海岸声呐对AUV隐蔽突防影响研究

针对AUV抵近目标前沿海区执行任务而可能被海岸声呐探测,从而影响AUV隐蔽突防的问题。通过构建海岸声呐对AUV探测距离预估模型、海岸声呐对目标探测概率模型,从探测距离、概率2个方面,分析海岸声呐对AUV隐蔽突防的影响,给出了声呐探测距离与航速、海况对应变化关系及海岸声呐对AUV探测概率拟合曲线。在获取AUV航速、海况等级、海岸声呐布设位置等关键信息后,可预报声呐对AUV的探测距离及不同区域的探测概率。最后基于典型AUV任务态势设定了AUV隐蔽突防威胁等级表,提出AUV在不同情况下的隐蔽突防策略。     

“I-EXPLORER”——多元化智能海洋探测系统

正多元化智能海洋探测系统("I-EXPLORER")由母船、温差能驱动型水下滑翔机和水下仿生机器人组成,3个部分各自探测不同深度、多种类型的海洋数据,独立作业能力强又高度协调工作。I-EXPLORER可实现多层次、立体化海洋数据探测,以大数据技术构建"数字化海洋"。系统设计特点如下:1)基于"母—子"船的设计概念;2)突破了传统ROV携带AUV的作业方式,实现AUV携带AUV;3)通过将母船、水下滑翔机和水下仿生机器人收集到的海洋数据进行处     

海洋探测型AUV壳体设计与强度校核

近年来,由于海洋环境探测的需要,探测型自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)技术发展迅速。耐压壳体结构设计是自主水下航行器设计的重要组成部分。以《潜器系统与潜水器入级与建造规范》和《潜艇结构设计计算方法》为原则,对某海洋探测型AUV的耐压壳体结构进行设计,然后采用有限元仿真的方法对其强度和稳定性进行校核,最终得到满足设计要求的耐压壳体结构。     

基于小型圆阵的AUV方向定位算法的研究

水下小型无人系统AUV在海洋探测中起着重要，实现其精准定位与打捞有利于促进海洋经济的发展。传统的具有较高定位精度的装置如长基线等不方便装载与布置，定位效率不高。本文提出一种基于小型圆阵的AUV方向定位算法，被定位的AUV搭载声源，装载在船上的定位系统，采用半径为0.125m的水听器圆阵列，阵元个数为4，水听器阵列接收的信号通过多通道前端处理电路被采集，对每个阵元接收到的信号利用希尔伯特变换相位检测方法检测出各信号的相位恢复无幅度和相位失真的信号，然后使用具有超指向性的反卷积波束形成算法实现AUV方向的准确估计。水池实验表明，小型圆阵系统的相位反卷积波束形成定位算法精度高，定位平均误差为0.233°，主瓣宽度窄，波束平均宽度3.97°。便于装载，相比MUSIC算法具有更好的定位效果。     

自主水下航行器同时定位与制图技术研究

为解决自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)的精确导航与探测问题,采用同时定位与制图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)算法为核心,根据捷联式惯性导航设备(SINS)与AUV声呐组合的数据信息,采用扩展卡尔曼滤波器(EKF),研究一种基于惯性传感器与声呐的AUV定位与地图构建算法,对水下环境的EKF-SLAM算法进行仿真试验验证。仿真结果表明,经2次探测后,AUV定位精度获得较大提高,能够较好地完成AUV的水下导航、定位与探测任务。     

自治潜水器作业安全风险因子研究

自治潜水器（AUV）是一类能够自主在海洋中航行和作业的潜水器,能够替代人类在水下危险的环境下,安全可靠地完成科学考察、环境探测和作业等任务。为实现水下大范围作业,AUV主要通过自带能源,可以长期脱离母船及人工控制开展自主化作业,也导致其丢失现象频发。本文通过分析AUV丢失案例,制定全寿命剖面和典型任务剖面,依据剖面分析AUV应用全寿命阶段的安全风险因子,阐述可能带来的风险,评估危害程度。安全风险因子的分析对于AUV安全性设计及应用防控策略的研究具有重要参考意义。     

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。     

低速AUV航渡过程中减少洋流影响的方法

作为人类探索海洋和开发海洋的工具,自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)被广泛应用于海洋科学调查、水下勘察等民用任务,同时也用于执行监视、侦查、巡逻、攻击等军用任务。由于AUV往往采用低速航行,导致海洋环境特别是洋流对其影响较大。本文主要分析了洋流对低速AUV的影响机理,提出并分析了几种减小洋流影响的方法,证明通过增加航路控制点的方法可有效减小洋流影响。     

