水下捕捞机器人视觉系统发展趋势分析

为突破作业环境、劳动力等因素对渔业发展的制约,解决当前水下捕捞能见度低、机器人识别分辨率低等问题,促进渔业向现代化转型升级,从学术角度梳理、分析国内外水下机器人视觉系统关键技术发展趋势,为相关研究提供参考。基于CiteSpace软件,分别选取中国知网（China National Knowledge Infrastructure,CNKI）的数据库和Web of Science的核心数据库的文献样本,从发文量、关键词共现图谱、关键词时间线图谱等方面完成可视化分析,并对水下捕捞机器人作业环境、视觉系统技术进行阐述。发文量和关键词时间线图谱表明,国内外水下机器人视觉系统关键技术的研发均经历初始阶段、探索阶段和成长阶段。关键词共现图谱表明,人机交互、识别算法设计等方面是水下机器人视觉系统相关研究的热点。未来,水下捕捞机器人视觉系统发展应聚焦智能化、自主化,重点解决目标检测优化、水生物数据库建立、数字化系统构建等多方面难点问题。     

水下爆炸压力时频分布的小波包分析

为了对舰船结构和设备的冲击环境进行研究,提出了基于小波包分析的水下爆炸压力时频分析方法.研究了短时非平稳水下爆炸压力实验测试信号的时频分布和能量分布规律,从水下爆炸压力时域信号中提取出冲击波,首次和二次气泡脉动压力信号,分析了它们在不同频带的能量分布规律.结果表明,基于小波包的时频分析方法可以提取水下爆炸压力不同时段的信号进行能量和频率分析,水下爆炸压力中以低频成分为主的气泡脉动压力产生的能量接近总能量的一半,是使安装频率为数十赫兹的舰船设备产生冲击振动的主要能源.     

Advanced FNN control of mini underwater vehicles

Fuzzy neural networks （FNN） based on Gaussian membership functions can effectively control the motion of underwater vehicles. However, their operating processes and training algorithms are complicated, placing great demands on embedded hardware. This paper presents an advanced FNN with an S membership function matching the motion characteristics of mini underwater vehicles with wings. A leaming algorithm was then developed. Simulation results showed that the modified FNN is a simpler algorithm with faster calculations and improves responsiveness, compared with a Gaussian membership function-based FNN. It is applicable for mini underwater vehicles that don＇t need accurate positioning but must have good maneuverability.     

水下单壳体结构抗爆性能仿真分析

采用ALE流固耦合技术,以水下单壳结构和同等排水量水下双壳结构为仿真模型,讨论了双层壳体结构非耐压壳的2种处理方式对双壳结构抗爆性能的影响,比较了相同排水量的单壳结构模型与双壳结构模型的抗爆性能。结果表明,在同等冲击因子爆炸载荷作用下,与双层耦合方式相比,双壳结构的单层耦合方式预报得到的结果偏于危险,相同排水量的单壳结构模型迎爆面的径向挠度高于双壳结构模型径向挠度,而单壳结构的最大塑性应变却低于双壳结构,单壳结构模型迎爆面结构变形较为均匀,具有相对较好的抗破损性能。     

一种宽带声自导的信号设计与检测方法

根据鱼雷自导过程中近/末程工作特点,提出一种宽带复杂信号设计及检测方法。利用鱼雷自导系统的宽带条件,选择具有一定水声对抗能力的多频编码脉冲,组成一种特殊的复杂信号形式,以实现准全宽带的信号发射;根据该类回波信号特点采用信号相干与非相干联合处理方法实现信号的检测。仿真结果表明了该方法的有效性。     

水声对抗仿真及其海洋环境平台综述

简要介绍了国内外水声对抗及其仿真的状况,提出建立充实、正确、快速的涵盖动态海洋环境数据库及其经验模型和以水下声传播为基础的海洋声传播、混响及噪声模型两大方面的海洋环境平台,是水声对抗仿真的坚实基石。     

水下浮式结构优化设计及力学特性试验

针对大长细比浮式结构水下工作时存在涡激振动、结构稳定性差、动态特性明显等问题,分析计算水下浮式结构力学特征、动力学特性,寻找解决减小水下浮式结构涡激振动效应的方法。同时采用物理模型试验方法验证研究成果的准确性。研究结果表明,采用合理导流板结构形式,可有效降低水下浮式结构涡激振动效应。该理论分析与仿真计算方法可有效应用于水下浮式结构优化设计。     

Dynamic response and performance of submarine tunnel subjected to surface explosions

Recently, external terrorist activities have become one of the most influential events on structural safety because of the absence of proper mechanisms to detect these events. In this study, the effects of surface explosions on the dynamic response and blast resistance of a submarine tunnel are investigated by using a coupled Lagrange and Euler (CLE) method. The feasibility and accuracy of the numerical method and material models are verified against the experimental data. After that, the numerical model is utilized to investigate the dynamic behavior and damage evolution of the submarine tunnel subjected to surface explosions. The dynamic behavior of the tunnel under various detonation scenarios in terms of the explosive weight and water depth is explored. Both the localized damage mechanism and the global structural response of the tunnel are examined. Empirical formulas are proposed to predict the failure modes of tunnel. Besides, studies of tunnel protection against potential attacks by using carbon fibre reinforced polymer (CFRP) and ultra-high performance concrete (UHPC) are also discussed. Numerical results in this study provide tunnel owners and engineers with thorough and important information on the structural performance of submarine tunnels subjected to blast loads, helping them in choosing effective protection strategies for potential explosion events.     

水下机器人结构形式及其发展趋势分析

水下机器人的结构是影响其运动性能的重要因素。按框架式、刚性外壳仿生式、柔性外壳仿生式、球形、滑翔式和链式6类结构,对水下机器人结构形式的发展现状和存在的关键技术问题进行分析。重点分析各类结构的驱动速度、加装载重和运动灵活性,以及在水下环境中的运动性和适应性。研究结果表明,水下机器人的结构形式正朝着高度柔性化、整体与局部结构之间高度变形化和多体结构可分离化的方向发展。     

环肋圆柱壳在水下爆炸冲击下的响应

针对水下非接触爆炸问题过程复杂、计算速度慢的问题,本文以一环肋圆柱壳为例,基于以内嵌的水下爆炸载荷计算方法和声-结构耦合方法为关键技术的水下爆炸分析法(AUA),对其水下爆炸冲击下的响应进行了分析。结果发现,壳板厚度对圆柱壳的水下非接触爆炸响应有较为显著的影响,随着壳板厚度的增加,环肋圆柱壳最大位移减小的幅度逐渐变小。在爆炸初期爆距对环肋圆柱壳冲击响应的影响不大,随时间的推移这种影响逐渐增大,环肋圆柱壳各测点变形随爆距的增大线性减小;当肋骨间距大于0.25倍环肋圆柱壳长时,环肋圆柱壳最大变形量可减小90%;继续减小肋骨间距,环肋圆柱壳最大变形减少量并不明显,说明肋骨对其附近测点和中间的板壳起到了显著的加强作用,肋骨间距为0.25倍环肋圆柱壳长时为最经济的肋骨布置方式。