水下无人系统学报

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邓力涛, 曹小娟, 马霞, 杨春武

2011, 19(1): 001-5. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.01.001

[摘要](1821) [PDF 221KB](708)

摘要:
空投鱼雷和火箭助飞鱼雷雷伞系统中, 降落伞的作用力简化为作用在雷尾且与气流方向一致的力, 而基于此建立起来的雷伞系统数学模型很难对雷伞系统的锥摆等做出准确的分析。为了解决这一问题, 该文从空气动力学的基本原理出发, 综合应用降落伞动力学、多体动力学的理论和分析方法, 利用牛顿和Kirchhoff方程建立了雷伞系统稳定下降阶段的5自由度动力学模型, 并进行了仿真分析, 仿真结果表明, 该系统具有较好的一致收敛和稳定性, 本文方法为开展降落伞工程设计提供理论参考。

基于电子表单的圆柱形壳体结构参数化设计

宋保维, 叶径, 曹永辉

2011, 19(1): 006-9. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.01.002

[摘要](1630) [PDF 217KB](686)

摘要:
针对水下航行器研制中存在的设计周期冗长现象, 提出了一种结构设计的新思路, 以自主式水下航行器（AUV）圆柱段壳体结构优化设计为例, 利用电子表单使UG的建模功能与MATLAB科学运算功能得到有效的结合, 完成了对壳体结构的优化设计及模型更新, 重点说明了如何利用电子表单在MATLAB与UG之间进行数据通信, 实现了参数化结构的优化设计。研究结果表明, 该方法能极大地缩短结构设计周期, 减少由于零件尺寸变化带给工程师设计上的工作量, 也使得产品的结构设计系列化成为可能。

基于UG OPEN/API的鱼雷对转螺旋桨参数化建模

何惠江, 李楠

2011, 19(1): 010-13. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.01.003

[摘要](1454) [PDF 199KB](996)

摘要:
对转螺旋桨的优化设计是鱼雷外形优化设计中很重要的部分。该文在现有UG二次开发语言UG OPEN/ API的基础上, 提出了一种对转螺旋桨参数化3D建模方法, 建立了鱼雷对转螺旋桨的参数化模型, 利用该方法能够简化对转螺旋桨优化设计的分析流程, 具有较高的实用价值。

鱼雷声引信目标回波高精度频率估计方法

谢胜, 陈航, 于平

2011, 19(1): 014-19. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.01.004

[摘要](1740) [PDF 433KB](816)

摘要:
针对鱼雷与潜艇交会近场区体目标效应对多普勒频率估计精度的影响, 提出了一种快速高精度提取潜艇回波多普勒频率信息的频率估计方法。该方法是基于Rife算法和Quinn算法的联合频率估计方法, 充分利用Rife算法运算量小, 易工程实现的特点, 同时结合Quinn算法良好抗噪性能进行快速频率估计。针对Rife算法和Quinn算法在离散傅立叶变换(DFT)量化频率点附近估计误差偏大的问题, 采用对Rife算法和Quinn算法频率修正项进行加权的方法提高该区域的频率估计精度。仿真结果表明, 该方法计算量小、频率估计性能稳定且估计均方根误差在整个频段上比Rife算法和Quinn算法更接近克拉美-罗下限, 能较好满足反潜鱼雷主动声引信实现精确炸点预测的要求。

鱼雷稀疏阵高分辨目标声成像方法

樊书宏, 王英民, 岳玲, 康文钰

2011, 19(1): 020-26. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.01.005

[摘要](1693) [PDF 425KB](756)

摘要:
鱼雷目标声成像和图像制导是鱼雷在现代复杂水声对抗战场条件下实现准确目标识别和智能化精确制导的最有效途径。为了实现鱼雷图像化目标识别和精确图像制导, 针对鱼雷应用特点, 研究了鱼雷利用预成空间密集窄波束实现高方位分辨、同时利用各窄波束宽带信号处理实现高距离分辨的目标声成像方法, 提出了鱼雷声成像高频非均匀复合稀疏阵及其波束形成方法, 分别给出了宽带信号高距离分辨成像处理方法和基于双阈值分割及模糊聚类的目标声图像优化处理方法, 有效实现了空间方位和距离高分辨的鱼雷目标声成像。该方法大大减小了硬件规模, 易于工程实现。计算机仿真和水池试验结果表明, 该鱼雷目标声成像方法可以有效获取目标声图像, 并具有很高的方位和距离分辨能力。

一种激光尾流制导鱼雷信号检测方法

郭虎生, 刘启忠, 陈琛

2011, 19(1): 027-30. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.01.006

[摘要](1344) [PDF 300KB](716)

