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。     

基于对线控位策略的UUV回收运动控制研究

研究了水下坞舱回收UUV (Unmanned Underwater Vehicle) 过程中的运动控制问题,详细介绍了坞舱搭载回收UUV的原理,建立了UUV回收中的数学模型。提出了一种基于对线控位策略的回收方法,通过一个双参考点的定位控制来实现UUV的回收。设计了UUV回收的位置和姿态的灰色预测PID控制器,以减小UUV回收控制中的超调量和调整时间。仿真验证结果表明了对线控位策略对于坞舱回收UUV是可行的,所设计的灰色预测PID控制器可以实现UUV回收的精确控制。     

美国军用UUV现状及发展趋势分析

美国军用UUV处于世界领先水平,跟踪和了解其现状和发展趋势具有非常重要的意义。概述了美国若干个军用UUV发展规划主要内容,描述了几个典型军用UUV的主要使命任务和战术技术性能,详细分析了UUV载体结构、控制系统、导航系统、能源系统、推进系统和任务模块等主要系统功能、组成和性能指标。分析了美国军用UUV的发展特点和趋势及其正在大力发展的UUV的自主控制技术、组合导航技术、目标识别技术、新型电池技术、水声通信技术和新材料技术等。     

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。     

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。     

近水面波浪对UUV航行的影响

低速UUV在水下航行一定的距离后需要上浮到近水面进行导航定位,而在近水面UUV受波浪的影响不能忽略,因此研究UUV在近水面悬停时受波浪的影响是有意义的.本文在建立UUV六自由度运动模型的基础上,基于规则波的波浪理论,建立了波浪力的计算模型.并仿真计算了UUV在近水面悬停时受海洋波浪力的影响.     

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。     

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。     

基于遗传算法的UUV快速性和能源系统综合优化分析

水下无人航行器(UUV)的总体优化设计一般由快速性、操纵性、结构强度、能源系统等系统构成,各个系统之间耦合,综合考虑各系统间的耦合作用对于UUV的设计至关重要,本文针对UUV快速性和能源系统综合优化的问题进行研究,主要工作有:根据艇型特点选择了19个相关设计变量,构建了约束条件,综合考虑各性能指标,建立了UUV快速性和能源系统综合目标函数;利用VC++语言,编制了基于遗传算法的UUV快速性和能源系统综合优化程序,从UUV快速性和能源系统的角度选取7个较敏感的设计变量进行了敏感度分析。通过计算表明,该优化系统准确可靠,平行中体长度、回转体直径和3 kn航速航行时间对优化系统较为敏感。     

UUV自航发射鱼雷过程的建模与仿真

UUV发射鱼雷过程中,由于自身体积小,质量轻,在受到鱼雷扰动的情况下,其速度和姿态角将发生改变。本文通过研究UUV和鱼雷在发射过程中相互作用的关系,建立UUV在发射过程中的运动模型以及鱼雷在自航发射过程中的内弹道模型,并得出鱼雷出管时UUV的运动参数,为验证UUV自航发射鱼雷的可行性提供依据。对UUV自航发射鱼雷过程的变参数进行分析,为UUV自航发射鱼雷试验以及发射装置结构优化提供依据。     

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。     

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。     

无人水下航行器声呐装备现状与发展趋势

无人水下航行器(UUV)已成为当今世界各国海军争相研究的热点,而各类声呐装备是UUV完成使命任务的重要手段。本文对国内外UUV声呐装备的技术现状进行详细阐述,对一些典型声呐装备的功能、性能指标做较全面的说明,并重点针对UUV声呐装备的关键技术与未来发展趋势进行分析与展望,为我国发展UUV声呐装备提供有益的思路和参考。     

基于多学科设计优化的UUV总体组合优化方法

无人水下航行器(UUV)是多学科交叉的复杂耦合系统,采用多学科设计优化(MDO)可以大大缩短UUV研发周期,提升UUV总体性能。针对UUV的总体设计,开展模块化学科划分,建立各学科分析模型。由于UUV总体系统属于多变量高维空间,单一的优化方法并不能得到全局范围的最优解,采用序列二次规划法结合自适应模拟退火法以及序列二次规划法结合多岛遗传算法的组合优化设计方法,基于协同优化策略,开展以UUV总重量为主优化目标的多学科设计优化,并利用仿真分析对优化后的UUV结构强度与稳定性进行校验。由优化设计的结果可以看出,UUV满足各个子系统约束的前提下,有效地减小了UUV总重量。     

无人水下航行器自航出管可行性浅析

通过鱼雷发射管进行布放回收是潜艇使用无人水下航行器（UUV）的最佳方式之一,而UUV自航出管是否具有可行性是首要问题。首先,根据潜艇发射自航鱼雷的技术要求来建立UUV自航运动方程和边界条件,并通过计算分析求得UUV自航出管所需满足的条件。随后,在鱼雷内弹道仿真研究的基础上,建立UUV在鱼雷发射管内运动的数学模型,并对其受力和速度进行实时仿真。最后,将仿真结果与UUV自航出管条件进行对比分析。结果表明：UUV自航出管的可行性与其重力浮力差、最低出管速度及出管时的潜艇航速相关。因此,可通过设定恰当的性能参数来实现UUV自航出管的可行性。     

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。     

海底对无人水下航行器水动力性能的影响

为了保证无人水下航行器（UUV）近海底作业时的安全性及作业效率,需要分析海底对UUV水动力性能的影响。基于计算流体力学（CFD）方法对UUV靠近海底时的水动力参数进行求解,通过数值模拟UUV近海底附近的流场,得到了UUV阻力系数和升力系数随雷诺数、距海底的距离和攻角3个参数的变化规律,并针对UUV受到的阻力、吸引力以及流场特性的变化进行具体分析。结果表明,在距离海底一定范围内,UUV受到的阻力和吸引力都会增大,吸引力更为明显,这为UUV的实际工作提供了一定指导。     

无人水下航行器自航出管可行性浅析

通过鱼雷发射管进行布放回收是潜艇使用无人水下航行器（uuv）的最佳方式之一,而UUV自航出管是否具有可行性是首要问题。首先,根据潜艇发射自航鱼雷的技术要求来建立UUV自航运动方程和边界条件,并通过计算分析求得UUV自航出管所需满足的条件。随后,在鱼雷内弹道仿真研究的基础上,建立UUV在鱼雷发射管内运动的数学模型,并对其受力和速度进行实时仿真。最后,将仿真结果与UUV自航出管条件进行对比分析。结果表明：UUV自航出管的可行性与其重力浮力差、最低出管速度及出管时的潜艇航速相关。因此,可通过设定恰当的性能参数来实现UUV自航出管的可行性。     

无人水下航行器实时系统设计

针对集中式体系结构已不能满足无人水下航行器(UUV)越来越复杂的水下任务,设计并实现了UUV实时系统,该实时系统以分布式结构为基础,在硬件上采用CAN总线技术,减少了通信时间,提高了实时性,简化了系统,并提供了良好的扩展性;在软件设计上采用μC/OS实时操作系统,方便地实现了逻辑复杂的程序,并进一步满足了系统的实时性.仿真和实时性测试试验结果表明,该系统软、硬件设计满足程序运算、数据存储和实时性的要求,并具有较高的可靠性.