播的调制效应,即“流散射声”,以及国外与此有关的工程应用、特别是苏联进行的号称超远程探潜应用进行了介绍和分析。

鄂西南五峰——龙马溪组富笔石细碎屑岩非常规沉积作用

有关细碎屑岩沉积作用的研究相对较为薄弱,论文选取鄂西南五峰—龙马溪组富笔石细碎屑岩为研究对象,探讨岩石定名中的分歧及其沉积环境。研究区细碎屑岩中,粉砂级石英颗粒含量较高、磨圆较差,发育微平行层理和微粒序层理,而且较完整的笔石生物化石大多富集于黏土级沉积物中,正常陆棚沉积难以圆满解释其成因,论文引入事件性水下重力流沉积,并建立了理想沉积模式,能够较好地解释细碎屑岩中特殊的沉积现象。据此推断,海相细碎屑岩应该是泥质重力流、异重流、浊流等水下流体与正常陆棚沉积共同作用的产物,二者有效组合,对于非常规油气资源具有重要意义。

水下沉积物重力流与海底扇相模式研究进展

水下沉积物重力流将大量沉积物搬运至海底,形成了地球上最大的沉积体系--海底扇。综合前人研究成果,梳理水下沉积物重力流的基本概念、分类和识别标志,介绍了现代观测的重要结果和海底扇相模式的研究进展。浊流和碎屑流是重力流最主要的两类流体,浊流为逐层沉积,发育正粒序;碎屑流为整体沉积,垂向无序。由浊流转换为碎屑流的重力流称混合流,陆上洪水入海(湖)形成的浊流称异重流。现代观测的结果表明:浊流底部存在高密度层,横向结构并不都是涌浪型,浊流的持续时间可以长达1周。海底扇通常采用组构分析和层级分类进行研究,由水道、天然堤、朵体、远洋-半远洋沉积和块体搬运沉积组成。水道侧向延伸窄,发育侵蚀结构;天然堤由薄层泥-粉砂质浊积岩组成,横向呈楔形变薄;朵体侧向延伸宽,颗粒粒度集中,侵蚀结构较少。水道的层级从低到高依次为水道单元、水道复合体和水道复合体群。朵体的层级从低到高依次为层、朵体元素、朵体和朵体复合体。

“高密度浊流”是砂质碎屑流吗?

习惯上认为,浊流是一种液性流,其沉积物靠液态湍动支撑;而碎屑流是一种塑性流,其沉积物靠基质强度、分散压力和上浮力支撑。“高密度浊流”的概念是指高浓度的、通常是非湍动的液态流,其沉积物主要靠基质强度、分散压力和上浮力支撑。以往认为顶部带有湍流云的牵引毯代表高密度浊流其实是一个错误,因为牵引毯既不是液性流也不是湍流。碎屑流也可能在其顶部带有湍流云。牵引毯/碎屑流与其上面的湍流云在流变学、沉积物支撑机制上是两个分开的实体。目前的实验和理论研究已经把块状砂和漂浮碎屑与高密度浊流概念联系在一起,“高密度浊流”术语实际上已经被用于层流。为了纠正这种概念上的错误,本文建议使用“砂质碎屑流”术语来替代“高密度浊流”术语。砂质碎屑流代表了粘性和非粘性碎屑流之间连续的系列过程,它们在流变学上一般属塑性的,其顶部可出现也可不出现湍流云。砂质碎屑流的沉积物支撑机制包括基质强度、分散压力和上浮力,其特征是层流状态、颗粒浓度中至高、泥质含量低至中等。

Microbiologically Induced Corrosion of Concrete and Protective Coatings in Gravity Sewers

Microbiologically induced corrosion of concrete （MICC） and its protective coatings has a high eco-nomic impact on sewer maintenance and rehabilitation. A better understanding of the micro-organisms and the bio- genie acids that are generated in the sewer is essential in controlling the corrosion of concrete pipes and protective coatings. The role of succession of micro-organisms growth in the corrosion of concrete and protective coatings was evaluated in this study. Examination of various sewer pipe materials exhibiting various extents of degradation, including concrete, cement based and epoxy based coating revealed the presence of both organic and biogenic sulphuric acids. This reflects the activity of fungi and the thiobacilli strains. Organism growth and metabolism were strongly related to the substrate pH. Fungi were found to grow and metabolise organic acids at pH from 2.0-8.0. Whilst the thiobacilli strains grew and generated sulohuric acids at oH below 3.0. The successive growth of the organisms provides an impgrtant bearing in deyeloping improved strateegies.to better manage sewers.