基于避碰声呐的远程鱼雷水下自主障碍规避算法研究

伴随着航程可达上千千米的远程鱼雷的出现,对鱼雷远程航渡过程中自主规避可能出现的障碍物提出新要求。本文以某型远程鱼雷为背景,基于模糊控制方法,提出一种基于避碰声呐的远程鱼雷自主避障算法,提出规避障碍物的规划,并通过计算模拟避碰声呐探测信息,在仿真平台上对该算法进验证,结果表明运用该算法远程鱼雷能利用自身携带的前视避碰声呐探测到障碍物,并通过障碍规避算法控制鱼雷航行规避障碍物时,本文提出的障碍规避算法可以引导鱼雷规避障碍物,到达设定的目标点。     

航路规划对远程鱼雷远程打击目标的影响

利用远程武器对目标进行超视距远程打击是未来海战的主要手段之一,航路规划技术对提高远程水下武器的安全性及突防攻击能力起着重要作用,根据远程打击目标的特点及影响航路规划问题的因素,提出了远程鱼雷航路规划的基本流程,最后分析了在远程打击过程中,航路规划对远程鱼雷提高远程打击效果的影响。     

基于遗传算法的远程鱼雷航路规划

简要介绍了远程鱼雷航路规划的基本含义及特性,根据威胁及障碍分布情况构造可能航行的航路集Voronoi图,采用遗传算法进行远程鱼雷航路优化选择。并对算法进行了相应的仿真,仿真结果表明,编码方式提高了优化效率,得到的航路有效地规避了威胁。     

水下航行器水下障碍规避性能分析与仿真

水下航行器的障碍躲避是提高水下航行器生存能力的关键技术,针对信息融合跟踪算法避障容易误差偏差和局部收敛的问题,提出一种基于Kalman滤波量化融合规避的水下航行器水下避障算法。构建水下航行器的运动系统方程,采用方位信息的量化融合方法进行自适应路径规划,结合Kalman滤波进行障碍信息的干扰抑制,采用强跟踪滤波实现障碍参量信息量化融合规避,实现水下航行器水下障碍躲避。仿真结果表明,采用该方法进行水下航行器避障,能有效规避障碍目标,提高对障碍物的方位估计精度,有效规避的准确概率达到最优。     

水面舰艇规避自导鱼雷的建模计算与分析

通过对水面舰艇规避来袭自导鱼雷过程的分析,建立了水面舰艇规避鱼雷的战术基础模型,对水面舰艇规避来袭自导鱼雷效果进行了建模计算,给出了水面舰艇防御鱼雷的组织方法,对研究水面舰艇规避鱼雷战术具有一定的参考价值.     

基于电子海图的远程巡航鱼雷路径规划技术研究

通过研究矢量电子海图数据结构,提取远程巡航鱼雷执行任务关心的海洋环境信息,裁剪无关数据。将矢量数据渲染成为远程巡航鱼雷自主决策系统能够识别的信息格式。本文研究了基于电子海图的航路规划技术,实现远程巡航鱼雷在无人干预条件下按照预先任务自动规划航线,从而提高远程巡航鱼雷的自主决策能力和执行复杂任务及协同工作的能力。     

基于蒙特卡洛法的舰艇规避鱼雷效能推演评估

研究水面舰艇有效机动规避声自导鱼雷的问题,以提高舰艇对抗来袭鱼雷的作战效率.针对以往舰艇规避鱼雷二维对抗态势模型的不足,建立了三维空间下的鱼雷弹道模型、自导检测模型、舰艇规避模型以及鱼雷对抗误差模型,运用Matlab工具,对舰艇机动规避鱼雷的对抗过程进行了推演,并采用蒙特卡洛法定量分析了影响舰艇规避鱼雷生存概率的主要因素.推演结果表明,规避航向和航速对舰艇生存概率有较大影响,根据鱼雷报警距离和报警舷角选择合适的规避航向/航速、提高对来袭鱼雷的报警距离和定位精度以及减少系统反应时间,可以有效提高舰艇生存概率.     

舰艇回转规避尾流自导鱼雷仿真研究

从水面舰艇反鱼雷对抗技术角度出发,建立了鱼雷弹道、舰艇尾流、尾流检测,以及水面舰艇对抗尾流自导鱼雷等相关模型.通过大量仿真计算和分析,研究了舰艇回转规避对抗尾流自导鱼雷的效果,得出了有参考价值的结论,可为舰艇反鱼雷水声对抗作战提供一定的理论依据.     

基于仿真方法的某型鱼雷保障性参数研究

文章在鱼雷保障方案设计论证阶段,针对典型任务剖面RMS参数特点,应用面向对象方法,从保障对象建模和系统建模两个方面对鱼雷保障性参数仿真模型进行了研究;结合离散事件仿真理论,根据系统初步设计阶段的保障性指标,仿真输出了鱼雷系统保障性参数,进而对系统保障性方案进行了总体评价,得出了较优可行解,该结果为该鱼雷开展保障性设计,实现保障性目标要求提供了参考或借鉴。     

无人艇自主避障算法设计与仿真

文章针对无人艇全局路径规划航线上可能存在未知静态障碍物,影响其安全航行的问题,提出加装超声波传感器和罗盘,分别用于测量无人艇航行过程中与障碍物的距离信息和偏航角,作为无人艇运动控制器的输入。同时设计了包含岸基和船载的无人艇运动控制系统,采用模糊控制算法实现自主避障功能,依靠专家经验制定无人艇运动控制规则,依据航速和传感器探测距离设计隶属度函数,Matlab仿真路径有效避开了障碍物,得到了安全的航行路径,验证了算法有效性。     

