海洋重力梯度探测理论及其应用研究

As an important military equipment, the submarine has the characteristics of long endurance, good concealment and strong attack power, which is an irreplaceable important combat platform in modern warfare. The means of underwatercollision avoidance of traditional naval submarine mainly rely on electronic chart system and sonar detection system. However, the electronic chart system has obvious hysteresison of the regular update and upgrade, and sonar detection system also has some shortcomings, depending on which completely to avoid collision, underwater is not reliable enough. In order to protect the submarine to sail all-weather, passively, and long-term, the project intends to use the technology of ocean gravity gradient to carry out the research of theory and application on ocean gravity gradient detection, build gravity gradient data inversion model, and detect the military targets underwater such as submarine cave and the obstacles underwater. The main research contents are as follows: the study on data processing of ocean gravity gradient, and the application research of gravity gradient in the exploration of coastal hidden cave, the detection of underwater fixed obstacle, and the precision detection of submersible boat. The research results of the project can be used to detect the seabed topography, detect coastal hidden caves, explore geological and avoid collision of submarine underwater, to provide technical support for the safety of submarines.

潜艇是一种重要的军事装备，续航力大、隐蔽性强、攻击力强是其主要特点，是现代战争中不可替代的重要作战平台。传统的海军潜艇水下避碰手段主要依靠电子海图系统和声纳探测系统，但是电子海图系统定期的更新和升级具有明显的滞后性，声纳探测系统也存在一些缺陷，使之不足以作为可以完全依赖的水下航行避碰手段。为了实现对潜艇水下航行全天候、无源、长航时地保障，本项目拟利用海洋重力梯度技术，开展海洋重力梯度探测理论及其应用研究，构建重力梯度数据反演模型，探测潜艇洞库等地下军事目标和水下障碍物。主要研究内容包括海洋重力梯度数据处理研究、重力梯度在探测沿岸隐蔽洞库中的应用研究、重力梯度在探测水下固定障碍物中的应用研究、重力梯度在精密探测水下运动潜器中的应用研究。项目的研究成果可用于探测海底地形、探测沿岸隐蔽洞库、地质勘查以及潜艇水下避碰，为潜艇的安全航行提供技术保障。

重力梯度测量的发展拓宽了重力场探测技术的应用场景，无论在地球物理勘探还是军事应用方面，都能带来颠覆性的应用价值。美国、澳大利亚、英国等均已掌握该项技术，并对中国实施严格的出口管制和技术封锁。为此，本项目从海洋重力梯度数据的获取与处理、重力梯度探测水下障碍物、重力梯度在水下潜器的导航探测应用等方面进行了研究。本项目在研期间取得的主要研究成果有：.（1）分析了海洋重磁调查测量的软硬件需求及AUV搭载平台选型问题。研究了测量中的动态效应补偿模型和数据去噪方法，提高了测量数据的信噪比。.（2）研究了基于经典重力场理论的重力、重力梯度计算大地水准面和弹道扰动引力的计算模型，较好地满足了相关应用需求。.（3）从重力梯度探测水下目标、反演海底地形、匹配导航等方面开展了重力梯度在水下导航探测方面的应用研究，相关研究结果可为后续深入研究攻关提供参考借鉴。.本项目围绕重力梯度在水下探测与导航方面的应用进行了研究，采用理论分析、模型仿真、条件假设等方法初步验证了该技术在应用中的可行性，并从中发掘了许多有待深入研究的问题，为后续的攻关奠定了基础。