大型无人潜航器的发展与军事用途

随着新型军事需求的牵引和新型技术的进步，美、俄等国逐步重视大型无人潜航器的发展，无论从概念、技术、样机还是验证阶段，均取得了突破性的进展。梳理了大型无人潜航器的国外发展现状，总结了大型无人潜航器的关键技术及军事用途，展望了我国大型无人潜航器的发展前景。     

基于失效机理的UUV结构贮存寿命评价

针对贮存环境下无人潜航器(UUV)结构的贮存寿命评估问题,以某型无人潜航器主要耐压结构件材料 5A06 为例,分析无人潜航器耐压壳体结构实际使用环境因素和贮存寿命期间腐蚀失效机理,提出了一种评价无人潜航器壳体贮存寿命的加速寿命试验和评价方法。结果表明：该方法考虑了该类型无人潜航器环境应力对贮存寿命的影响,采用腐蚀加速寿命试验的评价方法可行,具有准确度和可信度高的特点。     

无人潜航器交战行为分层建模方法

无人潜航器是水下智能化作战技术的重要突破口,然而目前其自主能力不足,无法支持水下无人自主作战。针对该问题,提出了一种基于有限状态机和行为树的无人潜航器交战行为分层建模方法,面向无人潜航器打击目标任务,设计行为模型框架与交战行为模型。该模型结合了有限状态机和行为树的优点,具有高解耦性、结构精简、易于修改与复用的特点,能够支撑无人航行器交战行为的定制化开发,并进一步根据任务剖面形成任务清单,支持无人航行器智能化作战。     

美国无人潜航器反制措施研究现状

简要分析了无人潜航器反制措施的必要性，从探测分类、软杀伤对抗和硬杀伤对抗 3 个方面总结分析了美国无人潜航器反制措施研究现状。美国无人潜航器探测目前主要依靠反蛙人探测系统，但是反蛙人探测系统存在告警距离短、响应时间不足的问题。因此，美国海军寻求利用海洋哺乳动物和海洋生物探测和分类潜航器的方法。软杀伤对抗主要包括 UUV 捕获、欺骗、干扰及网络对抗；硬杀伤对抗主要介绍了通过超空泡子弹破坏、摧毁 UUV。     

无人潜航器作战保障适用性评估方法

良好的作战保障适用性是确保无人潜航器顺利完成预定任务的关键。无人潜航器兼具平台和弹药类装备的双重属性，具有长期贮存、多次使用且可修的使用保障特点。从无人潜航器使用保障全寿命周期出发，结合其基本使用保障工作流程，提出了基于任务分解和基准保障能力的作战保障任务完成度，用于综合评估装备作战保障适用性，并结合装备实际案例给出了算例分析。提出的评估方法具有较好的实践性和可操性，能够全面客观地评估装备作战保障流程和关键要素，研究成果可为无人潜航器及其他类似无人平台作战保障适用性评估提供借鉴。     

大深度潜航器水下空间运动建模与仿真

分析大深度潜航器水下空间运动特点，建立描述其空间运动的数学模型，并以数学模型为基础利用 MATLAB\Simulink 软件完成潜航器空间运动仿真模型的开发。在搭建的仿真模型基础上，通过数学仿真手段分析了潜航器在螺旋下潜、抛载过渡、定角爬升、稳定至水面航行状态下的水下运动全过程，给出了具有弧形翼板的潜航器外形设计方案的运动能力仿真评估，为后续潜航器运动能力优化设计提供仿真依据。     

下凹和上凸型海洋内孤立波对遥控潜航器的作用力研究

遥控潜航器在海洋环境勘测、钻井支持和水下救援等领域得到了广泛应用。遥控潜航器在陆架和陆坡处工作时很容易遭遇海洋内孤立波（Internal Solitary Waves, ISWs）。海洋内孤立波在传播过程中会诱发水平向和垂向流,从而对正在下放、回收和作业状态的遥控潜航器施加作用力。本文分别利用连续分层e KdV和KdV方程估算2个振幅相近的下凹和上凸型海洋内孤立的流速场,进而利用莫里森公式（Morison’s equation）估算这2个海洋内孤立波对1个遥控潜航器的作用力,比较遥控潜航器在不同类型海洋内孤立波流场中的受力差别。研究表明：下凹和上凸型海洋内孤立波均会对遥控潜航器施加较强的水平向力,且不同类型海洋内孤立波在相同深度上对遥控潜航器施加的水平向力的方向不同;对下凹型海洋内孤立波,遥控潜航器在上、下层所受水平向力的大小相差不大;对上凸型海洋内孤立波,遥控潜航器在下层所受水平向力是上层所受的水平向力的2倍;2种类型海洋内孤立波对潜航器施加的垂向力都较弱。     

基于深度学习的三维自主避障技术研究

针对自主式潜航器航行中自主规避障碍物传统算法存在的障碍物区域探测精度低、障碍物识别不准确、潜航器航路不最优等问题,采用三维成像声呐和深度学习算法开展了自主规避障碍物优化技术研究, 并通过仿真和漳河水库试验测试了本算法的有效性,可有效提高航行器规避障碍物的成功率和精度,以及 AUV 航行路径优化。     

混合驱动自主潜航器续航能力分析

混合驱动自主潜航器融合了自主潜航器机动灵活和水下滑翔机续航能力强的优点,针对自身携带能源有限的问题,对在两种工作模式下如何实现最大航行距离进行了研究.从航行过程中的能源消耗入手,得出航行距离与速度、电子设备功率等的关系,通过理论分析和仿真手段得出最大续航能力的实现方法.在螺旋桨驱动模式下,当以经济航速航行时,可以达到最大航行距离;在浮力驱动模式下,当以最大滑翔效率航行时,水平方向上的滑翔距离最大,并且水平方向上的滑翔距离随着剖面深度的增大而增大,当剖面深度大到一定程度之后,最大滑翔距离趋于恒定.该研究方法可为类似水下航行器电源管理系统的能源分配提供参考,也可为航行器外形的设计和传感器的选型提供理论指导.     

数据驱动的水下潜航器在线建模及运动控制技术

面向未来高机动水下潜航器对精确运动控制的需求,考虑到现有控制方法所面临的动态跟踪能力差、耦合系统控制精度低等不足,研究基于模型的控制方法。水下潜航器水动力非线性强、建模困难,研究了数据驱动的水下潜航器运动建模方法,可实现对潜航器未来运动的长时精确预报。面向微小型水下潜航器难以安装声学测速及推进器转速测量装置,研究了无声学传感信息下线速度多步预报技术,仅需惯导数据及推进器、舵角控制信号,实现对不同航次线速度长时精确预报。基于该建模方法,研究了水下潜航器 MPC 及基于模型的强化学习运动控制技术,基于仿真平台及无人机实物平台验证了控制方法的有效性。