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。     

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...     

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。     

小型水下自航行器自沉浮装置设计与研究

文中对水下自航行器(Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV)的自沉浮装置进行了详细设计与研究。通过对已有的自沉浮装置方案进行对比研究,设计了以高压气体吹除压载水舱的新型自沉浮装置,该装置具有结构简单、可靠性高和可维护性好的特点,并可实现模块化设计。最后,对装置的主要设计参数进行了计算与优化。     

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。     

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。     

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。     

基于视觉定位的水下机器人无通信高精度编队技术研究

水下机器人集群技术是目前水下机器人技术领域的发展热点之一。针对以往基于通信的水下机器人编队存在的编队精度低、队形保持困难等问题,提出了基于水下矢量光图案及视觉定位的水下集群编队方法,并通过水池试验分别验证了视觉定位以及水下密集编队的功能和相关指标。试验结果表明：水下视觉定位能够达到不大于3%的定位精度和不小于2Hz的定位频率,能够为水下机器人自主航行提供准确连续的控制输入。基于视觉定位的水下集群能够实现相互距离10 m以内的密集编队,编队精度不大于10%,较以往基于通信的编队方法有较大提升。     

无人潜航器总体性能评估试验需求研究

为有效提高无人潜航器(UUV)水池总体性能评估试验能力,以国内三大UUV重点实验室试验水池尺度及设施配置情况为基础,结合UUV原理和结构组成,分析了UUV水池总体性能评估具体试验需求。通过分析UUV试验水池体量特点和水池设施配置需求,总结了9项UUV水池性能评估试验需求。为下一步水池规划建设和开展各项UUV水池试验提供借鉴和参考。     

The Development of a Biologically Inspired Propulsor for Unmanned Underwater Vehicles

Fish are remarkable in their ability to maneuver and to control their body position. This ability is the result of the coordinated movement of fins which extend from the body and form control surfaces that can create and vector forces in 3-D. We have embarked on a research program designed to develop a maneuvering propulsor for unmanned undersea vehicles (UUVs) that is based on the pectoral fin of the bluegill sunfish. For this, the anatomy, kinematics, and hydrodynamics of the sunfish pectoral fin were investigated experimentally and through the use of computational fluid dynamics (CFD) simulations. These studies identified that the kinematics of the sunfish pectoral fin are very complex and are not easily described by traditional ldquorowingrdquo- and ldquoflappingrdquo-type kinematics. A consequence of the complex motion is that the pectoral fin can produce forward thrust during both its outstroke (abduction) and instroke (adduction), and while doing so generates only small lateral and lift forces. The results of the biological studies were used to guide the design of robotic pectoral fins which were built as experimental devices and used to investigate the mechanisms of thrust production and control. Because of a design that was based heavily on the anatomy of the sunfish fin, the robotic pectoral fins had the level of control and degrees of freedom necessary to reproduce many of the complex fin motions used by the sunfish during steady swimming. These robotic fins are excellent experimental tools, and are an important first step towards developing propulsive devices that will give the next generation of UUVs the ability to produce and control thrust like highly maneuverable fish.     

水陆两栖无人平台技术研究进展

水陆两栖平台是一种既可以在陆上行驶又可以在水中航行的特种装备,在军事和民用领域具有广泛的应用前景。随着近年新域新质无人化装备的深化和智能化技术的发展,水陆两栖无人平台成为世界强国竞争发展的新高地。回顾并分析了近年水陆两栖无人平台及其关键技术的研究进展,根据推进模式将水陆两栖无人平台分为轮/履式水陆两栖无人平台、复合式水陆两栖无人平台和仿生式水陆两栖无人平台3大类,按照分类归纳了水陆两栖无人平台的典型样机及其参数。梳理了未来水陆两栖无人平台发展的关键技术,为开展水陆两栖无人平台的研究提供借鉴。     

Using Small Unmanned Aerial Vehicles for Turbulence Measurements in the Atmosphere

Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics - This paper demonstrates the possibility of using the telemetry of small unmanned aerial vehicles (UAVs) to monitor the state of atmospheric turbulence....     

水下航行体双空泡相互作用数值模拟研究

高速水下航行体头肩部和表面突起等位置很容易产生空泡,不失一般性,将表面突起结构简化为一定高度的台阶.针对简化的航行体模型,基于数值模拟方法研究了头肩部空泡与台阶处空泡、头肩部空泡与尾空泡2种类型的双空泡相互作用问题.不同的来流攻角下,头肩部空泡与台阶处空泡的作用过程存在区别,可以分为大攻角和小攻角2种类型.当尾空泡内有...     

水下无人系统发展概念和研究现状

水下无人系统在降低平台全寿命费用、减少高危作业风险与人员伤亡等方面具有先天优势,使其成为当今世界各国争相研究的热点领域。深入分析了美国水下无人系统的发展战略和现状,研究了我国水下无人系统的实际需求,提出了我国水下无人系统的发展概念和思路。     

Multiple Unmanned Underwater Vehicles Consensus Control with Unmeasurable Velocity Information and Environmental Disturbances Under Switching Directed Topologies

China Ocean Engineering - A consensus algorithm proposed in the paper is applied to tackle remarkable problems of unmeasurable velocities, the environmental disturbances, and the limited...