未来大中型无人潜航器作战问题研究

从传统水下单平台作战运用模式面临的挑战出发,分析未来大中型无人潜航器协同作战对水下信息通联能力提出的需求以及相应的技术手段。结合浅海、深海水声传播特性,对浅近海域、深远海域无人潜航器隐蔽协同作战相关问题进行研究与探讨。为解决未来大中型无人潜航器水下协同作战的协同定位问题,根据不同作战海域特点,提出创新无人潜航器隐蔽协同作战通信机制以及建立分布式水下无线自组织网络的想法和思路,拓展无人潜航器隐蔽协同作战水下通信方式,保证作战行动及目的达成。     

潜航器轨迹跟踪与航向预测算法

海况条件较差时,基于水下单点GPS定位系统的潜航器实时定位有较大测量误差,不利于潜航器的轨迹跟踪与航向预测。针对误差服从高斯分布的水下单点GPS定位系统,提出基于改进型扩展卡尔曼滤波算法的GPS跟踪方法和基于回归分析算法的航向预测方法。通过测试与仿真,对定位设备采集到的数据进行对比分析,试验结果表明,上述算法显著提高了轨迹测量精度与航向跟踪能力,准确绘制出了潜航器的实时航行轨迹与航向预测线,可应用于潜航器的轨迹跟踪项目中。     

潜航器轨迹跟踪与航向预测算法

海况条件较差时,基于水下单点GPS定位系统的潜航器实时定位有较大测量误差,不利于潜航器的轨迹跟踪与航向预测。针对误差服从高斯分布的水下单点GPS定位系统,提出基于改进型扩展卡尔曼滤波算法的GPS跟踪方法和基于回归分析算法的航向预测方法。通过测试与仿真,对定位设备采集到的数据进行对比分析,试验结果表明,上述算法显著提高了轨迹测量精度与航向跟踪能力,准确绘制出了潜航器的实时航行轨迹与航向预测线,可应用于潜航器的轨迹跟踪项目中。     

Exide Onyx^TM锂离子电池装载动力无人水下潜航器

Exide科技集团宣布Onyx^TM锂离子电池将作为两台深海无人潜航器的动力,这两台无人水下潜航器将服役于加拿大联邦政府。这种研究工具是为北冰洋深海下山的大陆架绘制地图设计的。全尺寸测试的结果表明,AUV能帮助加拿大科学家和研究者提供更多详细关于海底地形地质、加拿大深海岩床北部边缘的信息。     

联网状态下水下无人潜航器的路径控制方法

传统的水下无人潜航器路径控制方法,在联网状态下,一直存在控制精度低、误差大,效率不好的问题,提出基于NURBS曲线拟合法的水下无人潜航器的路径控制方法。该方法采用传感器或者摄像机来侦测静态和动态障碍物,建立水下无人潜航器运动学模型,并获取其最小化rob路径长度的目标函数,分析潜航器所受约束情况。在此基础上,根据基本流体力学,确定潜航器所受阻力,引入滤波函数进行平滑处理,采用NURBS曲线拟合法,对水下无人潜航器路径进行控制。实验对比结果表明,采用改进的控制方法,在水下无人潜航器路径控制方面,其控制所需时间及精度均要优于传统的方法,具有一定的实用性。     

无人潜航器装备技术发展及作战运用研究

提出无人潜航器基本作战概念,总结各军事强国发展现状,列举了推进动力、水下通信、水下导航、水下探测、布放回收、指挥控制等6大关键技术,并据此构想了情报侦察监视、反水雷/布雷作战、反潜作战、水下伏击作战、辅助有人平台作战等5种典型作战运用样式。最后展望了无人潜航器的未来发展趋势,对无人作战装备发展及战法研究提供借鉴参考。     

