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进入E时代,想必大家都有网购的经历,快递司空见惯,可你听过“海底快递”吗?日前,由哈尔滨工程大学水声学院郑翠娥、张居成、韩云峰三位老师指导,洪小平、欧阳雨洁、李宗晏、吴杰四位同学完成的《“深海装备闪送员——实现深海装备的精准布放与回收”项目》获得第七届中国“互联网+”大学生创新创业大赛铜奖,哈工程的“海底快递业务”正式开通,“空运找顺丰、陆运找京东、海底运找哈工程”团队负责人洪小平开玩笑说。
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4 ]$ g2 n: D7 e+ J! D 图片由哈工程大学提供
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通过“悄悄话”联络的“海底闪送员”
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7 I! G8 D: K9 p1 w “海底闪送员”全称为全深海声学释放器,它是针对深海着陆器、海底实验室等海底测量设备而设计的布放回收装置,通过水上甲板与水下声学释放器之间的声指令远程控制传递信号、建立联系,准确地进行目标定位。这个声指令就像“海底闪送员”与“收件方”之间的“悄悄话”,只有“海底闪送员”能够听懂,并准确定位,为海洋装备提供释放、跟踪、回收的“一条龙服务”。
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, @5 v2 @7 G$ p- v 深不可测的海底,受到风浪、鱼群、温度等未知因素的影响,实现“悄悄话”的准确传达主要靠两项技术,稳健的声指令控制技术以及释放器在海底的长期值守。洪小平介绍,这相当于岸上的人说句话,“海底闪送员”必须听得见、听得准,然后以信号传递的方式做出回答,岸上的人没说话,“海底闪送员”就不能将设备释放回来,这就需要准确地辨识,“悄悄话”要抗干扰。为了达到精确,团队要不断地将声指令检测算法更新,通过多达百次的外场试验加以检验。 & d2 p T G% j6 E0 [5 n- y
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# M, X7 m$ W/ U+ O) S 一次,团队到松花湖进行UUV集群实验。“在水池试验时,明明已经达到稳定的状态,现场数据却大有出入,十分混乱。”洪小平感到十分焦虑。经过分析,他们发现,由于水下声学释放器受到干扰,导致数据出现了不同程度的延迟、缺失、重叠,使得水上甲板分析结果出现误差,水下正常运行的设备被误判成“失踪人口”。团队一方面提高现有算法的精度,一方面尝试目前世界上最先进的算法,受到老师的启发,洪小平在判决中引入先验信息,以提高算法稳健性,终于使信号适应不同环境的干扰,顺利通过检验。
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( x8 D8 T8 l8 p0 n2 }% C* D4 E 给“海底闪送员”装上“中国芯” : U/ u/ R( \4 o" e
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, g- f4 c8 L" f! V; V 自2004年起,全海深声学释放器技术的研发经历了几代水声人的共同努力,从声唤醒系统设计、释放器结构优化,到低功耗功能应用。值得骄傲的是,团队实现了全海深声学释放器的全国产化,为“海底闪送员”挂上国字号。
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. v) G; g* L! N4 E. y 一直以来,全海深声学释放器的核心运算芯片从国外引进,实现“全国产”是几代水声人的梦想。2020年初,团队首次引入国内研发成功的第一代DSP芯片,国产芯片较进口芯片功耗大、稳定性弱,如果给这位“闪送员”装上“中国芯”需要进行从硬件到软件上的优化和改进,如芯片功耗功能设计、系统适配,软件功能更新等,团队成员兵分两路,一部分人员完成硬件设计,一部分人员进行算法更新与优化,用时半年之久,终于完成了国产芯片与释放器的技术匹配,实现了整体性能的优化。百分百国产化,从技术到硬件实现自主可控,这对于全海深声学释放器又是一项技术上的重大突破。 : [6 v/ Q0 S! \7 U. M; g
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& W# V( p0 i' c2 p* ?) B “‘全国产化’在某种意义上就意味着降低成本,会给产品带来更大的市场。”负责产品市场运营的吴杰说。由于“海底闪送员”的应用范围比较广,绝大多数下海仪器均需要,所以它的市场前景非常广阔。目前,哈工程的这位“海底闪送员”已在海洋科学、海底资源勘查、海洋油气资源开发、海洋国防等领域广泛应用。“随着技术的不断优化,未来,这位‘闪送员’还会接更多的单。”吴杰说。 ( A2 A8 K) {: H8 h/ C$ p3 I @! a
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与“海底闪送员”一同探寻海底奥秘 6 a9 i, @& N& ]! M+ V; d* `
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“探寻海底无穷尽的奥秘”这是几代中国人的宏愿,也是洪小平、欧阳雨洁、李宗晏、吴杰等这些年轻人的心愿,“全深海声学释放器”研究项目记录了他们潜心科研、挑战极限的回忆,也凝结了他们乘风破浪,追寻梦想的精彩故事。
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4 Q1 s: l/ p8 b9 J& x “第一次跟随组里出海试验,临行前激动得睡不着觉。”回忆起第一次海试的经历,洪小平难掩兴奋,“第一次乘坐科考船,第一次与老师、队员共同奋战,第一次为海试成功欢呼雀跃……”李宗晏在兴奋之余还多了些担忧,“海上漂泊一周甚至一个月,晕船、水土不服、通信障碍都是问题。”但很快,无论是难抑的激动,还是隐隐的担忧,都被忙碌的试验准备日复一日枯燥单调的作息,晕船带来的呕吐与不适所替代。“克服一切困难的力量,来自于队员之间的团结协作,老师的支持与鼓励,还有母校提供的广阔平台。”吴杰表示。 % ?8 N3 V( ^" U- z8 {" z+ l. d
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还记得大赛答辩前一晚,队员们在水声楼通宵修改PPT和讲稿,虽然已经连续奋战20个小时,队员们依然热情不减,兴奋地讨论着答辩的细节与难点。每个技术难点背后,每页ppt背后都凝结了队员们的心血,“宣布结果的时候大家有些激动,但也有些小遗憾。也许遗憾,就是新的开始,新的起点,未来我们有信心与‘海底闪送员’一同到更深更远的地方去探寻海底奥秘。”洪小平回忆说。 J, y: b( _& J9 I3 k6 ~. V
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“全深海声学释放器”是水声学院的传统基础研究项目,在师生的共同努力下,项目的技术指标不断升级和迭代,信号抗干扰性更强、海底续航时间更长。 ! m' f6 {* q5 i! D! j0 W5 |
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