在多普勒计程仪（DVL）技术快速发展的今天，国产设备能否与进口产品一较高下？近日，偶信科技（OCEAN）在千岛湖成功完成了DVL-600K的实地测试，用数据给出了有力答案。作为海洋仪器领域的领先者，偶信科技（OCEAN）自主研发生产的DVL-600系列多普勒计程仪性能已经可以媲美TRDI同系列产品，可实现国产化替代，为验证本公司DVL-600系列产品的性能，特开展湖上试验。通过与高精度GPS航迹相比较，验证本产品的高性能。同时通过分析研究湖上试验数据，为进一步提高设备的测速和计算航程性能提供数据支撑。
一、试验背景
多普勒计程仪（DVL）是一种利用水下声波的多普勒效应进行测速和计算航程的仪器，随着科学技术的发展和海洋开发的重视，多普勒计程仪的应用日益广泛，更高性能、更小型化的多普勒计程仪的研发受到各国的高度重视。
千岛湖以其独特的水文条件——水深变化大、底部地形复杂、水质清澈且流动性稳定——成为测试DVL性能的理想场所。偶信科技（OCEAN）技术团队选择在此进行DVL-600K的全面评估，重点关注设备在实际水体中的测速精度、底部跟踪稳定性以及不同深度下的工作表现。
杭州淳安县千岛湖镇中心码头：
二、试验设备
2 台 DVL-600K 设备；
1 套 GPS；
2 套 锂电池；
三、试验平台
千岛湖某型游船
四、试验内容
本次试验主要验证 DVL-600K 设备的底跟踪、测速和航程计算的性能。
准备阶段：
DVL 设备固定到船体。将定制固定架安装在船体前部，两端共可挂载 4 台 DVL 设备。供电通信缆一端连接设备后，另一端穿过固定架中空部分，放置于船舱内连接电脑串口、锂电池控制。
GPS 安装与调试。定制固定架有 GPS 专用螺杆，将 GPS 旋入螺杆，串口通信线引入船舱内，连接电脑并配置好 GPS 所需输出模式 GPRMC，输出频率 1Hz。
准备稳压电源、示波器等调试工具。
调试阶段：
DVL 内部装配。功率发射、温度传感器、姿态传感器接线检查，是否按照前进方向顺时针接好四路换能器信号，内存卡、功放板到调理板的 7 根排插是否插好。将壳体公座上的插头插到板子插座上，给板子缠好静电胶带，安装密封圈并打好硅脂，封舱。
DVL 设备固定船体前，需进行设备调试。DVL 设备的壳体螺丝锁紧前，连接供电通信缆，上电检查设备版本信息、是否正常工作、温度与姿态传感器数据获取是否正常：使用指南针对准 DVL 的前进方向，查看 DVL 输出的 PD6 结果中，SA 项的航向角是否与指南针方向相同；SA 项的温度是否与实际环境温度大致相符。确认无误后，锁紧螺丝和通电通信母缆的锁紧盖，将设备固定好并放入水中。
五、试验结果
两台DVL-600K 安装方式如下图所示：
其中x为船前进方向，设备 1（下图中蓝色设备）夹角为 45 ° , 设备 2（下图中银色设备）夹角为 0 °。
航线试验过程中，设备的参数设置为自动设置，根据实时测量的湖底深度自动调整发射信号的脉宽、功率等参数，操作简洁。
设备1试验结果：
设备 1 总共完成 3 条有效航线，航线试验过程中，设备的参数设置为自动设置，根据实时测量的湖底深度自动调整发射信号的脉宽、功率等参数，操作简洁。
航线 1 历时约 1600s，期间试验船保持约 7~8 节的速度行驶，总航程约 6.5km， 整个过程设备湖底跟踪稳定，船速测量稳定精确，航程计算精确。底跟踪、测速和航程计算结果分别如图6~11所示。
图1：湖底稳定跟踪结果
从图1中可以看出，航线 1 过程中，湖底高低起伏变化剧烈，从 20m 到 50m 起伏不断，但是设备 1 依然能保持稳定的湖底跟踪，证明本设备具备稳定跟踪复杂湖（海）底的能力。
图 2：姿态、航向角
图3：波束坐标下速度计算结果
图 4：仪器坐标下速度计算结果
图5：大地坐标下速度计算结果
从图2~5中可以看出，航线 1 过程中，DVL-600K计算的波束坐标、仪器坐标和大地坐标下的速度稳定，且与实际的船速基本一致，可以证明本设备具有稳定、精确地测量速度的能力。
图6：DVL 与 GSP 航程比对结果
从图6中可以看出，航线 1 过程中，DVL-600K 计算的航程（红色）与 GPS（绿色）记录的航程基本一致，经计算总航程 6458.3m，两者终点偏差 19.1m， 相对误差为 2.9‰ ，足以证明本设备具有精确的航程计算能力。
航线 2 历时约 700s，期间试验船保持约 6~7 节的速度行驶，总航程约 2.5km， 整个过程设备湖底跟踪稳定，船速测量稳定精确，航程计算精确。底跟踪、测速 和航程计算结果分别如图 3.12~3.17 所示。
图7：湖底稳定跟踪结果
从图7中可以看出，航线 2 过程中，湖底高低起伏一开始变化剧烈，后趋于稳定，从 20m 到 60m 起伏不断，但是设备 1 依然能保持稳定的湖底跟踪，证明 本设备具备稳定跟踪复杂湖（海）底的能力。