基于改进蚁群算法的水下潜航器安全隐蔽航路规划研究

针对水下潜航器的特点和实际需求,设计潜航器安全隐蔽航路规划模型。首先对水下航路规划的影响因素集进行划分,结合水下潜航器特点,通过改进信息素更新机制及启发因子的设计,建立基于蚁群算法的潜航器全局航路规划模型;其次考虑敌我距离变化量、我方位置与目标点的距离、我方声呐盲区、敌我距离最小量作为代价函数的4个因数,建立单目标动态威胁的局部航路规划;最后通过仿真得到全局规划路径和局部避碰路径结果,说明该方法在水下潜航器航路规划具有实际应用价值。     

无人潜航器导航通信桅杆雷达散射特性分析

无人潜航器导航通信桅杆作为无人潜航器通信、导航校准等潜望状态时浮出水面的唯一组部件,降低其雷达散射特性是无人潜航器开展综合隐身工作的重要内容之一。本文通过仿真建模,详细分析了L波段、S波段、C波段和X波段等无人潜航器导航通信桅杆雷达散射特性,各波段下导航通信桅杆的RCS均值为0.21 m2,并进行了强散射源分析。通过分析无人潜航器导航通信桅杆的雷达散射特性,对无人潜航器雷达散射特性优化改进、对无人潜航器探测雷达研制具有重要意义。     

浅谈深海水下自主式无缆潜航器的发展及应用

文章讨论了国内外深海水下自主式无缆潜航器(AUV)的国内外发展现状,并对主流产品及我国研制的主要成果的性能参数、主体尺寸、主要功能及使用场景等进行了介绍。并着重对深海AUV在目标搜寻、地质勘探及深海探测等方面的应用着重进行了分析。结合目前深海AUV的发展现状提出了其远程化、智能化及模块化的发展方向。     

升力型潜水飞行器水空动力学特性研究

水空两相介质物性的巨大差异为潜水飞机的水下潜航和空中飞行带来诸多难题,本文选择升力型航行器为研究对象,采用数值仿真手段研究其飞行和潜航动力学特性,模拟结果说明:在低速航行时,存在匹配的速度区间使得升力型航行器在空中和水下的各动力学参数随攻角的变化趋势相似并且数值相近,航行器获得相似的飞行和潜航环境;通过对水下高速航行的可行性的探讨,获悉升力型航行器不适宜在水下高速潜航,需采用变体方式改变构型来提高航行器的动力学性能。     

面向深海无人潜航器的导航系统设计与实现

为满足深海无人潜航器不同运动、工作状态对导航系统精度和低功耗的要求,以及进一步提高导航设备在深海环境中的不确定因素影响下的适应性、可靠性,研究与设计了一种基于DSP+ARM双处理器的混合精度IMU导航定位系统。将低精度、低功耗的MEMS传感器与高精度、高功耗的光纤传感器通过模糊自适应状态切换算法在线切换两者的工作状态,以达到导航定位精度与功耗之间的最优平衡,并提高在执行导航定位任务时的适应性和可靠性。实际跑车实验结果表明,采用高、低精度IMU分时工作模式满足了系统在精度与功耗之间的平衡要求。在保证水下潜航器续航时间的同时,有效提高了导航系统鲁邦性和可靠性。     

水下无人搜探系统装备使用模式分析

本文从搭载平台、使用水下无人航行器数量、水下无人航行器与母船相对距离、水下无人航行器搜索和探测目标的行动方式、使用人员对水下无人航行器干预程度等几个方面,并结合任务类型和性质,分析提出水下无人搜探系统装备使用模式。     

近水面低航速下潜航器深度自抗扰控制

深度控制是潜航器运动控制重要组成部分。在近水面航行时,潜航器受波浪力的扰动,二阶波浪力将使潜航器难以保持深度。同时,低航速状态下,水平舵受航速影响舵效大幅降低,本文基于自抗扰控制技术(ADRC)设计了潜航器深度控制器,通过扩张状态观测器(ESO)观测扰动并及时进行补偿。仿真与水池实验表明,相较于传统PID方法,该控制器使得潜航器具有更好的深度控制效果。     