摘要:
针对鱼雷光检测尾流时尾流信号受水体后向散射干扰不易检测的问题, 给出了一种有效的检测方法。利用变遗忘因子的自适应抵消方法对水体后向散射回波进行抑制, 通过非线性放大增强目标信号, 最后采取自适应阈值等多种有效策略对目标进行探测。对试验数据分析表明, 该方法可以有效抑制水体后向散射回波信号, 并具有较快的收敛速度和跟踪速度, 可提高光尾流检测能力。研究结果可为光检测尾流的实际应用提供了依据。

一种光纤陀螺随机噪声时间序列建模与实时滤波方法

胡俊伟, 刘明雍, 张加全

2011, 19(1): 031-34. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.01.007

[摘要](1264) [PDF 177KB](623)

摘要:
为了减小光纤陀螺(FOG)的随机噪声, 利用时间序列分析法对FOG的随机噪声进行了分析与建模, 并在建立的自回归滑动平均(ARMA(2,1)）模型基础上, 采用一种将改进递推增广最小二乘(RELS)算法和Sage-Husa自适应卡尔曼滤波算法相结合的方法, 对采集的FOG静态输出随机噪声进行实时补偿, 同时与标准kalman滤波算法进行仿真对比。仿真结果表明, 该方法具有更好的补偿效果, 可更有效地抑制FOG随机噪声。

一种新型鱼雷非线性变结构导引律设计

丁浩, 由文立, 滕达

2011, 19(1): 035-38. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.01.008

[摘要](1719) [PDF 261KB](790)

摘要:
鱼雷追踪导引性能的优劣主要取决于导引律的设计。采用球坐标系, 建立鱼雷和目标的3D相对运动方程, 应用变结构控制理论, 设计一种新的鱼雷非线性变结构导引律, 并对其收敛性进行验证, 在目标进行正弦机动的条件下进行计算机仿真, 并与H∞导引律导引性能进行比较。结果表明, 在变结构导引律下, 鱼雷能在较短时间内追踪到目标, 并且目标线方位角和高低角始终保持在初始值附近, 抖振较小, 法向过载也得到很好的控制, 不随鱼雷与目标距离的减小而增大, 故该导引律可有效提高鱼雷的追踪导引性能, 并具有良好的鲁棒性。

一种基于双圆域的AUV自主导航定位精度计数考核方法

张宁, 张福斌, 鲍鸿杰, 张永清

2011, 19(1): 039-42. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.01.009

[摘要](1648) [PDF 196KB](734)

摘要:
导航定位精度是自主水下航行器（AUV）一项重要的技术指标。基于概率圆计数考核方法, 取概率圆半径较小时, 当AUV的导航精度远低于指标时不利于快速做出判定; 而取较大时, 当AUV导航系统存在较大的系统偏差仍有可能判定为合格。针对上述不足, 该文根据AUV的基本轨迹及其航行轨迹测量的特点, 提出了一种基于双圆域的AUV导航定位精度计数考核方法, 通过研制方和用户方风险共担的原则合理调整2个圆域的半径, 不仅可以在AUV实际导航定位精度远低于指标要求情况下进行快速判定, 而且有助于降低导航系统的系统误差对考核的影响。仿真验证表明, 该方法科学、合理, 具有工程应用价值。

基于性能退化数据的锂离子电池贮存可靠性评估方法

黄燕, 宋保维, 谢亚丽

2011, 19(1): 043-47. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.01.010

[摘要](1585) [PDF 185KB](727)

摘要:
大功率锂离子二次电池在贮存过程中通常出现失效数较少但性能退化较普遍的现象, 而且测量所得的电池数据不确定和不完整。为评估电池贮存可靠度, 该文提出了一种根据正常电池数据建立模糊隶属函数处理不完整数据的方法, 通过该方法得到电池的贮存可靠度。通过多组数据计算, 证明了该方法的有效性和实用性。

涡轮机壅塞式燃烧室燃烧数值仿真

乔宏, 赵卫兵, 马晓励, 师海潮

2011, 19(1): 048-54. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.01.011

[摘要](1565) [PDF 558KB](664)

摘要:
为了研究涡轮机燃烧室的实现形式并通过仿真验证其工作性能, 提出了一种既能实现三组元推进剂稳定燃烧, 又能满足涡轮机在低工况时较低进气压力要求的新型壅塞式燃烧室方案, 并基于计算燃烧动力学方法对该燃烧室方案的工作特性进行了数值仿真。仿真结果表明, 在多种工况条件下, 燃烧室三组元推进剂燃烧完全, 三组元中的水完全蒸发, 燃烧室流场分布合理, 喷嘴环前压力满足涡轮机进气要求。该方案及仿真结果可供三组元推进剂涡轮机燃烧室工程研制参考。

