UUV集群协同探测与数据融合技术研究

简述无人水下航行器(UUV)集群协同探测的原理和特点,介绍国外UUV集群协同探测技术的发展和应用现状。设计1种基于主从网络结构的UUV协同探测方案,分析3种编队队形的探测性能,讨论了探测、导航、通信一体化数据融合的方法。     

基于UUV的水下目标非声探测技术研究综述

无人水下航行器(UUV)是一种无人驾驶,通过遥控或自动控制在水下航行的航行体,具有自主性、低风险性、隐蔽性、可部署性和环境适应性的特点,具有重要的军事价值。UUV以潜艇或水面舰为支援平台能够长时间在水下自主远程航行,并且可作为多种传感器的搭载平台,可应用于探扫雷、海洋监视侦察、潜艇探测、水下障碍物搜索定位以及通信导航等多个领域。随着以水下电场传感器、磁场传感器为代表的非声探测传感器技术和信息处理技术的发展,利用UUV平台搭载电磁传感器对水下目标进行探测、定位和识别已经受到国内外高度重视,具有广泛的应用前景。本文将首先对国内外典型UUV进行介绍,在此基础上阐述UUV水下电磁探测的基本原理,介绍UUV水下电磁探测的国内外发展趋势,最后对UUV水下电磁探测应用前景进行展望和分析。     

UUV与潜艇协同作战模式及关键技术

潜艇的隐蔽性是其威慑力关键所在,这也导致其信息保障较为匮乏,对战场态势的掌控能力有限。结合潜艇的典型运用模式,阐述了水下行动面临的主要问题。基于潜艇和UUV的技战术特点和未来水下战场环境的复杂性,构建、研究UUV与潜艇协同的攻防体系和典型作战模式。最后,围绕潜艇指挥控制、水声通信、组网协同和UUV技术等方面,对相关技术进行了系统研究和论述。     

一种百平方千米级水下通信定位导航系统

在水声通信及水下定位技术基础上,提出一种支持水下通信、定位与导航的一体化组网系统。系统基于水声换能器通导一体化及主/被动水下兼容定位等水下通信导航关键技术,可面向深海百平方千米级海域,可为从事深远海探测开发活动的水下多平台提供安全、高效的全天候全水域高精度定位与导航信息,为水下探测、水下平台布放回收以及精确对接引导等提供服务,满足信息的远程共享、指令的实时传输以及协同作业的组网通信。     

UUV协同探测的现状与发展前景

分析UUV协同探测的特点和分类方法，介绍国外UUV协同探测的应用现状，在此基础上，说明UUV协同探测的发展前景及所需的通信、导航等关键技术。     

UUV走航CTD探测的航迹规划及控制方法研究

介绍了一种航迹规划与控制方法,使得无人水下航行器(UUV)能够使用CTD测量仪完成水下探测任务。详细介绍了所研究的UUV硬件系统体系结构,同时完成UUV水平面和垂直面的航迹规划,使其在满足UUV设计要求及CTD测量特性约束条件下能够完成水下探测任务。为了实现UUV在三维空间里较好的跟踪所规划的航迹,应用自抗扰控制(ADRC)技术,分别设计了自抗扰航向控制器和纵倾控制器。所研究的航迹规划与控制方法在UUV半实物试验中得以验证。     

无人水下航行器与操雷

对未来水下信息战中用途广泛的无人水下航行器(UUV)与操雷进行了比较,分析了操雷的动力系统、控制系统、自导系统、内测系统、线导系统、操雷系统及操雷仪表等,提出应用成熟的操雷技术研究开发UUV,以及把操雷改装为UUV的技术捷径。介绍了成本低廉的人控水下航行器(MUV),建议利用MUV来部分替代UUV的技术。     

采用超低频电流场实现深水UUV遥控

首先分析遥控UUV的通信方式,将采用水下电流场通信和水声通信进行比较,得出采用水下电流场实现深水UUV遥控的优越性。分析水下电流场通信的原理,给出深水UUV接收遥控信号电压的表达式,总结出影响水下通信距离的关键参数。研究UUV接收信号随频率、通信距离的变化规律,最后提出增大水下电流场通信距离的方法。     

水下无人航行器集群仿真试验系统设计与研究

本文提出一种水下无人航行器集群仿真试验系统的设计方法,在构建UUV平台仿真模型、目标模型、海洋环境模型、关键算法模型等的基础上,开展了UUV集群仿真系统架构、想定及任务规划、仿真运行流程、系统接口、系统部署方式等全系统、全流程的UUV集群仿真试验系统设计。通过本系统方案设计研究,能为UUV集群仿真试验平台的开发提供有效支撑。     

UUV集群探雷效能评估方法

针对UUV探雷作业任务,建立UUV集群探雷作业效能评估模型。针对UUV集群搜索和探测水雷2种机动方式,进行集群探雷作业效能评估分析,给出UUV集群搜索效率和发现目标概率。     

