[发明专利]一种用于自持式剖面浮标的半实物仿真系统及方法

说明书

本发明提供了一种用于自持式剖面浮标的半实物仿真系统及方法，该系统包括：浮标液压系统，模拟浮标下潜与上浮；浮标主控系统，用于控制所述浮标进行剖面运动；压力调节系统，用于为所述浮标液压系统提供变化的压力；仿真控制系统，用于进行仿真实验状态控制和数据处理；控制器1，用于在所述仿真控制系统和所述压力调节系统之间传输压力调节协议数据；所述浮标主控系统接收所述浮标液压系统和仿真控制系统传输的数据。使用本发明能够进行实验室模拟浮标趋近于海洋环境的剖面运动，进行定压测试、功耗测试、控制算法验证等，对Argo剖面浮标液压系统、主控系统可靠性和稳定性的提升，海试成本的降低，整机功耗的优化，具有积极的作用。

技术领域

本发明属于海洋探测技术领域，具体涉及一种用于自持式剖面浮标的半实物仿真系统及方法。

背景技术

Argo（全球海洋实时观测网）计划是于1998年推出的一个全球海洋观测试验项目，旨在通过在全球海洋布放卫星跟踪浮标，快速、准确、大范围地收集全球海洋上层的海水温度、盐度剖面资料，以提高气候预报的精度，有效防御全球日益严重的气候灾害给人类造成的威胁。截止2016年5月底，有3814个剖面浮标组成全球Argo实时海洋观测网，中国Argo计划自2002年初组织实施以来，已经在太平洋、印度洋等海域投放了462个Argo剖面浮标。目前有88个浮标仍在海上正常工作。

目前实现了1000米、2000米Argo剖面浮标的产业化，而4000米Argo剖面浮标尚处于研制成功阶段，未形成产业化，其可靠性和稳定性需进一步提升，但是Argo剖面浮标的海试成本较高，大量的海试会导致可用于设备研发的经费比例变低。在研发和产业化期间，通过海试结果进行设备的改进优化，效率低下，进展缓慢，且较难获取海试所有运行数据，尤其在深海海域中，进行大深度循环剖面运动，极易造成设备丢失，无法通过完整的海试数据进行原因分析。

发明内容

本发明的目的是提供了一种自持式剖面浮标的半实物仿真系统及方法，以弥补现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采取得具体技术方案为：

一种用于自持式剖面浮标的半实物仿真系统，包括：

浮标液压系统，其油量变化引起浮力变化，以模拟浮标下潜与上浮；

浮标主控系统，用于控制所述浮标进行剖面运动；

压力调节系统，用于为所述浮标液压系统提供变化的压力，引起油量变化；

仿真控制系统，用于进行仿真实验状态控制和数据处理；

控制器1，用于在所述仿真控制系统和所述压力调节系统之间传输压力调节协议数据；

所述浮标主控系统接收所述浮标液压系统和仿真控制系统传输的数据。

进一步的，所述仿真控制系统包括模型计算模块、压力跟踪模块、传感器数据模块、状态监测模块、数据存储模块；所述模型计算模块，用于计算自持式剖面浮标动力学模型，并向所述压力跟踪模块和传感器数据模块输出相关数据信息；所述数据存储模块，用于记录模型参数、海洋环境参数、运行参数等，并向所述模型计算模块传输该数据信息；所述压力跟踪模块，通过控制器1实现对所述压力调节系统的压力反馈与调节；所述传感器数据模块，用于向所述浮标主控系统提供标准CTD传感器数据协议；所述状态监测模块，用于接收浮标主控系统反馈的浮标状态和油量数据，监测浮标运行状态和油量数据，并向所述模型计算模块传输数据。

进一步的，所述浮标主控系统将浮标运行状态反馈至所述状态监测模块，所述状态监测模块自动判断浮标运行状态，使所述仿真控制系统自行切换运行阶段，进行连续剖面测试，实现仿真试验的无人值守；所述浮标运行状态包括剖面运动启动、下潜完成与上浮完成；所述运行阶段包括下潜阶段、上浮阶段与通信阶段。