水下无人航行器探潜能力建模与仿真分析

水下无人航行器(UUV)是一种发展迅速的新型作战力量,将推动未来战争形态由信息化战争向智能化战争转变,成为海军作战力量体系中的重要组成部分。依据被动声呐方程,对潜艇与UUV的探测能力建模估算,得出UUV在与潜艇的对抗过程中,除了不能先发现安静型潜艇外,对其余类型潜艇均可以先敌发现。同时,对UUV规避潜艇开展运动建模,设计正交实验,对不同探测距离、不同UUV航速、不同转向时间、不同初始距离、不同潜艇航速和不同航行夹角下UUV与潜艇间相对距离随时间的变化情况进行了仿真计算。     

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。     

波浪滑翔器研究和应用的现状及发展前景

波浪滑翔器作为一种新型海洋观测平台,它不仅能够像自主式无人无缆水下机器人一样依划定航线进行机动观测,还具有类似传统水面定点浮标进行海平面上气象要素观测和水下滑翔器进行无动力大范围探测等功能,同时兼具自主航行控制、远距离遥感控制、实时数据传输及使用方式灵活等特点。与传统观测设备相比,波浪滑翔器不仅能搭载灵活强大的传感器,还有着长时间续航的优势。随着更为灵活强大的传感器和更为先进的水声通信设备的搭载,波浪滑翔器智能应用水平的提升及与其他无人装备协同控制、协同作业等一系列新技术问题将逐渐得以解决,波浪滑翔器研究及开发应用的前景日益广阔,将在科研、军事、商业、民用等领域发挥重要作用。     

国外UUV系统在海洋调查中的应用

通过对国外用于海洋调查的水下无人航行器(UUV)的型号与外型参数、所装备的海洋环境测量设备以及功能应用的总结与分析,可看到国外水下无人航行器(UUV)在海洋调查领域的应用现状,并提出水下无人航行器的应用前景。     

水下无人航行器潜艇搭载技术研究

对水下无人航行器潜艇搭载技术进行了研究,指出无人航行器潜艇搭载技术的发展将趋向标准化和模块化。对"湿搭载"和"干搭载"两种方案进行了比较,并对各种不同的搭载技术方案进行了阐述和分析。     

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。     

无人水下航行器外热源热机用无气体产生燃料

无人水下航行器(UUV)在军事领域正得到愈发广泛的应用,动力装置是其技术难点之一。无人水下航行器采用外热源热机,在续航力和航速上,都优于其他类型动力装置,且使用无气体产生燃料,可从根本上解决水下气体排放问题,提高航行隐蔽性,具有良好的军事应用前景。本文根据无人水下航行器的使用条件和技术要求,对适用于无人水下航行器外热源热机的无气体产生燃料进行了广泛考察,给出了可用于无人水下航行器外热源热机的无气体产生燃料和氧化剂的组合。     

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。     

UUV水下搜索问题建模与仿真

当前通常利用潜艇搜索模型计算研究UUV的搜索能力,然而UUV等小型水下平台在能源及尺度方面受限,其声呐数量较少且配置位置相对受限,若不加区分的采用潜艇搜索模型,将忽略UUV搜索扇面对搜索能力的约束,进而影响搜索能力的计算。本文基于搜索论相关内容,给出随机搜索中相对速度的计算方法,确定相对速度方向的概率分布,区分首部声呐和舷侧声呐提出了搜扫宽度的计算方法,从而建立一种针对UUV或其他受搜索扇面影响较大的水下平台搜索模型,并针对巡逻线搜索和随机搜索两类典型问题对模型进行仿真验证。仿真结果表明模型可靠,相关结论可应用于UUV搜索问题的研究,也可应用于其他具有相似特点的水下机动平台搜索问题。     

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。