浮力调节舱进水上浮仿真分析

浮力调节舱是一种用于将自身负浮力的水下产品调整为弱浮力或者零浮力的装置,当水下产品与浮力调节舱分离后,浮力调节舱上浮.为了避免浮力调节舱上浮出水暴露位置目标,在浮力调节舱上设计有进水口.通过对浮力调节舱上浮进水和进水上浮的过程进行分析,验证了上浮进水和进水上浮的边界条件,为工程应用提供了一定的指导,并在湖上进行了试验验...     

基于非线性干扰观测器的UUV反演滑模深度控制

针对水下无人航行器（UUV）在浅水海洋环境下的悬停作业需求,提出一种基于非线性干扰观测器的 UUV 反演滑模深度控制算法。首先,根据全驱动 UUV 的悬停运动特性,建立五自由度及解耦的垂荡通道动力学模型。然后,采用非线性干扰观测器（NDO）对时变海浪扰动与模型的不确定进行有效估计,并证明了 NDO 的指数收敛特性。根据 UUV 的标称模型及 NDO 对扰动状态的估计,采用反演思路,设计了反演滑模控制器。通过引入双曲正切函数取代不连续切换函数,改进滑模趋近律,进而降低滑模的抖振效应。根据 Lyapunov 理论证明了系统的稳定性。最后,通过仿真实验验证了该控制算法的有效性与优越性。     

基于自抗扰的双环路UUV航向角控制方法

针对水下无人航行器（UUV）受到海流海浪等外部扰动与内部模型不确定导致航向角控制品质下降的问题,提出一种基于自抗扰（ADRC）的双环路航向角控制方法。首先,建立了 UUV 的六自由度动力学、运动学模型与水平面动力学模型。然后,设计了一种非线性控制器,将自抗扰控制与双控制环路相结合, 针对系统航向控制所受内部与外部等非线性因素的影响,采用扩张状态观测器对“总和”扰动进行观测与补偿。 在采用自抗扰控制的航向角反馈控制回路的基础上,增加航向角速度内环,降低系统对扰动的灵敏度,改造被控对象的传递函数,为外环路提供良好的被控对象模型。最后,通过仿真实验验证了该控制方法的有效性。     

水下滑翔机海上试验研究

介绍了水下滑翔机工程样机"海翔1"号2015年在南海的海上试验情况,包括试验对象、试验海区、试验步骤和试验数据分析等。本次试验最大下潜深度达到503.7 m,最大垂直速度为0.15m/s,最大水平航速为0.33 m/s,水中航行里程总计41.2 km。在4级海况下完成了通信定位、数据传输、布放与回收作业,搭载了CTD、叶绿素和溶解氧浓度传感器进行海洋环境参数测量,获得了500 m深度剖面内的温度、电导率、叶绿素浓度和溶解氧浓度参数信息。本次海上试验为水下滑翔机产品设计定型和示范应用奠定基础。     

基于RRT和DWA的欠驱动UUV路径规划

针对无人潜航器(UUV)在未知水下复杂环境的路径规划问题,设计了随机树以及动态窗口的融合算法。该算法基于快速扩展随机树(RRT)以及动态窗口(DWA)两层规划设计,第一层利用随机树算法快速规划出全局路径,在此基础上第二层加载全局路径,针对 UUV 模型的欠驱动和非线性,利用动态窗口算法完成局部路径规划,保证约束条件下 UUV 路径的安全性。通过融合参数 μ 修正内外框架的融合度,有效地弥补了全局路径算法的无法躲避动态障碍物的缺点以及局部路径算法全局能力低下的问题。最后,通过对比仿真验证了融合算法相比于随机树全局算法和动态窗口局部算法的优越性。     

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。     

无人航行器对抗敌反潜装备作战使用技术研究

美国及其盟友为限制中国前出第一岛链进入西太平洋和北印度洋,采用天基卫星监测、水面舰船监听、水下潜艇区域探测、水下无人航行器及在海峡布设海底监听阵等方式在源头、航路及峡口等多个区域对我潜艇实施监视和跟踪。通过对潜艇不同探测装备分析,提出了一种具备水面、水下诱骗和打击能力的无人潜航器,敌反潜机诱骗、反潜直升机诱骗打击和潜艇掩护逃生等作战使用方法,对无人潜航器研发和使用具有一定的指导意义。     

AUV装备任务可靠度指标论证方法研究

针对自主式水下无人航行器类装备的任务可靠度论证需求,分析提出了任务可靠度指标的主要影响因素及量化分析方法,通过灵敏度分析,研究了任务可靠度指标取值对其使用效费比的影响,进而提出了确定该类指标的论证方法。 提出的研究方法具有通用性,对于开展该类装备的通用质量特性论证具有参考价值。     