基于灰色理论的智能水雷作战效能评估

张栋, 宋裕农

2011, 19(1): 055-58. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.01.012

[摘要](1102) [PDF 169KB](596)

摘要:
智能水雷是海军未来主要的封锁作战兵器。基于智能水雷评估体系, 采用改进的加权分析法确定智能水雷战技性能评价指标权重, 以改进的灰色系统理论建立智能水雷战技性能评估模型并进行评估, 结果表明, 该模型可以充分利用指挥者的判断信息, 较为准确地反映智能水雷的实际作战效能。该模型可为智能水雷的使用提供参考和依据, 对将来封锁作战中智能水雷的使用具有指导意义。

自航水雷落入预定障碍区域概率模型

冷相文, 赵晓哲, 张旭, 朱红波

2011, 19(1): 059-62. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.01.013

[摘要](1477) [PDF 193KB](663)

摘要:
基于自航水雷(SLMM)的使用特点, 提出了计算自航水雷落入预定障碍区域概率的2种方法——直接法和间接法, 并建立了相关理论模型, 通过仿真实例对这2种模型进行了计算和验证, 从方法体现的规律性、计算精度及适应性3个方面对仿真结果进行了分析, 相关结论可用于自航水雷雷位散布特性研究及水雷障碍结构优化。

悬浮式深弹拦截不确定型鱼雷作战模型研究

姚奉亮, 贾跃, 丁贝

2011, 19(1): 063-67. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.01.014

[摘要](1133) [PDF 217KB](746)

摘要:
水面舰艇如何使用悬浮式深弹拦截鱼雷是舰艇防御鱼雷的重要问题之一。该文通过利用模糊数学知识将鱼雷报警距离分为近、中、远3个模糊区域, 建立了鱼雷报警距离隶属函数关系, 预估了鱼雷目标航向、航速等运动要素, 最后建立了悬浮式深弹拦截不确定型鱼雷作战模型, 并对作战模型进行了计算机仿真。仿真结果表明, 舰艇在不能确定来袭鱼雷型号和自导方式时, 选择使用悬浮式深弹这一硬杀伤方式拦截鱼雷是最为可行的方案, 能够达到彻底毁伤鱼雷, 从而保护舰艇安全的最终目的。

液压蓄能式鱼雷发射装置内弹道建模与仿真

田兵, 王树宗, 练永庆

2011, 19(1): 068-71. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.01.015

[摘要](1655) [PDF 199KB](1560)

摘要:
液压蓄能式鱼雷发射装置以其低发射噪声、无舱室增压等优点备受各国海军青睐。为研究该型鱼雷发射装置的内弹道特性, 该文在其结构及发射原理基础上, 通过合理简化及假设建立了该装置发射过程的内弹道模型,并在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真计算。仿真结果表明, 建立的内弹道模型能基本反映该装置的内弹道特性, 为装置的工程设计提供了依据。要使其内弹道性能满足要求, 应结合该装置的具体战技指标来确定装置的结构参数及初始能量储备。

基于舰艇水下先期防御的来袭鱼雷报警系统

李伟, 汪洪升, 田德海

2011, 19(1): 072-76. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.01.016

[摘要](1497) [PDF 195KB](855)

摘要:
基于舰艇水下先期防御作战的威胁信息获取需要, 从探测距离、工作频段、作用空间、信号识别、自动化程度和时间连续性等方面分析了鱼雷报警系统的战技指标要求, 从先验信息、初始噪声、航行噪声、主动声自导信号和目标信号分类等方面阐述了鱼雷报警的信息来源及信号特征提取, 以多基元集束式被动拖曳线列阵声纳为对象探讨了鱼雷报警系统的基本原理、设计要点与关键技术, 为优化对抗条件下的鱼雷设计提供依据。

一种水下航行器燃气涡轮机性能模拟试验方法

陈刚, 师海潮, 伊进宝, 赵海涛

2011, 19(1): 077-80. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.01.017

[摘要](1752) [PDF 280KB](763)

摘要:
针对以往水下航行器动力系统设计试验中的不足, 通过分析水下航行器涡轮机的基本原理, 利用空气动力学和流场相似理论, 对涡轮机性能模拟试验原理和方法进行了探讨, 提出了一种通过燃气涡轮机低工况性能模拟试验来验证设计工况的试验方法, 旨在为涡轮机的性能试验验证提供理论基础, 同时为涡轮机的试验条件建设提供参考。

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