世界各国竟相发展水下航行器

水下航行器就是指能够在水下航行的器具。潜艇就是一种大型的水下航行器。水下航行器的种类很多,大体上可分为两大类,即载人航行器和无人航行器。水下航行器从控制角度来说,又可分为遥控水下航行器和线控水下航行器,即可分为无缆水下航行器和有缆水下航行器。水下航行器的应用范     

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。     

自主水下航行器发展概述

自主水下航行器（AUVs）因其应用于海洋勘探而逐渐成为一个有趣的研究对象。波浪滑翔机是一种行驶于波浪表面的无人滑行器（SUV）,它借助海洋能来推动自己,这对于典型的AUVs所采用的电机供能以及昂贵的锚链系统浮标供
　　能来说,是一种技术上的重大跨越。该文讨论了最有效率的AUVs类型。第一部分为每一种类型的发展历程,第二部分为它们各自的技术特点。此外,波浪滑翔机作为应用于海洋部门的一种新型水下机器人,文中简要地给出它的过去,现在以及未来的发展概述。研究波浪滑翔机的意义在于证明它的效率以及实用性,进而取代诸多的AUVs来实现各种实际应用。而研究结果也表明波浪滑翔机确实可以应用于众多领域。对于海洋检测而言,相比于其他AUVs,波浪滑翔机提供了更廉价,更经济,更环保的作业模式,同时也不需要缆绳、船舶等海上作业服务。     

美国海军水下无人航行器发展综述

本文综述了水下无人航行器（UUV）的基本概念、任务使命、美国海军发展UUV的概况以及关键技术。     

无人水下航行器的智能航行控制

水下无人航行器是探索未知水域的重要设备,但是传统水下无人航行器的智能航行控制系统,受到水域信号传播限制,造成智能控制范围较小,为此设计无人水下航行器的智能航行控制系统。使用水域深度变换器对智能控制器进行重新设计,根据水域深度变化进行不同方式的控制切换,优化PID控制器,改变水域信号传输方式,根据需求进行多传输方式的切换;使用粒子群算法对智能控制方式进行规划,对不同水域控制方式进行最优选择,实现航行智能控制系统设计。试验结果表明,设计的控制系统能在水下2 000 m内进行有效控制,比传统控制系统多出800 m的有效范围,因此本文设计系统具备极高的有效性。     

自主水下航行器变浮力系统研究现状及控制技术

变浮力系统(VBS)在自主水下航行器(AUV)上的应用极大地提高了AUV的操纵性能、续航能力、对环境变化的适应能力以及完成多种任务的能力。AUV种类繁多,配置的VBS也各不相同,有必要深入研究AUV的变浮力系统及其控制技术。首先,针对AUV不同类型VBS的原理和特点进行详细说明,并总结其适用场景;然后,对VBS在AUV操纵控制上的典型应用进行介绍,包括均衡、悬停以及着陆、坐底等;接着,对变浮力AUV现有的浮力调节技术、浮力观测技术以及协同操控技术进行综述与评价;最后,对变浮力AUV的发展前景进行展望。     

基于混合网格的水下航行器系统航行特性研究

水下航行器系统是包含主体、推进系统和其余附体的整体结构,其航行特性研究是水下航行器系统设计的重要内容.为研究水下航行器系统的航行性能和航行时的表面压力特征和流场特性,基于CFD方法,使用重叠网格和滑移网格相结合的混合网格技术对某自主研发水下航行器系统模型进行直接模拟.结果表明:水下航行器系统在不同大小的推力作用下,会表现出不同的航行性能,通过推力-速度曲线可以插值得到不同推力下的航行点;水下航行器在来流速度不同时其所受表面压力大小不同,但分布规律相似,且具有相同的流场分布特性.     

水下航行器钛合金密封壳体焊接特性研究

密封壳体是水下航行器最重要的部件,本文分析了TC4(Ti6Al4V)的焊接特性,提出了具体的工艺方案,针对密封壳体制定了可行的焊接方案和操作规范。     

水下遥控航行器的模拟与控制

在探索水下神经世界时,水下遥控航行器是一种重要的工具,它们可用于各种不同的应用场合,如检查,勘探,建筑等等。随着水下遥控潜水器的应用场合日益增多,开展自主式航行器的开发工作就变得越来越迫切,以提高作业效率。然而,在高密度,非均匀,非结构形的海水环境以及航行器的非线性响应等有关的一 列工程问题百非常难以解决的。     

美国海军研制新型水下无人航行器

美国海军日益看好水下无人航行器的作战潜力,认为水下无人航行器将给21世纪水下作战方式带来一场革命。本文介绍了美国海军水下作战中心对未来水下无人航行器的设想以及为实现这一设想而制订的研制计划。     

船载电子设备的兼容维护方法研究

船载电子设备受到使用环境的影响,需要进行多方位的维护检测,传统船载电子设备维护方法无法实现针对性的电磁干扰维护,为此提出船载电子设备的兼容维护方法。将船载电子设备分类,制定类别兼容维护流程,通过类别要素筛选确立维护方式,利用排除法确定电子设备电磁干扰源;对敏感电子设备以及高耦合电子设备进行兼容电磁干扰维护,实现船载电子设备的兼容维护。实验数据表明,设计的兼容维护方法比传统维护方法的设备替换率低25%,说明设计的兼容维护方法具备极高的有效性。     