双平台鱼雷报警声呐对来袭鱼雷快速定位仿真

在水声对抗中,鱼雷报警是非常重要的环节。介绍了水面舰对鱼雷实施远距离定位的重要性,阐述双平台鱼雷报警声呐对来袭鱼雷进行快速定位的原理,对鱼雷定位精度进行了仿真分析,仿真结果表明,鱼雷报警声呐的舷角测量误差是主要的定位误差来源,当舷角测量误差较小时,采取该方法能够快速获取较精确鱼雷位置,可为远距离实施水声对抗提供参考。     

水面无人艇避碰方法回顾与展望

  目的  提出一种实现无人水面艇（USV）在高速航行时自动规避障碍物的方法。  方法  将双向搜索树（Bi-RRT）算法与速度障碍法相结合,得到基于改进Bi-RRT的无人水面艇自动避碰算法。针对Bi-RRT算法扩展操作中父节点延伸方向位于锥形碰撞区内的情况,提出避碰危险度系数与障碍物排斥向量,使父节点延伸方向有远离障碍物中心的趋势。同时,针对算法实时性问题,提出两棵搜索树并行延伸扩展的方式,以及当父节点延伸方向位于锥形碰撞区外时触发的目标吸引向量,以加速算法收敛。  结果  结果显示,采用上述改进方法设计的算法搜索树延伸失败次数降低,规划的避碰路径短且更加平滑。  结论  该改进Bi-RRT算法实时性强、路径规划质量高,对实际工程应用有重要意义。     

Application of A* algorithm for real-time path re-planning of an unmanned surface vehicle avoiding underwater obstacles

This paper describes path re-planning techniques andunderwater obstacle avoidance for unmanned surface vehicle （USV）based on multi-beam forward looking sonar （FLS）. Near-optimalpaths in static and dynamic environments with underwaterobstacles are computed using a numerical solution procedure basedon an A algorithm. The USV is modeled with a circular shape in 2degrees of freedom （surge and yaw）. In this paper, two-dimensional（2-D） underwater obstacle avoidance and the robust real-time pathre-planning technique for actual USV using multi-beam FLS aredeveloped. Our real-time path re-planning algorithm has beentested to regenerate the optimal path for several updated frames inthe field of view of the sonar with a proper update frequency of theFLS. The performance of the proposed method was verifiedthrough simulations, and sea experiments. For simulations, theUSV model can avoid both a single stationary obstacle, multiplestationary obstacles and moving obstacles with the near-optimaltrajectory that are performed both in the vehicle and the worldreference frame. For sea experiments, the proposed method for anunderwater obstacle avoidance system is implemented with a USVtest platform. The actual USV is automatically controlled andsucceeded in its real-time avoidance against the stationary underseaobstacle in the field of view of the FLS together with the GlobalPositioning System （GPS） of the USV.     

某新型鱼雷凸轮发动机的性能仿真研究

为满足现代海战的高速反潜需求,从改进发动机结构形式的角度出发,提出三峰三谷形式的新型鱼雷凸轮发动机方案。通过对新型鱼雷发动机的力学分析、仿真计算和可行性分析表明,该型发动机的功率在理论上可以提高到114.9 kW,该方案在技术实现上也可行。本研究为深入进行发动机样机设计提供了必要的理论基础。     

基于虚拟力场法的船舶避障功能的实现

为了实现船舶的避障,应用虚拟力场法建立了避障模型,描述了目标点的虚拟引力和障碍物的虚拟斥力之间的关系,运用Move_to_goal和Avoid_obstacle行为设计,实现了从船舶运动坐标值到控制量的转变,从而导出船舶避障实现算法流程,使船舶能够实时地避开障碍最后到达目标点.结果证明,船舶能够在多变的周边环境中实现避障功能.     

自主式水下航行器水下回收融合引导技术方案及算法

[目的]为解决母艇携载的自主式水下航行器（AUV）在水下自主回收和对接的问题,基于惯导（INS）、声学超短基线定位（USBL）、光学等信号引导的多源数据融合,提出一种面向移动平台的AUV水下回收对接引导方法。[方法]为此,设计融合多传感器信息的扩展联邦卡尔曼滤波器,采用分散滤波并再经信息融合方法以提高滤波精度。分别以INS和USBL及光学探测信号作为子滤波器的输入信息,结合AUV水下回收对接过程中的5个阶段分别建立运动方程,最终得到适用于移动平台搭载的AUV水下对接引导系统的多源数据融合导航算法。[结果]仿真结果表明,所提方法具有可行性、系统鲁棒性和控制精度,[结论]可满足母艇水下回收作业对接的工程要求,以及作为AUV水下自主回收操作的技术参考。     

基于Simulink的飞航式火箭助飞鱼雷空中弹道仿真

为研究飞航式火箭助飞鱼雷空中弹道参数设计问题,首先分析其空中运动过程,根据空中弹道的特点,建立了纵向运动方程组。采用MATLAB/Simulink软件建立了仿真模型,并就发射倾角、雷箭分离条件等对空中弹道的影响进行仿真计算。本文的研究成果对飞航式火箭助飞鱼雷空中弹道设计及作战效能研究有一定的参考价值。     

基于精确罚函数的无人艇航迹规划和自动避障算法

[目的]对于已知多个障碍物的局部水域,如何规划安全高效的无人艇(USV)运动航迹,是当前的研究热点.[方法]首先,采用简洁有效的圆形包络面和凸四边形包络面处理障碍物区域,并将避障问题转化为时间最优控制问题中的状态不等式约束;然后,利用控制参数化和时间尺度变换,将时间最优控制问题转化为最优参数选择问题;最后,对于由多个障...