仪器仪表学报

作者：文艺成，徐佳毅，李文昕，韩智敏，李醒飞

单位：文艺成,1.天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072； 2.天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072,,徐佳毅,1.天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072； 2.天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072,xjy0125@tju.edu.cn,李文昕,1.天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072； 2.天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072,,韩智敏,1.天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072； 2.天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072,,李醒飞,1.天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072； 2.天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072,

关键词：剖面浮标;海洋大数据;数字孪生模型;出水点预测;海试验证

基金：国家自然科学基金（62203324）、中国科协青年人才托举工程（YESS20230630）项目资助

针对现有用于水下无人系统科学研究的海洋模型普遍存在参数单一、非动态、无法真实模拟任意海区环境等问题，基于海洋大数据，建立了多参数海洋环境数据库，依托数据库的高效检索能力，快速获取海洋环境数据块，进行运动位置与地理坐标转换，并提出了一种基于滑移的时空海洋数据平滑插值算法，构建了RTPDCOM实时动态温-压-密-流海洋数字孪生模型，该模型有效抑制了大深度数据的过冲现象。在此基础上，进一步建立了RTPDCOM模型影响下的剖面浮标动力学模型，并开展了出水点预测研究。西太平洋区域仿真与海试数据对比结果显示，在4000m剖面运动条件下，仿真与实际出水点相对于入水点的水平距离基本一致，出水角度偏差多数<20°，距离偏差多数<650m。温盐剖面数据吻合度高，温度平均偏差0.126℃~0.185℃，盐度平均偏差0.0276~0.0314PSU，验证了RTPDCOM模型与真实海洋环境的一致性。印度洋区域仿真与海试对比进一步表明，出水角度偏差多数<20°，距离偏差多数<600m，预测效果良好，体现出RTPDCOM模型在不同海区的普适性。此外，与传统分层模型相比，RTPDCOM模型在出水角度和距离预测精度上均表现更优。RTPDCOM模型可移植性强，对保障水下无人系统可靠性、稳定性，提升其轨迹规划和集群编队控制精度等方面具有重要应用价值。

来源：2025年第10期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

查看仪器仪表学报杂志2025年第10期