AUV总体概念设计中的多学科和多目标优化研究

针对水下自主式航行器(AUV)在总体概念设计阶段的多学科和多目标优化问题进行了研究。基于MDO的概念将AUV的设计要求分解为系统控制层和5个子系统,考虑了有效负载长度和总质量两个目标函数。采用多学科可行解方法(MDF)和多目标遗传算法(MOGA)给出了多学科的Pareto最优解,并且和经典的多目标方法进了比较。     

AUV水下移动重力测量建模及误差分析

水下移动重力测量能够连续实施近水底的重力勘测,如使用自主水下无人航行器(AUV)还能允许水面母船同时执行多个任务,进而降低水下重力测量相关的高昂成本和准入门槛.研究了水下移动重力测量的基本原理和方法,建立了水下移动重力测量模型和相应的误差模型,重点分析了捷联式重力仪的传感器、姿态、位置、速度等误差源.讨论了达到1 mg...     

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。     

深水AUV系统湿模态分析

以国家科技重大专项研制的深水AUV系统为研究对象,借助商业软件ANSYS,从一个新的角度——AUV湿模态分析,研究了各种外界激励的频率特性。为避免AUV发生共振,应保证AUV所受到的各种外界激励的频率远低于AUV的第7阶固有频率,基于此,我们对AUV航行时的干扰源、AUV搭载的机械结构以及AUV附属结构的对于AUV本体的产生的激励频率进行了计算。计算结果显示,低于AUV本体的固有频率,不会对AUV的稳定性产生影响,实现了AUV本体振动不会影响各传感器的正常工作的设计。     

AUV搭载多波束声纳进行地形测量的现状及展望

多波束声纳是一种常用的水底地形测量设备,AUV搭载多波束声纳对深海地形进行测量得到了普遍应用。首先介绍了目前国内外AUV搭载多波束声纳在地形测量中的应用情况,然后总结了这种方式的高效率、高质量、高经济性等优点,并分析了导航定位精度、载体运动、系统兼容性等方面对于提高测量精度存在的技术难点,最后介绍了该技术的应用经验,并对该技术的未来应用前景进行了展望。     

Parallel Neural Network-Based Motion Controller for Autonomous Underwater Vehicles

A parallel neural network-based controller （PNNC） is presented for the motion control of underwater vehicles in this paper. It consists of a real-time part, a self-learning part and a desired-state programmer, and it is different from normal adaptive neural network controller in structure. Owing to the introduction of the self-learning part, on-line learning can be performed without sample data in several sample periods, resulting in high learning speed of the controller and good control performance. The desired-state programmer is utilized to obtain better learning samples of the neural network to keep the stability of the controller. The developed controller is applied to the 4-degree of freedom control of the AUV “IUV- IV” and is successful on the simulation platform. The control performance is also compared with that of neural network controller with different structures such as normal adaptive neural network and different learning methods. Current effects and surge velocity control are also included to demonstrate the controller＇ s performance. It is shown that the PNNC has a great possibility to solve the problems in the control system design of underwater vehicles.     

AUV重力测量的运动加速度建模及平台优选

针对适合捷联式重力仪的AUV搭载平台的选型问题,基于国内AUV实际航行数据,分析了多推进器组合、推进器和浮力舱组合、推进器和鳍舵组合等3类AUV的定深航行运动特性;推导了AUV水下航行在3个坐标轴方向上对重力仪产生的运动加速度计算公式,得到运动加速度与AUV水下6个自由度运动要素的解析表达式;基于运动加速度分析,讨论了适用于水下移动重力测量的AUV平台和推进装置设计,进行了AUV搭载平台的优选,并给出了重力仪安装位置建议;选定的AUV实验平台实施移动重力测量验证试验重复线精度达到0.42mGal,验证了搭载平台优选的有效性。     

Multi-AUV Control and Adaptive Sampling in Monterey Bay

Operations with multiple autonomous underwater vehicles (AUVs) have a variety of underwater applications. For example, a coordinated group of vehicles with environmental sensors can perform adaptive ocean sampling at the appropriate spatial and temporal scales. We describe a methodology for cooperative control of multiple vehicles based on virtual bodies and artificial potentials (VBAP). This methodology allows for adaptable formation control and can be used for missions such as gradient climbing and feature tracking in an uncertain environment. We discuss our implementation on a fleet of autonomous underwater gliders and present results from sea trials in Monterey Bay in August, 2003. These at-sea demonstrations were performed as part of the Autonomous Ocean Sampling Network (AOSN) II project     