基于DoDAF和SysML的潜艇与UUV协同作战概念描述方法

随着UUV等水下无人装备及技术的不断发展,水下无人装备在作战领域逐渐深入,探索潜艇与UUV协同的作战概念对于牵引水下装备发展具有重要意义。基于DoDAF(Department of Defense Architecture Framework)框架和SysML语言（Unified Modeling Language）,建立潜艇与UUV协同作战概念描述方法,对潜艇与UUV协同反舰的作战概念进行了顶层、规范化的描述,可为潜艇与UUV协同作战概念研究提供参考。     

声吸收系数对声自导鱼雷作用距离影响的仿真分析

鱼雷自导作用距离与声波在海水中的传播损失有关,论文通过研究仿真声吸收系数对鱼雷自导作用距离和鱼雷捕获概率的影响,得出了增加吸收系数能有效减少来袭鱼雷自导作用距离,降低其捕获概率的结论,对水下作战平台防御鱼雷攻击有着重要意义.     

基于M估计的多UUV协同定位算法

为解决多水下无人航行器(UUV)协同定位系统因水声环境复杂,水声距离观测信息受异常噪声干扰,导致采多UUV协同定位效果变差的问题,本文将M估计算法应用于UUV协同定位中,提出一种基于M估计多UUV协同定位算法。半实物仿真试验结果表明,相较于传统基于扩展卡尔曼滤波算法,所提算法可将定位精度提升30%左右。     

基于编队协同的UUV时敏打击效能研究

UUV(Unmanned Undersea Vehicle)作为一支独具特色的水下作战力量,正在成为一种新型作战平台,受到美国等世界各国海军的关注.针对UUV的具体使命任务,以"时敏打击"为目标,研究了UUV时敏打击的概念、方式、特点以及衡量UUV时敏打击效果的主要效能指标.重点围绕基于UUV编队协同这一核心内容,分析了编队协同对提高UUV时敏打击效能的重要作用.     

基于M估计的多UUV协同定位算法

为解决多水下无人航行器(UUV)协同定位系统因水声环境复杂,水声距离观测信息受异常噪声干扰,导致采多UUV协同定位效果变差的问题,本文将M估计算法应用于UUV协同定位中,提出一种基于M估计多UUV协同定位算法。半实物仿真试验结果表明,相较于传统基于扩展卡尔曼滤波算法,所提算法可将定位精度提升30%左右。     

水下战场UUV侦察与监视研究

UUV由于自身特点非常适合完成侦察与监视任务。论文介绍了水下战场UUV侦察与监视的意义,描述了UUV常见通信侦察传感器类型,对UUV可提供的情报类型进行了深入分析,提出了UUV情报、监视与侦察体系结构,阐述了从UUV侦察与监视到情报保障的工作过程,对实现水下战场的侦察与监视具有一定的参考作用。     

无人水下航行器控制系统CAN总线通信设计与仿真研究

由于水下环境的复杂性及无人水下航行器自身特点,对其实施实时高效控制需处理大量数据。文章采用CAN总线对UUV控制系统通信网络进行设计和分析,讨论了CAN总线网络数据帧在系统中的具体应用设计和传输参数设置,并使用CANoe仿真软件对所设计的UUV控制系统CAN网络进行了仿真,通过仿真验证了UUV控制系统CAN网络通信设计的正确性。该方法应用于UUV控制系统通信网络设计,将有效提高UUV系统控制性能和特征模拟性能。     

水下战场的变化

介绍了美国海军水下作战中心(NUWC)正在用Manta试验运载器(MTV)来论证及评估开发未来的水下无人运载器(UUV)。设想将整个UUV固定在潜艇的首部，可以放出执行侦察、通信甚至作战等诸多任务，又能回收固定在宿主船的外壳上。如水下无人通信运载器(UUCV)可用于水下声通信，水面无线电波联系等；其尺寸可以为53英寸／70磅至重型鱼雷。在文中一张构想图中，则在UUV上还有4个鱼雷发射管。图5。     

北斗卫星导航系统在水下无人航行器中的应用方案研究

本文阐述北斗卫星导航系统在水下无人航行器的几种主要应用方案,根据北斗卫星导航系统的导航定位和短报文通信功能特点,将北斗在UUV的应用分为两大类:一类主要利用北斗导航提供导航定位服务,如组合导航、基于北斗的水下导航系统等;另一类主要利用北斗系统的短报文通信服务或兼具使用导航定位服务,如基于北斗卫星导航系统的UUV遥控系统等。本文为水下无人航行器的北斗卫星导航系统应用提供了发展思路。     

美国水下机动无人系统能力发展新构想

美军试图通过大力发展以机动无人系统为主体的水下战无人装备,加强前沿水下无人系统预置,全力推进水下无人区域机动预警探测系统布建,重点攻关水下自主通信组网、自主协同、自主探测预警等先进技术,打造新型水下作战体系能力。本文通过解读美军近年发布的《未来海军》、海上项目增补计划、颠覆性技术领域发布的项目文件,及水下机动无人系统与技术新发展项目研发和试验中取得的一些成果,初探了未来机动无人系统能力的发展设想。