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。     

一种基于人工势场多AUV集群的实时避障方法

[目的]针对复杂水下环境中可能存在的多种障碍物,影响多自主式水下机器人(AUV)集群运动规划问题,提出一种基于人工势场的多AUV集群实时避障方法。[方法]首先,采用一种基于动态网络拓扑的编队方法,将AUV看作网络中的节点,通过设置势场函数来满足编队要求;然后,基于人工势场法对同时存在目标和障碍的区域建立势场函数,并将势场函数改进为指数函数,对AUV进行在线规划,实时完成多AUV集群避障的任务;最后,在Matlab软件中仿真设置10台AUV和6个障碍物进行仿真验证。[结果]仿真结果表明,采用该方法,AUV可以全部顺利地避开障碍物,准确到达目标点的安全区域。[结论]人工势场函数法可准确实现多AUV的实时避障,该技术的进步对提高军事作战能力具有重要的意义。     

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。     

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。     

基于前视声呐图像的AUV目标识别与跟踪

声呐图像由于水体不均匀、边界不规则以及声呐设备本身性能的限制,导致图像噪声明显、亮度不均、分辨率低,使得水下AUV装备在使用前视声呐进行水下目标检测时难度较大。针对该问题,基于m750d声呐探测获得的AUV声呐数据,进行了数据提取、高斯滤波处理、扇形映射处理,并采用Jet映射对声呐灰度图像进行了伪彩色映射提高数据标注速度和精度,制作获得了4组2 500张声呐图像的AUV目标检测数据集;采用YOLOv4-tiny目标检测算法开展AUV目标检测研究,研究结果表明该方法在该数据集上表现优秀,mAP@0.50达到94.17%,FPS在22帧左右,说明该轻量级网络在水下AUV目标识别与跟踪应用上具有较好的应用价值。     

自主式水下机器人控制系统及声呐目标识别

[目的]为满足水下搜救、勘探、目标检测与跟踪等需求,[方法]针对研制的"探海I型"自主式水下机器人(AUV),利用其搭载的前视声呐开展目标识别试验,选取获取的运动目标图像中的典型帧进行目标检测和识别研究。阐述"探海I型"AUV的系统组成与工作原理。提出一种控制系统架构:以笔记本电脑配合水面控制箱为水面控制单元;以PC104工控板作为自动驾驶仪的主控单元;同时配备摄像头PC104板卡单独进行摄像头图像处理。采用三帧差分法检测声呐目标,并基于Hough变换的快速椭圆检测算法提取目标特征。[结果]湖上试验表明:研制的AUV运行可靠、正常,可满足水下工作的需求,声呐目标识别效果较好。[结论]该AUV控制系统架构和目标识别方法对于中、大型AUV的研制及视频、红外等其他领域的目标识别具有借鉴意义。     

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。     

基于非线性模型的船舶避障路径预测方法分析

传统船舶避障路径预测方法针对小目标、小范围障碍物,此种方法的避障准确率会大幅度降低,给船舶航行安全带来威胁。为了解决上述问题,提出基于非线性模型的船舶避障路径预测方法分析。根据避障预测的非线性特点,首先对船舶航行路径进行非线性初始模型建立;然后根据模型计算变量关系,对避障关系量进行避障模型定义;最后,根据定义的避障模型完成避障过程计算。通过仿真实验的对比数据,证明提出设计方法,具有提升小范围、小目标障碍物避障成功率的作用。     

AUV模块化对于操纵性的影响分析

AUV在水下的运动复杂且受到水动力的影响,在机械结构上有着模块化设计的AUV安装附加舱段势必会对运动性能产生变化,因此研究AUV在加装舱段后的水下操纵性变化问题。首先通过SolidWorks分别建立AUV与安装附加舱段AUV的几何模型,运用Ansys Fluent分别计算水动力系数;然后利用Matlab软件建立AUV的六自由度运动数学模型,最后以水平面回转运动、水平面Z形操舵运动以及空间定常螺旋下潜运动3个方面的操纵性仿真,对原AUV与加舱段AUV的操纵性进行预报并对比分析结果。结果表明,搭载了舱段的AUV相比原AUV会降低运动性能、应舵性能。     

基于主从同步的欠驱动AUV与移动平台水下对接控制

许多应用场合要求水下自主航行器(AUV)与水下移动平台对接来实现能源补充和信息交换功能。针对欠驱动AUV与移动平台的水下对接问题,采用主从式同步跟踪策略,提出AUV接收目标的状态信息并控制自身位置与目标保持一致的控制方法,从而将AUV水下对接的问题转化为AUV与移动目标保持同步运动的问题。在给出移动目标和AUV的水平面线性化动力学模型基础上,设计了在常值海流影响下,欠驱动AUV同步跟踪由卡尔曼算法估计的目标运动轨迹的滑模控制器。使用Lyapunov稳定性理论证明了离散滑模控制器的稳定性,并使用仿真实验验证该控制方案的有效性。     

