интерференционный. Его суть: в объеме воды создается интерференционная решетка и регистрируется рассеянное излучение на частицах / оптических неоднородностях в воде, которые пересекают интерференционные плоскости, модулированные по интенсивности. Регистрируется модуляция интенсивности рассеянного света, частота которой строго пропорциональна скорости объекта относительно среды [ 6 ].
Для определения направления движения применена оригинальная оптико-механическая система, которая состоит из инфракрасных светодиодов, фотоэлементов и подвижного зеркала с флажком-противовесом. При воздействии набегающего потока на флажок-противовес зеркало отклоняется и отражает излучение светодиода на определенный фотоприемник, таким путем определяется направление движения.
Лазерный лаг обеспечивает высокую точность измерения с относительной среднеквадратичной погрешностью ± 0,15 % в диапазоне скоростей от 0,02 до 3 м / с.
Испытания
В процессе испытаний АНПА в автоматическом режиме двигался по заданным маршрутам в подводном положении, используя для обеспечения навигации только систему счисления пути без внешней гидроакустической коррекции данных. Аппарат двигался со скоростью от 1 до 1,5 м / с и прошел ряд маршрутов дистанцией 1 – 2 км как по прямой, так и по замкнутой траектории.
Испытания показали, что накопленная ошибка счисления без коррекции координат составила от 5 до 35 % от пройденного пути в зависимости от места и маршрута движения.
Большой разброс ошибки системы счисления пути обусловлен ощутимым влиянием подводных течений на измерения скорости АНПА лазерным лагом, на разных маршрутах это влияние различно.
Лазерный лаг – это относительный лаг, который фактически измеряет скорость потока жидкости. В данных условиях он не может быть полноценной заменой доплеровского лага, который измеряет абсолютную скорость относительно морского дна. Однако лазерный лаг может найти свое применение в недорогих подводных автономных или телеуправляемых аппаратах, для которых это ограничение незначительно и важнее низкий вес и небольшая стоимость устройства. Также его применение актуально в решениях по скрытному перемещению подводного аппарата, так как он не создает акустического излучения.
В дальнейшем возможно уменьшить влияние подводных течений на измерения скорости лазерным лагом. Этого можно добиться путем ввода заранее известных данных о течениях в заданном районе, совершенствованием алгоритмов измерения и системы счисления пути и, возможно, применением дополнительного оборудования.
Рис. 4. Схема устройства определения направления движения: 1 – инфракрасные светодиоды, 2 – фотоэлементы, 3 – подвижное зеркало, 4 – флажок-противовес
Рис. 5. Один из маршрутов движения АНПА
ЛИТЕРАТУРА
1. Описание Laser Scaling SeaBotix [ Электронный ресурс ]. URL: http:// www. teledynemarine. com / laser-scaling /? BrandID = 19
2. Описание генератора лазерной линии [ Электронный ресурс ]. URL: http:// www. tritech. co. uk / product / rov-auv-laserline-generator-seastripe
3. Описание оптического модема [ Электронный ресурс ]. URL: http:// www. ambalux. com / gdresources / media / AMB _ 1013 _ Brochure. pdf
4. Описание лазерного сканера [ Электронный ресурс ]. URL: http:// www. 2grobotics. com / products / underwaterlaserscanner-uls‐100 /
5. Букин О. А, Майор А. Ю., Прощенко Д. Ю., Букин И. О., В. В. Болотов, А. А. Чехленок, Мун С. С. Методы лазерной спектроскопии в задачах разработки элементов лазерной сенсорики подводной робототехники // Оптика атмосферы и океана. – 2017. – Т. 30, № 5. – С. 420 – 425.
6. Растопов С. Ф. Бесконтактные лазерные и оптические датчики скорости и пути // Информатизация и системы управления в промышленности. – 2016. – № 4( 64).
Репортаж с Дальнего Востока
No. 2( 12) / 2017, Морские информационно-управляющие системы 89