基于大数据分析的水下航行器运行轨迹规划模型研究

传统水下航行器轨迹规划计算处理过程中,受到自身算法逻辑参数影响,建模数据计算涵盖不够严谨,无法对小概率误差轨迹进行引入分析,从而导致航行器预判轨迹出现偏离。针对问题产生原因,提出基于大数据分析的水下航行器运行轨迹规划模型研究。首先,对传统模型计算算法进行修正,引入MFT样条差值规划算法对构建模型轨迹数据进行优选规划计算;接着引入迭代多项轨迹构造算法,对规划模型数据进行轨迹模型构建计算;最后,通过对构建模型进行仿真数据测试。通过与传统模型的对比证明提出构建的轨迹模型能够解决传统模型存在的问题与不足。     

多自主式水下航行器轨迹精准跟踪控制方法

针对多自主式水下航行器轨迹跟踪控制中的不确定性问题,研究多自主式水下航行器轨迹精准跟踪控制方法。构建基于灰色预测的轨迹精准跟踪控制模型,利用灰色预测模型预测航行器航向角,构建一元多项式回归模型,拟合航行器初始航向角同预测航向角间的残差,优化灰色预测模型,提升航行器航向角预测精度。将航向角预测结果代入PID控制器内,通过计算航向角控制率确定位置误差、速度误差与加速度误差,通过控制上述误差实现航行器轨迹准确跟踪控制。实验结果显示该方法可在航行器不同运动特性下准确跟踪轨迹,并具有较好的控制效果。     

旋翼类飞行潜航器的发展及关键技术

飞行潜航器(Unmanned Aerial Underwater Vehicle,UAUV)在水空搜救、水下结构物探测具有广阔的应用前景。本文通过对主要飞行器、水下航行器的比较分析,认为多旋翼飞行器是目前技术条件下最适合水空2种环境使用的构型。综述国内外主要旋翼类飞行潜航器(Multi-Rotor Unmanned Aerial Underwater Vehicle,MUAUV)的研究和发展现状,分析旋翼类飞行潜航器的特点,论述飞行潜航器发展急需解决的关键技术。     

美海军无人潜航器的发展与应用

水下无人潜航器是美海军水下作战的一个重要发展方向。论文主要介绍了美海军无人潜航器的发展历程、主要特点、军事应用、作战流程及带来的启示。     

旋翼类飞行潜航器的发展及关键技术

飞行潜航器(Unmanned Aerial Underwater Vehicle,UAUV)在水空搜救、水下结构物探测具有广阔的应用前景.本文通过对主要飞行器、水下航行器的比较分析,认为多旋翼飞行器是目前技术条件下最适合水空2种环境使用的构型.综述国内外主要旋翼类飞行潜航器(Multi-Rotor Unmanned Aerial Underwater Vehicle,MUAUV)的研究和发展现状,分析旋翼类飞行潜航器的特点,论述飞行潜航器发展急需解决的关键技术.     

基于稳定逆的UUV路径跟踪控制

针对水下无人潜航器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)路径跟踪过程中存在的非最小相位特性,提出了一种基于稳定逆的UUV路径跟踪控制方法。根据稳定逆的思想,首先,求取跟踪系统内动态的有界解;通过求解过程,设计了跟踪系统基于期望轨迹的稳定逆;由稳定逆产生期望控制输入和期望的状态轨迹,反馈控制器实现了系统在线完成对期望轨迹的精确跟踪。仿真实验证实该方法可以实现UUV对规划路径的精确跟踪。     

MARIC设计的载人潜水器支持母船开建

<正>9月16日上午,中国船舶及海洋工程设计研究院(MARIC)为中国大洋协会设计的"深海一号"载人潜水器支持母船在武船重工开工建造。"深海一号"是目前世界新型、先进的载人潜水支持母船,该船将为"蛟龙"号载人潜水器深潜作业提供水下、水面支持及维护保养,以充分发挥其在深海科学考察、海底资源勘查、深海生物基因研究领域技术优势。