基于改进递归最小二乘估计的潜器轨迹预测

由于海流、温度、海底地形等深海环境因素影响,同时存在潜航器自身推进器扰流、母船螺旋桨扰流等因素,超短基线（USBL）作为深海水下潜航器通信定位的系统存在通信延迟不一、异常值随机出现等问题。当潜航器与母船之间的水平夹角小于USBL自身的通信角,潜航器与母船无法实时通信,由此带来一定潜航器与船体的碰撞风险。针对上述问题及风险,提出基于改进的递归最小二乘法估计的潜航器水下轨迹预测方法,可有效降低测量扰动的影响,对航行轨迹进行预测。     

狭小工作舱布局优化方法

针对狭小工作舱作业空间小、时间长、无舒适性的特点,提出一种基于人体疲劳特性的布局优化方法用来减轻肌肉疲劳。首先,利用实验所得人体上肢肌肉疲劳特性值,建立三维人体运动学模型。然后,以坐标变换的方法建立手指空间坐标求解思路,得到全局坐标系中不同位置的疲劳特性值,实现人体上肢作业姿势的生理参数化定义。同时,采用专家评价法与层次分析法相结合,确定待布物的人机权重。最后,以载人潜航器舱室为例,结合蚁群算法对载人潜航器舱内主控台进行布局设计,并采用JACK软件进行模拟验证。结果表明,此布局优化方法可以缓解载人潜航器操作员的疲劳,改善载人潜航器舱室的人机环境。     

矢量泵喷推进潜航器回转性能研究

泵喷推进器已经逐渐成为现代潜航器的首选,矢量推进器也在航空航天领域得到了广泛的应用。为了解决传统依赖船舵控制在低航速下控制效率低的问题以及提高潜航器回转性能,矢量推进器在潜航器上的应用已逐步成为国内外关注的热点。本文考虑大舵角（喷管偏角）下潜航器各参数非线性的影响,建立潜航器水平面操纵运动的非线性模型。通过仿真研究分析船-舵-推进器、船-矢量推进器和船-舵-矢量推进器三种不同的控制方法下潜航器在低航速、控制泵喷推进器转速、控制潜航器轴向航速三种不同条件下作水平面回转运动时的回转性能,结果表明矢量泵喷推进器可以有效改进潜航器的回转性能。     

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。     

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ANSYS的无缆潜航器力学性能分析研究

为了设计无缆潜航器,采用数值分析和机械制造相结合的方式,设计出一款新型无缆潜航器,在设计制造出潜航器的基础上,对该无缆潜航器进行力学性能分析研究,对其水下运动规律及特性进行了理论推导,采用数值分析的方法分别讨论机器人的结构力学特性和流体力学特性,并对机器人的应力应变强度参数进行仿真分析,讨论不同情况下机器人的属性参数,结合分析数据,对潜航器运行工况下的各项参数进行了稳定性分析,最后对以上所有参数进行总结归纳,文中所采用的方法可以用于机器人设计及优化。     

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。     

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。     

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。     

大排量无人潜航器发展及关键技术

相比小型无人潜航器,大排量无人潜航器的尺寸更大、自动控制能力更高、续航力更长,能够数月、远距离执行任务,具有较强的有效负载搭载能力,可作为母舰部署和操作静、动传感器,持久监视沿海水域,最终可能装备武器,可在反潜、布雷、情报侦察等方面发挥更大的作用。本文介绍国外大排量无人潜航器,并在此基础上,对大排量无人潜航器关键技术进行了阐述。     

国外无人潜航器技术发展热点分析

基于科学引文索引数据库及相关科技文献数据,分析国外军用无人潜航器技术的研究热点,着重研究无人潜航器技术军事应用重点解决的问题和对未来作战的影响。相关结果初步勾勒国外军用无人潜航器技术发展全貌,可为理清军用无人潜航器技术方向提供参考。     

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。     

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.     

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。     

一种新型潜航器应急救生装置——爆涨式气囊工作原理初探

针对潜航器遭遇大幅度掉深险情,探讨了一种爆涨式气囊装置工作原理,通过对潜航器在大振幅内波环境中运动状态分析,提出了应急救生装置所需固态气体发生剂的最小体积及估算方法,以及爆涨式气体发生器及气囊结构的基本原理;确定了选择具有产气率高、气体产物温度低和无毒材料作为气体发生剂,以及耐腐蚀、柔韧性高和耐温高材料作为气囊材料的基本原则。应用分析表明:与传统潜航器应急救援手段相比,新型爆涨式气囊装置具有操作简单、可靠性高以及发挥作用快等优点。     

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。     

基于优化赋权法的船型技术经济模糊综合评判

多目标、多准则决策问题中,决策结果的准确性与属性权重的合理性和评价系统的可行度密切相关。分析了主观赋权法、客观赋权法的优缺点, 提出了基于优化的组合赋权方法。该方法应用序列二次优化方法求解组合权向量,使最终的组合权向量与专家统计评分法、层次分析法、信息熵法、变异系数法这四种单一的主客观赋权方法相似度最高。将这种组合赋权方式与模糊综合评价法结合应用于秦皇岛至温州电厂航线散装运煤船方案决策分析,并与灰色关联评价法结果比较,决策结果证明该综合方法能合理、客观的给出排序方案,同时也能推广应用于船舶与海洋工程决策的相关领域。     

机械式纵倾平衡系统在大型无人潜航器应用研究

纵倾平衡系统可调节大型无人潜航器（简称潜航器）姿态,使潜航器能够以零纵倾或规定的纵倾航行。针对潜航器纵倾平衡系统研究现状,并结合具体的应用场景,设计一种机械式纵倾平衡系统,并对系统组成及工作原理进行论述。分析水面状态、水下悬浮静止状态、无纵倾等速直线定深运动状态以及行进间均衡状态下此机械式纵倾平衡系统的工作方式,定量给出系统设计原则以及不同状态下质量块移动距离的计算公式。经试验验证,所设计的机械式纵倾平衡系统可以满足大型无人潜航器的应用要求。     

基于故障树的无人潜航器可靠性研究

在武器装备领域,系统的可靠性已成为重要的评价指标,故障树分析法则是可靠性仿真中最有效的分析方法之一。首先对无人潜航器(UUV)进行系统分析,然后介绍了故障树分析方法,并对该系统建立了以无人潜航器试验不能完成为顶事件的故障树。采用计算机辅助故障树分析方法对该故障树进行可靠性仿真,仿真结果求出了UUV系统的平均故障间隔时间、各基本部件的概率重要度和模式重要度,并得出了其可靠度直方图、失效分布直方图和失效密度直方图,与理论吻合。