水下无人航行器主动目标自动检测方法研究

水下主动目标自动检测是反映水下无人航行器目标探测能力的一项重要指标,混响背景下的主动目标自动检测是其中的难点之一。该文将主动目标自动检测转换为图像分割问题,先用形态学重建或低通滤波算法预处理声图,再用分水岭算法从梯度图像中分割出目标。在此基础上提出了一种自适应阈值选取方法。经过海试数据的检验,文中方法具有较强的稳定性,与传统的恒虚警算法相比,可以有效降低虚警率。     

基于水声通信的水下机器人协作技术研究

以水下机器人的控制与协调应用为背景,提出一种基于水声通信的水下机器人协作控制方法。本文首先对水声通信进行介绍,包括水声信道特点及调制方法,然后介绍水下机器人的协作方法,并给出水下机器人的整体设计,通信模块采用了水声通信中的OFDM技术,实验结果表明,该通信方法具有较低的误码率及较高的通信速率。     

产品环境应力筛选方法研究

简要分析了不适当的环境应力筛选会对产品造成损害的原因, 在此基础上文中对由气锤式六自由度振动台和电动振动台所构建的综合试验设备的优缺点进行了分析、比较,并论证环境应力筛选(ESS)应针对专门产品的试验应力进行控制的观点,提出应注重多件样品振动应力一致性的要求.文中为进一步开展环境应力筛选、可靠性试验研究提供了可行途径且指出了目前这类试验中存在的不足.     

3D Track-keeping Method for Autonomous Underwater Vehicle

In this paper, 3D track-keeping control method for autonomous underwater vehicle (AUV) with and without the influence of ocean current is investigated. Because the system to be controlled is highly nonlinear and strong coupled, an approach is used to divide it into two subsystems. One is to control the heading and the track error on the horizontal plane. The other is to control the pitch and the track error on the vertical plane. The results of computer simulation show that the autopilot works properly, it can capture the current waypoint and turns to track the next path automatically.     

自主水下航行器内部通信传输信号延时消除方法研究

自主水下航行器内部通信采用的传统信号传输算法,在日常航行器内部通信信号传输过程中,经常出现传输延迟过高的问题,因此针对问题提出自主水下航行器内部通信传输信号延时消除方法研究。通过对延迟问题产生原因进行分析,找到信号传输能量耗尽参数;根据参数与信号数据节点传输量间的关系,建立延迟节点消除关系函数;最后由关系函数引入粒子群延迟消除算法,实现延迟节点消除。通过仿真实验对提出方法进行测试,证明提出方法在延迟消除方面的有效性与稳定性。     

OCDMA系统的水下航行器扩频通信编码方法研究

传统CDMA系统通信编码方式受到通信波段与波在数据量的制约,已经无法直接通过传统扩频方式过渡至OCDMA系统,因此针对此问题提出OCDMA系统的水下航行器扩频通信编码方法研究。首先通过光子晶体载波算法,对信号载波波束进行转换计算,提升通信波束的数据容载量;接着引入OCDMA频域扩容算法,对增容后的通信波束进行频段提升绑定,实现数据与波频的统一;最后通过仿真实验的方式,对比提出方法前后的信号载波量与信号强度,证明提出算法具有扩频能力强、稳定性好的特点。     

基于惯性导航/地磁的水下潜器组合导航定位方法

针对水下潜器长时间水下航行的隐蔽性且定位精度不高的问题,提出了一种基于惯性导航/地磁的组合导航系统。建立了惯性导航/地磁组合导航系统模型,并且利用卡尔曼滤波算法对系统进行滤波。最后通过仿真实验表明,该组合导航系统能够有效弥补单惯性导航系统精度发散的不足,提高了导航精度,实现了水下潜器的精确导航。     

基于模式识别的无人水下航行器智能导航方法

传统方法对无人水下航行器进行导航时,经纬度误差与实际误差相差较大。为了解决该问题,提出模式识别导航方法。统计满足特征组分辨尺度的各个特征,并计算离散度,设计特征选择流程,在对完成已经存在的特征进行更新后,对状态变量进行维护处理,对新加入的特征值进行坐标分析,并获取扩充后的状态向量,保证导航不会受到区域大小限制,设计具体航迹线确定方案,由此完成无人水下航行器智能导航。仿真实验结果表明,该方法比传统方法导航结果误差要小,且与实际误差一致,具有广阔应用前景。     

水下潜器姿态角的分数阶 PID 控制研究

针对水下潜器纵向姿态角控制的稳定性问题,对水下潜器的姿态角控制系统设计一种分数阶 PID 控制器。在控制器设计过程中,引入时间误差绝对值（ITAE）准则,ITAE 准则的引入可快速获得分数阶 PID 的优化参数,设计优化分数阶 PID 控制器。最后,以水下潜器的传递函数为仿真对象,分别采用分数阶 PID 控制器和常规PID 控制器进行仿真研究。通过控制性能比较发现,本文所提出的分数阶 PID 控制器的控制效果明显优于常规 PID控制器,且分数阶 PID 控制器具有更强的鲁棒性。