身处万米深海如何与外界联系

作者&投稿:坚蔡 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
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水声定位技术,以马里亚纳海沟为例:

马里亚纳海沟刚刚下潜到水下5米的“奋斗者”号GPS信号完全丢失,而此时它的深海之旅才刚刚开始。

想要在海底来一场说走就走的旅行,要解决三个问题。

首先要知道“奋斗者”号的GPS信号为何会丢失。GPS信号是通信卫星向地面接收器发射的电磁波信号。这些信号由多个卫星同时计算得出,目的是精确地推断出你的位置。不过,电磁波虽然在真空和空气中有极快的速度,却难以穿透路上的障碍物。

电磁波射入海水后,会不断被海水吸收。当到达5米深的海水时,已经所剩无几。没有了电磁波,“奋斗者”号该如何与外界取得联系,又该找谁来给自己定位。

这就是“奋斗者”号“说话”的“嘴”——应答器,“奋斗者”号入海之后,应答器会间隔固定的时间不断放出声波信号,而科考母船的船底则装有“耳朵”——换能器。

当基阵接受到声波时,会计算相位差Φ、波长λ和斜距R,由此算出“奋斗者”号的空间坐标。之后,这个坐标将被发送给“奋斗者”号,结合预先导入的大地坐标和海底地图,“奋斗者”号就可以知道自己身处何方了。这就是“大海深处的GPS”——水声定位技术。

“奋斗者”号内部安装有一套“惯性导航装置”,会通过“加速度计”和“陀螺仪”等仪器不断感应潜水器的位置、速度、姿态、方向,从而告知潜航员运动轨迹是否发生了偏移。而这些仪器精度之高,即使“奋斗者”号的偏移量只有一枚硬币的厚度,也能马上被检测到。

扩展资料

根据定位系统基线长度以及工作模式的差别,一般将其划分为长基线系统、短基线系统、超短基线系统及综合定位系统。

①长基线定位系统由预先布设的参考声信标阵列和测距仪组成,通过距离交汇解算目标位置。长基线需要事先测阵,作业成本高,主要应用于局部区域高精度定位。

②超短基线定位系统则是由多元声基阵与声信标组成,通过测量距离和方位定位。其优点为尺寸小、使用方便;缺点是定位误差与距离相关,仅适用于大范围作业区域跟踪。③短基线定位系统由装载在载体上的多个接收换能器和声信标组成,通过距离交汇获得目标位置。短基线作业简便,但其精度易受到载体形变等因素影响。

③短基线定位系统由装载在载体上的多个接收换能器和声信标组成,通过距离交汇获得目标位置。短基线作业简便,但其精度易受到载体形变等因素影响。

④综合定位系统融合了超短基线及长基线定位,兼顾了超短基线作业的简便性和长基线的定位精度。

③短基线定位系统由装载在载体上的多个接收换能器和声信标组成,通过距离交汇获得目标位置。短基线作业简便,但其精度易受到载体形变等因素影响。

④综合定位系统融合了超短基线及长基线定位,兼顾了超短基线作业的简便性和长基线的定位精度。

参考资料来源:中国发展门户网(中国政府与世界银行合作建立的国家门户网站)-水声定位导航技术的发展与展望

参考资料来源:中国青年网-“奋斗者”号今日再次万米深海游如何平安归来




身处万米深海如何与外界联系
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