无人水下航行器故障预测与健康管理框架研究

针对无人水下航行器维修保障难度大、成本高的问题,论述了 PHM 技术在无人水下航行器的系统级、分系统级、设备级的应用问题,提出了一套适用于无人水下航行器机载、岸基故障预测与健康管理(PHM) 系统框架结构。分析了其中的关键技术,在此基础上进行了无人水下航行器 PHM 数据流结构设计。最后,以 PHM 技术工程应用为线索,提出了无人水下航行器 PHM 总体集成技术方案。     

基于改进遗传算法的无人水下航行器路径规划

针对无人水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）运动约束多,传统遗传算法的路径寻优效率低、收敛速度慢等问题,提出了一种改进遗传算法的 AUV 路径规划方法。该算法选用栅格法构建环境,使用路径长度、平滑度和危险区域作为评价函数。改进遗传算法种群初始化过程,引入周围点栅格提高收敛速度,同时结合灾变思想避免群体陷入局部最优解。该算法根据 AUV 最大转角的约束条件,设计了 AUV 平滑过程和删除过程,避免了 AUV 航行出现急停急转。仿真及湖上试验结果表明：改进遗传算法相比传统遗传算法,路径长度减少 11.4%,收敛速度加快 20.0%,且收敛路径满足 AUV 航行约束要求。     

无人水下航行器在反水雷中的应用探讨

随着海军无人作战平台技术的快速发展,各种武器系统的智能化和无人化是必然的趋势。无人水下航行器将是未来作战最重要的装备,其集成了探测、导航、定位、能源、推进、新材料、新工艺以及智能控制等高科技,可充当现代海战的力量倍增器,提升体系作战能力。由于反水雷作业的危险性,将无人水下航行器与反水雷技术相结合,是未来反水雷的重要发展方向。     

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。     

一种用于水下无人航行器的局部避碰路径规划方法研究

研究水下无人航行器(UUV)的局部自动避碰路径规划,对人工势场法和速度障碍法进行改进, 提出一种在三维空间重新分配斥力的方法,联合应用人工势场法和速度障碍法,建立人工模拟势场求得合力, 通过合力的方向指引水下无人航行器航行,完成对动态静态障碍物的避让。仿真结果表明：该方法能有效在动静态混合环境下完成避碰,且平滑处理后的路径更符合水下无人航行器实际航行避碰操纵控制要求。     

国外无人潜航器能源技术发展现状与趋势研究

无人潜航器（UUV）因其较强的灵活性、隐蔽性、高适应性等特点,在军事、科技、经济等方面有广阔的应用前景。UUV执行的任务越来越复杂,需要更大的自主作业能力,其续航能力是决定其性能的关键技术之一,而UUV的动力能源是决定UUV续航力的关键因素。介绍了国外UUV能源技术发展现状、UUV能源技术的优缺点以及最新技术进展,探讨了UUV能源技术的发展趋势。     

某无人水下航行器阻力特性数值模拟

基于FLUENT流体CFD软件,对带鳍舵布局的某无人水下航行器进行了阻力特性数值模拟.选择了合理入口边界条件、出口边界条件、压力与速度的耦合求解方法.数值模拟结果与风洞实验对比表明:该方法对无人水下航行器的阻力特性的预测精度较高,且对流场的显示更加详细、直观.所取得的研究成果对带鳍舵布局无人水下航行器的外形设计具有一定...     

基于深度学习的水面无人艇目标检测算法综述

随着人工智能的发展,水面无人艇可代替人工进行危险任务作业,目标检测是其完成自主探测的核心技术。深度学习技术克服了人工特征提取精度低、通用性差等局限性,已成为图像处理的主流方法。首先,对当前基于深度学习的目标检测算法的发展现状进行了全面总结,对算法分类进行了详细的定义,并指出了不同类型算法的优缺点及适用场景;然后,分析了无人艇水面目标检测技术的研究现状,指出了各类深度学习工作的贡献、优势和局限性;最后,总结了面向水面无人艇的深度学习目标检测算法中亟需解决的关键科学问题,并对可行的方案以及该应用研究领域的未来发展做了进一步的展望。     

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。     

高海况下无人水下航行器的横摇运动分析

为明确高海况下海况等级对无人水下航行器横摇运动的影响,得出满足某型无人水下航行器安全回收的海况条件,对高海况下无人水下航行器的横摇运动进行分析。运用频率响应法,分别在4级、5级和6级海况下,根据海浪谱密度函数和该型航行器的横摇频率响应函数,求得其横摇运动谱密度函数。再运用公式推导,得到其横摇运动的时域函数。使用MATLAB仿真软件对该型航行器进行横摇运动仿真,得到3种海况条件下,其横摇运动的时域函数图像,并验证仿真结果的准确性。仿真结论:高海况下的海况等级对无人水下航行器的横摇幅度有较大影响,满足其安全回收的海况条件为5级海况。