基于ARM的CAN总线机舱测量系统的研究

采用ARM作为机舱测量系统中的主控制器,利用ARM的高性能和可裁减性构建CAN总线通信控制网络,可以实现系统全部节点之间的数据共享以及相互之间的协同工作。     

面向研究生创新能力培养的电子导师平台建设探索

创新教育是研究生教育质量的灵魂.本文在分析了电子导师这一新型的研究生教育培养模式的基础上,实现了一种面向研究生创新能力培养的电子导师平台,并对平台的定位和作用进行了深入研究,同时还分析了平台的总体设计思想和技术实现框架,电子导师解决研究生教学中的一些基础问题的意义,促进电子导师在培养研究生创造性思维中的作用,具有重要的理论意义及广泛的应用前景.     

浅谈网络财务

随着网络技术的飞速发展,以网络为基础的电子商务改变着企业的经营管理模式,形成全球化的网络经济.网络财务以其独特优势随之产生并发展,它突破了时空的限制,实行了适应网络环境的新处理方式,必将大大提高企业的管理效率,为企业创造更多的财富.文章介绍了网络财务产生的必然性、特点、应用及存在问题.     

基于网络的随船器材全资可视化系统的研究

依托有线专网和北斗卫星网,研制覆盖随船器材供应链和被服务方的全资可视化系统,实现被服务方随时获取自己申请单的供应链信息,包括器材申领、器材批复、器材运输、器材维修等信息,达到被服务方对整个随船器材服务流程的全维可视和全程可控的目的,从而为随船器材的精确化保障提供技术手段。     

船舶非单点搁浅受力分析

用力学分析的方法,解决船舶非单点搁浅时船底受力大小及脱浅拖力最小值的计算方法问题,并由此提出船舶自行脱浅的两种方法。     

针对持续性跟踪无人艇的探测技术

美国国防先期研究计划局(DARPA)提出的持续性跟踪无人艇(ACTUV)项目对潜艇的隐蔽性和安全性形成重大挑战。加强对ACTUV的搜索、探测、定位,保障潜艇部队安全,是我国海军面临的新任务。本文研究从天基、海基、空基进行搜索侦察,并提出一种多维数据融合定位技术,为相关科研项目提供参考。     

推车机正钩板设计

黄骅港一期翻车机系统主要翻卸车型为C64和C70,翻卸模式为解列翻卸和不解列翻卸两种。在解列翻卸C64车型的过程中,存在推车机推空车皮时火车车钩不正的问题。     

基于FAHP法的造船起重机结构安全性评价研究

针对目前国内外造船起重机安全性评价方法的不足,研究基于模糊层次综合评判法(FAHP)的造船起重机金属结构安全性评价方法,采用层次分析法(AHP)确定指标权重,将模糊综合评判理论运用于起重机金属结构综合评估中。以造船门座起重机为例,建立多指标、多层次安全性评价模型,对指标状态值进行无量纲化处理,运用层次分析法确定权重值,采用模糊综合评判理论计算各层评价值,并最终得到整机金属结构安全指数,为起重机使用企业和特检部门开展工作提供参考依据。     

基于CFD的斜流对螺旋桨性能影响探究

对于拖船、拖网渔船及高速艇等船型,其螺旋桨处在斜流工作条件下。为研究斜流对螺旋桨水动力性能的影响,文章使用商用流体力学软件STAR-CCM+对不同斜流角下螺旋桨的水动力性能进行计算。计算结果表明,斜流会导致螺旋桨敞水性能下降并诱发横向力,对船舶航速、传动轴系及船舶操纵性产生不利影响。     

纳米隔热材料在舰船上的应用研究

纳米材料依旧是21世纪的明星材料,纳米隔热材料由于其明显的低热导率,一出现就成为舰船行业的研究热点。与传统的隔热材料相比,相同的隔热面积需要的纳米隔热材料更少。本文以纳米孔隔热材料的制造工艺为例,探索纳米隔热材料的工艺流程,并将纳米孔隔热材料和传统的隔热材料的压缩强度进行对比,对不同温度下纳米孔隔热材料的加热线收缩率进行研究。结果发现,纳米孔隔热材料的压缩强度高于传统的无机隔热材料,却低于硅酸铝纤维,纳米孔隔热材料的最佳使用温度为1 000℃左右。