UUV操纵性设计及流体动力布局

UUV 使命不同,任务多样,运动及操纵复杂。为满足水下悬停、原地回转、侧向/垂向平移等运动要求,UUV 采用不同的鳍舵布局和推进器布置方案,以实现低速的稳定和高速的机动,同时具备复杂海况适应能力。梳理国内外 UUV 操纵性设计及流体动力布局方案,按照“鳍舵布局+主推进器布置+辅推进器布置” 的方式对 UUV 操纵布局进行划分,并分析各类操纵及布局的特点。     

潜载UUV研究现状分析

潜艇与 UUV 协同作战能优势互补,形成新的作战能力与手段,这使得潜载 UUV 成为了近些年美国等海洋强国的研究热点。首先,对潜艇与 UUV 的协同作战模式进行研究;然后,结合作战需求对潜艇与 UUV 协同作战的关键技术进行了分析,并对当前潜载 UUV 装备的发展现状进行了总结;最后,参考国外潜载 UUV 发展经验对我国发展潜载 UUV 装备提出了几点建议。     

UUV编队自适应协同跟踪控制研究

近年来,水下无人航行器(简称 UUV)在海洋资源勘测开发、海洋生态监测以及军事、经济、 社会等领域均有广泛应用,多 UUV 的编队控制成为国内外水下无人航行器研究的热点。首先给出了简化的三自由度 UUV 数学模型,然后通过平面直线的 Serret-Frenet 方程,建立 UUV 路径跟踪误差模型。通过运用领航者–跟随者方法构建 UUV 的编队控制模型,引入滑模控制的方法,对跟随者 UUV 的控制器进行设计,最终稳定地形成预设的编队。     

UUV应急处理策略构建推理研究

考虑水下无人航行器执行任务的安全性和时效性,需建立完善的应急处理体系.构建了分布式应急处理策略,实现快速故障诊断和应急响应,通过基于故障模式的反向推理和深度推理,利用故障分级诊断的推理策略,实现了针对不同故障采取相应的应急流程,并通过半实物仿真和实航测试,验证了UUV应急策略的正确性,提高了水下无人航行器任务执行的安全...     

潜艇与UUV协同解算目标运动要素方法研究

有人–无人协同作战是未来体系作战的必然趋势,UUV 作为当今世界主要海军国家重点发展的水下作战装备,已经被广泛应用到水下战场,潜艇与 UUV 协同作战将成为全新的水下作战样式。结合潜艇单平台作战存在的弱点,研究了潜艇与 UUV 协同探测、攻击、防御等典型作战任务,围绕战场态势评估对目标运动要素解算的快速性、隐蔽性与安全性要求,提出了基于目标位置线的运动要素协同解算方法。     

海水对海洋平台声发射传播特性影响研究

针对海洋平台水下钢结构无损检测的需要,研究在空气、淡水和海水作为耦合介质的情况下,声发射波在钢结构传播过程中幅值和能量的变化趋势,以及幅值和能量损失的原因。基于声发射波反射原理,分析声发射波在钢结构中传播的多径效应及波形转换特性,并解释了时域波形发生分离的原因。根据实验结果,分析了盐度对声发射波传播特性的影响。该项研究为提高海洋平台声发射检测中故障源的精确定位提供了实验依据。     

自主回收UUV水声定位与遥测遥控导引技术研究

针对 UUV 任务结束或能源不足时自主回收的需求,深入研究了 UUV 中远程水声定位与遥测遥控导引技术,完成了水声定位与遥测遥控导引系统方案设计,重点研究了 MFSK、OFDM、扩频等水声遥测遥控调制方式。 通过分析和对比,设计了一种正交混合扩频调制方式,并采用相干二维搜索技术,提高扩频技术多普勒补偿能力。 开展了湖上静态与动态跑船试验,试验数据结果表明:水声水平定位精度优于 0. 5%,水声遥测遥控系统解算误码率达到了 10^-3 数量级,可有效引导 UUV 回收作业。     