小波奇异性在水下航行器故障检测和实时滤波中的应用

进入21世纪,世界各国纷纷加大了对海洋资源的探测和开发力度,新一轮的竞争已经展开。我国尽管海域面积辽阔,但人均海洋资源较少,必须要加强对海洋资源的开发。水下航行器(AUV)具有机动性强、体积小、隐蔽性强等优点,能够完成海洋目标的识别与探测、海底资源探测等多种任务。信号的奇异性可以反应设备的故障信息,利用小波奇异性可以有效地进行故障诊断和检测。本文以水下航行器为研究对象,结合小波奇异性检测技术研究了水下航行器的故障检测和信号滤波等内容,对提高水下航行器的使用寿命、提高信号检测精度有重要意义。     

面向一体化系统的USV水面回收AUV的水动力特性分析

针对未来高效的海洋作业方式,提出一种基于AUV(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)和USV(Unmanned Surface Vehicle,USV)的一体化作业系统。基于一体化系统,设计了一种USV水面动对动回收AUV作业流程。以某便携式AUV为研究对象,仿真分析其在水面稳定航行特性,建立其相应的水动力模型,并经过外场试验验证了水动力模型和仿真结果的准确性和可靠性。以三体船型USV为仿真模型,分析USV航行尾流对其后方AUV航行在垂直面上三自由度的影响,通过仿真对比15种工况,得出USV速度、AUV速度以及舵角与回收可靠性之间的关系。     

AUV水下通信技术研究现状及发展趋势探讨

自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)在海洋水下环境监测、海洋资源勘探、水下特种作战等方面具有广阔应用前景。随着应用的不断加深,水下通信技术成为制约AUV发展的主要因素。本文首先对AUV实际应用场景的通信需求进行分析,结合水声通信、水下激光通信等水下通信技术的特点,得出不同场景下选择的水下通信技术。对当今世界各种先进的水下通信技术发展现状进行综合分析,为我国今后发展相关技术提供有益借鉴,并对AUV通信技术未来发展趋势进行探讨。     

欠驱动AUV的运动控制技术综述

欠驱动水下机器人由于在减轻系统质量、节约成本和能耗以及提高系统可靠性等方面的优点日益成为研究的热点。尤其是在水下机器人在海洋能源开发中发挥着不可或缺作用的今天,利用少于位形空间维数的控制输入控制欠驱动系统的运动具有非常重要的现实意义。结合水下机器人自身的运动特性,归纳了欠驱动AUV的控制特性,包括本质非线性、欠驱动特性、可控性、约束特性、平衡点特性等。综述了目前欠驱动AUV运动控制技术的主要研究成果,主要包括镇定控制和跟踪控制,并对今后欠驱动AUV的理论与应用发展方向进行了展望。     

AUV导航技术概述

AUV具有良好的隐蔽性、自主性和水下适应性,在探索海洋方面的作用日益凸显。高精度的定位导航是AUV执行任务和安全返回的重要保障,随着水下作业的多样化和工作条件复杂化,AUV的导航性能被提出了更高要求。从当前典型AUV的导航配置入手,阐述适用于水下环境的惯性导航、声学导航、地球物理场导航等重点方法,并分析几种典型组合导航方式和协同导航模式的应用,总结了所涉及的关键技术及未来发展趋势,为今后更进一步的研究打下基础。     

海洋综合科考船调查装备的布局与优化

利用调查船为平台对海洋中各种现象进行直接观测是海洋科学的基本研究方法。大洋级以上的科考船不仅可以固定安装调查设备进行常规调查,还可以搭载AUV、ROV、UAV等其他平台,使得海洋调查能更接近目标进行观测,提高观测数据和样品的空间分辨率。随着现代海洋科学研究逐步向深远海发展以及多种装备和不同调查技术的应用,科考船除最大限度地利用空间外,有些设备的发射接收装置需要远离干扰源,并且要符合调查规范标准,因此实验室及其调查装备的布局尤为重要,合理布局将使综合科考船的性能发挥得愈发优越。     