基于改进领航者法的多AUV队形控制方法研究

针对多自主水下机器人(多 AUV)编队问题,提出了一种基于改进跟随领航者法的编队控制方法,通过仿真实验和湖上试验进行了验证。将对跟随者的航向和速度控制简化成单一的速度控制,并采用多级精准速度调控方法进行编队控制。然后,通过仿真实验对该方法进行初步验证,并确定关键控制参数。最后,建立一套队形评价指标,通过外场试验验证该方法有效性。试验结果表明：该编队控制方法在控制的快速性、准确性和稳定性等方面均表现很好。     

An Overview of Deepwater Pipeline Laying Technology

The technology and methods involved in pipeline laying in shallow water have evolved to the level of routine and commonplace. However, regarding the unexpected deepwater complexity, the traditional pipeline laying techniques have to confront many new challenges arisen from the increase of the water depth, diameter of the pipe and the welding difficuhy, all of which should be modified and/or innovated based on the existed mature experiences. The purpose of this investigation is to outline the existing and new engineering laying techniques and the associated facilities, which can provide some significant information to the related research. In the context, the latest deepwater pipeline laying technology and pipe laying barges of the renowned companies from Switzerland, Norway, Italy etc., are introduced and the corresponding comparison and discussion are presented as well.     

海底光缆检测技术综述

据统计,我国近岸70%以上海底光缆失效是遭受了渔船拖网作业或抛锚等活动的破坏。维护损坏的海底光缆,首先需要快速准确地定位光缆损坏段,同时获取光缆在海床上的布设状态以及布设区域的海床地形特征、地貌与底质特征等信息。在实际工作中,复杂的海床环境为海底光缆的检修及维护带来巨大的技术困难。围绕海底光缆巡检的技术需求,系统分析了常规海底光缆检测技术的特点,基于国内外水下无人机器人的发展现状,为提高海底光缆的检测效率、识别准确率和智能化水平提供了技术支撑。     

水声定位技术的发展现状与展望

文章简述了传统的3种声学定位系统的工作原理、系统构成以及各自的优缺点,分别举例说明了市场上典型产品的性能、应用情况,并重点介绍了当前声学定位技术发展的新情况,预测了声学定位技术在未来的发展趋势。     

海底管线冲刷悬空及其抑制技术研究综述

海底管线作为海洋工程的重要组成部分,其安全性受到广泛关注。本文简单回顾了国内外学者通过物理实验、理论分析与数值模拟等方法研究海底管线冲刷悬空及防护问题的成果,并对工程中应用较广泛的防护方法的优缺点进行了简单对比,为该领域的进一步研究提供参考。     

反预置武器体系、装备与技术发展概述

水下预置武器是一种可装载导弹、无人机、AUV 等载荷的新型水中兵器,在和平时期该武器潜伏于水下,战时可立即将其激活,对指定目标实施侦察、打击、突袭等,为了对抗这一新型水中兵器,我国应尽快发展反预置武器系统。针对反预置武器作战需求,构建了反预置监测、搜寻、处置体系,并根据各体系发展需求,阐述了未来急需发展的武器装备及关键技术,从体系、装备和技术 3 个层次为我国发展反预置武器系统提出了具体思路。     

多机动控位水雷队形控制技术

根据机动控位水雷编队后的队形控制问题,结合水雷隐蔽、高效、可靠通信的应用场景,为尽可能减少水声通信数据交互信息,提出了一种基于领航者位置信息的领航-跟随者控制方法。针对不同跟随态势,设计了基于模糊PID的领航者跟随者速度控制器,并进行了仿真实验验证。仿真结果证明了这种机动控位水雷控制方法的快速和稳定。     

基于声呐图像的水雷目标检测技术简述

针对水雷目标探测识别困难这一现实问题,分析了水雷及其声呐图像的主要特点,介绍了基于统计特征、形态学、最大熵、分形和聚类等传统水雷识别方法和基于深度学习技术的水雷目标检测算法,以期为后续算法研发提供技术参考。     

东海A平台丛式井钻井轨迹控制技术

针对东海A平台丛式井所钻遇地层的特点和钻井轨迹控制难点,分析了井眼各井段轨迹数据及轨迹控制难点,重点阐述了各段的井眼轨迹控制技术措施,优化钻井参数,合理控制井身轨迹,成功钻达目的层并顺利完成各井的施工,积累了宝贵经验,优选一套井眼轨迹控制技术,为今后的调整井及二期开发施工,提高轨迹控制能力,提高施工工程质量,从而提高整体效益。