以作战仿真评估UUV集群作战效能

为了准确地对水下无人航行器（Unmanned Underwater Vehicle,UUV）的集群作战能力进行效能评估,建立效能评估指标体系并将作战仿真结果作为效能评估的数据来源,获得评估结果。通过对特定想定场景下的UUV集群作战仿真进行实例化,对作战效能评估与作战仿真流程进行了介绍,得到了符合理论预期的UUV集群作战的效能评估结果,证明了方法的有效性,为多装备参与下的体系作战效能评估奠定了基础。     

面向多区域高效搜索的UUV集群任务分配

UUV 集群在执行大范围搜索任务时分配方案的优劣对于提高任务执行效率至关重要。研究解决 UUV 集群同时进行多区域搜索中的任务分配问题,使得全部区域搜索完成时长最小。针对传统匈牙利算法无法高效解决不平衡任务分配的问题,提出一种改进匈牙利多轮分配算法。该算法通过多轮任务分配,实现空闲 UUV 高效利用和目标区域合理分配,通过在代价函数中引入边际代价和保守估计时长,大大减小了全部区域搜索完成时长。仿真实验结果表明：提出的算法相比传统匈牙利算法能够合理分配空闲 UUV,提高分配效率。此外,相较于仅采用搜索时长为代价函数,在代价函数中引入边际代价和保守估计时长能够针对耗时长的区域最大限度缩短搜索时长,保证随着 UUV 数量的增加,全部区域搜索完成时长单调递减。     

UUV锌银动力蓄电池的使用技术研究

研究了 UUV 锌银蓄电池的结构原理和技术要求,剖析了电池过充过放的机理及危害,结合锌银蓄电池的电势坪阶概念,解释了充放电规律,阐述了防止电池过充过放的使用方案、相关技术和成功经验。 针对锌银蓄电池的实际使用问题,提出“小电流”充放电和低温贮存的改良方案,试验证明其对提升电池性能和质量寿命具有一定效果。     

综合测量船电磁兼容技术研究

电子、电气设备的广泛应用,使得测量船的电磁环境越来越复杂,尤其是安装了多种声学设备的综合调查船,在设计建造的开始就必须引入电磁兼容以求得最高效能比.以某综合调查船为背景,分析了主要干扰源、耦合路径,提出了相应的处理措施.     

基于ALE方法的航行器跨介质冲击载荷研究

为了探究航行器在跨介质过程中的动力学响应,基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法建立航行器跨介质数值计算模型,仿真分析了不同初始参数对航行器跨介质冲击载荷的影响规律,给出了最大冲击载荷与跨介质速度与跨介质角度之前的函数关系.研究结果可为航行器跨介质弹道及结构设计提供参考.     

电磁兼容设计在水声探测浮标系统中的应用

随着现代科学技术的发展,水声探测浮标系统也向着高灵敏度、高集成度、高可靠性方向发展,其对浮标系统的电磁兼容性能的要求越来越高.结合电磁干扰的形成因素及电磁干扰的传播途径等理论,分析了水声探测浮标系统在测量过程中出现的毛刺、尖刺等影响系统正常工作的干扰现象形成原因,提出了电磁兼容的改进措施,根据浮标系统结构等设计特点,主...     

UUV定深控制模型参数优化设计方法

合适的控制模型参数能够保证被控对象在较快的响应时间和较小的超调量下达到控制目标,无人水下航行器定深控制模型参数的优化设计对提升水下航行器使用性能具有重要意义。首先,建立了水下航行器空间运动学方程,基于 Modelica 建模语言构建了航行器虚拟样机及其定深控制模型。然后,以响应时间和超调量最小为优化目标,采用非支配排序差分进化算法建立了水下航行器定深控制模型参数多目标优化流程,基于 OPTIMUS 平台构建了水下航行器定深控制模型参数优化设计工作流。以某水下航行器为对象的实验结果表明：所提方法可快速获得较优的 PID 控制模型参数,优化后的水下航行器定深运动控制特性显著改善。