图8：姿态、航向角
图9：波束坐标下速度计算结果
图10：仪器坐标下速度计算结果
图11：大地坐标下速度计算结果
从图 8-11中可以看出，航线 2 过程中，DVL-600K 计算的波束坐标、仪器坐标和大地坐标下的速度稳定，且与实际的船速基本一致，可以证明本设备具有稳定、精确地测量速度的能力。
图12：DVL 与 GSP 航程比对结果
从图12中可以看出，航线 2 过程中，DVL-600K 计算的航程（红色）与 GPS（绿色）记录的航程基本一致，经计算总航程 2575.6m，两者终点偏差 6.2m，相 对误差为 2.4‰ ，足以证明本设备具有精确的航程计算能力。
航线 3 历时约 700s，期间试验船保持约 7~8 节的速度行驶，总航程约 3km， 整个过程设备湖底跟踪稳定，船速测量稳定精确，航程计算精确。底跟踪、测速 和航程计算结果分别如图13~18所示。
图13：湖底稳定跟踪结果
从图13中可以看出，航线3过程中，湖底高低起伏一开始缓慢变浅，后变化剧烈，从 20m 到 55m 起伏不断，但是设备 1 依然能保持稳定的湖底跟踪，证明本设备具备稳定跟踪复杂湖（海）底的能力。
图14：姿态、航向角
图15：波束坐标下速度计算结果
图16：仪器坐标下速度计算结果
图17：大地坐标下速度计算结果
从图14~17中可以看出，航线 3 过程中，DVL-600K 计算的波束坐标、仪器坐标和大地坐标下的速度稳定，且与实际的船速基本一致，可以证明本设备具有稳定、精确地测量速度的能力。
图18：DVL 与 GSP 航程比对结果
从图18中可以看出，航线 3 过程中，DVL-600K 计算的航程（红色）与 GPS （绿色）记录的航程基本一致，经计算总航程 2848.1m，两者终点偏差 7.8m，相对误差为 2.7‰ ，足以证明本设备具有精确的航程计算能力。
设备2试验结果：
设备 2 总共完成 3 条有效航线，航线试验过程中，设备的参数设置为自动设 置，根据实时测量的湖底深度自动调整发射信号的脉宽、功率等参数，操作简洁。
航线 1 历时约 700s，期间试验船保持约 7~8 节的速度行驶，总航程约 2.7km， 整个过程设备湖底跟踪稳定，船速测量稳定精确，航程计算精确。底跟踪、测速和航程计算结果分别如图19~24所示。
图19：湖底稳定跟踪结果
从图19中可以看出，航线 1 过程中，湖底高低起伏变化相对剧烈，从 20m 到 50m 起伏不断，但是设备 2 依然能保持稳定的湖底跟踪，证明本设备具备稳定跟踪复杂湖（海）底的能力。
图 20：姿态、航向角
图21：波束坐标下速度计算结果
图22：仪器坐标下速度计算结果
图23：大地坐标下速度计算结果
从图20~23中可以看出，航线 1 过程中，DVL-600K 计算的波束坐标、仪器坐标和大地坐标下的速度稳定，且与实际的船速基本一致，可以证明本设备具有稳定、精确地测量速度的能力。
图24：DVL 与 GSP 航程比对结果
从图24中可以看出，航线 1 过程中，DVL-600K 计算的航程（红色）与 GPS （绿色）记录的航程基本一致，经计算总航程 2708.2m，两者终点偏差 5.2m，相 对误差为 1.9‰ ，足以证明本设备具有精确的航程计算能力。
航线2和3：
图25：航线 2 DVL 与GSP 航程比对结果
图26：航线 3 DVL 与 GSP 航程比对结果
从图 25和26中可以看出，航线 2 和 3 过程中，DVL-600K 计算的航程（红 色）与 GPS（绿色）记录的航程基本一致，经计算总航程分别为 2998.2m 和 2656.1m， 两者终点偏差分别为 5.2m 和 7.5m，相对误差分别为 1.7‰和 2.8‰，可以证明本 设备具有精确的航程计算能力。
六、试验总结
两台 DVL-600K 设备分别采用 1 号波束与船前进方向成 45 °夹角和 0 °夹角的安装方式，各完成 3 条航线，分别对两台设别的底跟踪能力、测速精度和航程计算精度进行测试，测试结果如下：
（1）6 条航线下，两台设备面对湖底高度变化剧烈的情况下依然准备、连续地跟踪到湖底，说明设备具备稳定跟踪复杂海（湖）底的能力；
（2）6 条航线下，两台设备计算的波束坐标、仪器坐标和大地坐标下的速度稳定，且与实际的船速基本一致，说明设备具备稳定、精确测速的能力；
（3）6 条航线地航程分别为 6458.3m、2575.6m、2848.1m、2708.2m、2998.2m 和 2656.1m，与 GPS 地航程计算误差分别为 2.9‰、2.4‰、2.7‰ 、1.9‰ 、1.7‰ 和 2.8‰ ，均小于 3‰ ，达到设计要求，满足高精度 DVL 的使用要求。
