仿蝠鲼航行器游动规律智能控制与优化方法

固化的游动策略导致仿生航行器难以在变化的水下环境中保持高效率运动,以仿蝠鲼航行器为研究对象,提出了基于深度强化学习的仿生航行器胸鳍摆动智能控制方法,实现了航行器对高效摆动规律的自适应控制和优化。仿真示例表明：与初始给定的游动策略相比,优化后的游动策略在航行速度上提升了 14.46%,在游动能效上提升了 24.48%,从而验证了该方法在仿生航行器游动规律自适应控制与优化设计中的有效性。     

基于分布式控制力矩陀螺的水下航行器轨迹跟踪控制

基于控制力矩陀螺群(CMGs)的水下航行器具有低速或零速机动的能力。采用基于分布式CMGs的水下航行器方案,并研究其水平面的轨迹跟踪控制问题。通过全局微分同胚变换将非完全对称的动力学模型解耦成标准欠驱动控制模型,并根据简化的模型构建其轨迹跟踪的误差动力学模型,将轨迹跟踪控制问题转化为误差模型镇定问题。基于一种分流神经元模型和反步法设计了系统的轨迹跟踪控制律,该控制器不需要对任何虚拟控制输入进行求导计算,且能确保跟踪误差的最终一致有界性。仿真结果表明该控制器能够实现在不依赖动力学参数先验知识的情况下对光滑轨迹的有效跟踪。     

海浪对水下垂直运动航行体出水姿态的影响分析

水下弹道是潜艇垂直发射导弹特有的一段弹道,导弹在航行过程中受到表层海水自然流动的影响,运动姿态发生复杂变化,其中,以海浪的影响最为明显。根据二维线性波理论在发射坐标系下建立了波浪模型,通过莫里森方程分析了海浪对水下垂直运动导弹的作用形式,建立了导弹水中运动数学模型,借助有限元思想,在Matlab/Simulink环境下仿真分析了不同航向和浪级下导弹水中运动姿态的变化规律,结论可为研究潜射导弹水中弹道提供参考和依据。     

海洋环境移动平台观测技术发展趋势分析

文中论述了海洋环境移动平台观测技术发展现状,强调移动平台观测技术的重要性。通过剖析移动平台观测技术谱系,从顶层设计、关键技术创新、平台载体系统集成及应用技术等方面,分析了未来技术发展趋势,提出了加强我国海洋环境移动平台观测技术的发展建议。     

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CFD方法的十字形降落伞–航行体系统数值分析

为研究航行体对十字形降落伞流场和阻力性能的影响,基于Realizablek–ε模型采用PISO算法开展了十字形降落伞–航行体系统的非定常绕流数值计算,得到了详细的流场计算结果。研究了不同拖曳比下十字形降落伞–航行体系统的流场分布规律与降落伞衣及航行体的气动特性变化,结果表明：当拖曳比λ≤2时,航行体和降落伞衣形成闭式流动,降落伞衣阻力损失严重;当拖曳比λ>2时,航行体尾流区的压力恢复,降落伞衣底部形成稳定的正压区,流动形式由闭式转化为开式,拖曳比λ最大时的压差Δp相较拖曳比最小时的压差增加12%,降落伞衣阻力恢复,阻力波动减小;当拖曳比λ=4时,降落伞与航行体的阻力分别增加1.8%、25%。结果显示十字形降落伞–航行体系统的流场和压力分布更为对称,且气动特性处于最佳状态。     

基于RT-Thread的波浪滑翔器控制系统设计与实现

波浪滑翔器是一种新型海洋无人自主航行器,拥有无污染、能耗低、续航时间长、航程远、生存能力强等诸多特点,已逐步成为国内外研究的热点。控制系统作为波浪滑翔器的重要组成部分之一,它的稳定与准确性直接影响着波浪滑翔器的航行性能尤其是走航和定点的控位精度。介绍了一种基于 RT-Thread 实时操作系统的波浪滑翔器控制系统设计,通过多次海上长时间连续试验表明,基于 RT-Thread 的波浪滑翔器控制系统具有良好的准确性和可靠性。     

可视化水下航行体控制系统数学仿真软件设计

提供一种水下航行体控制系统数学仿真软件的设计方案,在该仿真软件平台上可以完成水下航行体控制系统数学仿真研究、水下航行体水动力参数辨识实验和实航内测数据及仿真实验结果三维可视化显示。详细设计了该软件包含的 4 大模块：水下航行体数学模型及仿真模型模块、控制算法模块、流体动力参数辨识模块和图形界面人机交互模块,并对仿真模型的配置做了简单介绍。     

2010-2018年北极夏季中国北极科学考察航行期间被动微波遥感海冰密集度与船基目视观测资料的比较

为了更有效地将卫星数据应用于北极航行导航,被动微波（PM）产品的海冰密集度（SIC）与从中国北极科学考察中收集到的船基目视观测（OBS）资料进行了比较。在2010、2012、2014、2016和2018年的北极夏季总共收集了3667组目测数据。PM SIC取自基于SSMIS传感器的NASA-Team（NT）、Bootstrap（BT）以及Climate Data Record（CDR）算法和基于AMSR-E/AMSR-2传感器的BT、enhanced NT（NT2）以及ARTIST Sea Ice（ASI）算法。使用PM SIC的日算术平均值和OBS SIC的日加权平均值进行比较。比较了PM SIC和OBS SIC之间的相关系数,偏差和均方根偏差,包括总体趋势以及在轻度/普通/严重冰况下的情况。使用OBS数据,浮冰尺寸和冰厚对不同PM产品SIC反演的影响可以通过计算浮冰尺寸编码和冰厚的日加权平均值来评估。我们的结果显示相关系数的范围为0.89（AMSR-E/AMSR-2 NT2）到0.95（SSMIS NT）,偏差的范围为-3.96%（SSMIS NT）到12.05%（AMSR-E/AMSR-2）,均方根偏差的范围为10.81%（SSMIS NT）到20.15%（AMSR-E/AMSR-2 NT2）。浮冰尺寸对PM产品的SIC反演有显著的影响,大多数PM产品倾向于在小浮冰尺寸情况下低估SIC,而在大浮冰尺寸情况下高估SIC。超过30 cm的冰厚对于PM产品的SIC反演没有明显影响。总体来看,在北极夏季,SSMIS NT SIC与OBS SIC之间有着最好的一致性,而AMSR-E/AMSR-2 NT2 SIC与OBS SIC的一致性最差。     

变结构滑行艇斜浪航行耐波性数值分析

为改善传统滑行艇在波浪环境中耐波性问题,提出了一种兼具快速性与耐波性的变结构滑行艇,通过收放两侧片体实现滑单体形态与三体形态之间自由转换。为分析片体在斜浪航行中的减摇效果,采用数值方法对滑行艇2种形态在斜浪航行中的耐波性进行对比分析,结果表明：片体能够起到减横横摇作用,且其减横摇效果在单体形态的共振区域内最明显,在βw=60°时,片体最多能减少70.45%的横摇幅值。