“十”字形矢量推进系统的设计

介绍了“十”字形矢量推进系统设计，分析了自主水下航行器（autonomous underwater vehicle，AUV）航程的影响因素．采用低阻力、低能耗的Myring型对推进系统艉部线型进行设计，通过计算流体力学的方法求取航行阻力，在此基础上进行推进系统的设计．利用有限体积法模拟出不同航速下电机转速与推力、螺旋桨效率的关系，对求得数据进行分析，得到螺旋桨效率、阻力系数与航速的对应关系，为经济航速的选取提供参考．发现提高螺旋桨敞水效率或负载功率有利于提高AUV的经济航速，降低负载功率的同时提高低航速下的螺旋桨敞水效率是实现AUV长距离航行的关键．     

水翼法推进的仿生AUV研制及实验

为丰富水下推进方式,进行了海龟水翼法推进技术仿生及实验研究.基于生物原型运动机理和本构特性分析,研制了仿水翼运动机构、仿蹼翼运动机构和仿生水翼法推进AUV,并进行了仿生AUV水池转首性能测试实验等,验证了运动参数变化对AUV所受纵向力分量和平面转首力矩的影响.实验结果表明,水翼拍旋角速度ω1对于AUV转首速度的影响呈降加速度正比趋势;AUV样机双翼反向差动转首因增加了涡漩阻力,比单肢转首运动的效率提高约60％等,这些为仿生AUV运动控制策略研究提供依据.     

对接国家战略 推进上海海洋工程产业创新发展

21世纪是海洋的世纪,加快海洋资源开发和利用成为世界各主要海洋国家发展的战略取向,开发和利用海洋油气资源特别是深海油气资源已作为国家的重要战略举措之一。为对接"发展海洋经济,建设海洋强国"的国家战略,上海市船舶与海洋工程学会在分析和研判海洋工程产业国内外发展现状与趋势的基础上,深刻剖析了上海海洋工程产业现状与基础、优势与问题,探讨其产业转型升级可能产生的影响及带来的机遇。提出了推进上海海洋工程产业升级发展总体思路、目标与原则,优先部署海洋工程重点发展的方向与项目,推动海洋工程产业领域发展的对策和建议。     

重于水型AUV模糊路径规划与优化

为了实现重于水型自治潜器(Heavier-Than-Water Autonomous Underwater Vehicle,AUV)在未知水下环境中的局部路径规划。首先根据AUV的运动方程和机翼升力特性,在Matlab中建立动力学模型。设计模糊控制器,以声呐对障碍物探测得到的距离和方位信息作为输入量,实现了AUV在水下障碍物环境中的路径规划。最后,为提高AUV的能量利用效率,用遗传算法对模糊控制器的隶属度函数进行优化,并通过仿真试验证明了优化后AUV在避障期间能源消耗更少,说明该路径规划方法具有实际应用价值。     

基于ADAMS的AUV对接碰撞分析及多元非线性回归

针对AUV在对接过程中的碰撞问题,建立AUV动力学模型和碰撞力模型,利用ADAMS虚拟样机对AUV对接过程进行动力学仿真,研究导向罩形状、AUV与对接装置的偏心距,AUV中心与对接装置中轴线的偏角,以及AUV初速度对整个对接过程的影响。仿真结果表明,较小的导向罩开口角度、较小的偏心距及较小的初速度有利于对接过程的顺利进行。利用多元非线性回归方法分析最大碰撞力与影响因素之间的关系,得到最大碰撞力与其影响因素的回归方程。     

海洋环境监测是海洋发展和维权的支撑

海洋维权装备必须适应海洋环境,海洋环境又无休止地影响着海洋装备的功能和性能.要想提高装备技术水平,发挥装备的最大效能,在应用和研制装备的同时,要充分了解海洋环境对装备的诸多影响,要研究海洋环境与装备相关性技术.本文根据海洋维权装备发展顶层设计的需求,从功能上定性地探讨分析海洋环境对雷达探测、水声探测、目标识别、精确制导、信号传输、导航定位等方面的影响,提出海洋维权装备对海洋环境的适应性要求和对海洋环境效应技术的支撑性需求,提出把海洋环境监测要素纳入海战场辅助决策体系.海洋环境监测既是人类认知海洋、开发海洋、防灾救灾、海战场建设的需要,又是海洋发展和维权的支撑和先导,军民共建,军民共享,为发展海洋经济,保护海洋权益而励志奋进!