水下无人系统学报

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潘光, 马启超, 刘冠杉, 曹永辉, 黄桥高

2011, 19(2): 081-085. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.02.001

[摘要](1406) [PDF 311KB](941)

摘要:
针对以往无人水下航行器(UUV)流体动力布局设计只对扑翼的安装位置进行研究, 本文将水下仿生扑翼UUV和水下滑翔机(AUG)两者优点集于一体, 提出了一种新型扑翼滑翔UUV。通过分析海龟运动和航行器前、后端扑翼的用途, 归纳了大升阻比、低阻力的流体动力布局设计准则, 利用计算流体力学(CFD)的方法对前端扑翼的4种安装位置和3种翻转角设计分别进行了数值仿真。仿真结果表明, 当前端扑翼选用安装位置取距UUV主体外壳最前端纵向长度为整个纵向长度的和翻转角为时, 该扑翼滑翔UUV具有较优的大升阻比、低阻力的流体动力性能, 所得结果为进一步研究该UUV的总体设计提供了理论参考。

基于自适应模拟退火法的UUV艏部线型优化设计

裴譞, 张宇文, 王亚东, 袁绪龙

2011, 19(2): 086-090. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.02.002

[摘要](1503) [PDF 256KB](631)

摘要:
基于多目标空间的全局搜索理论, 将无人水下航行器(UUV)艏部丰满度, 流体动力与流噪声作为集成判定指标的综合一体化UUV艏部线型优化设计方法。建立了针对UUV艏部外形设计的一体化设计优化模型, 结合经典粘流理论、CFD算法实现了集成优化设计, 针对UUV外形优化设计要求, 提出了复杂外形参数化和设计变量的选取原则, 并对具体算例进行外形综合仿真优化设计。结果表明, 基于自适应模拟退火法能够有效实现对UUV期望目标的一体化优化设计, 在相互制约的多种目标函数所组成的目标域中获得最优解, 优化后UUV艏部流体动力和声学性能都有较大提高。

一种基于Eclipse的雷载软件重用技术

吴旭光, 牛云, 吴祥

2011, 19(2): 091-096. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.02.003

[摘要](1137) [PDF 253KB](646)

摘要:
为提高雷载软件的开发效率和产品质量, 需要将传统的作坊式软件开发模式转变为基于软件重用技术的生产线开发模式。本文首先分析了雷载软件重用的意义, 针对雷载软件的特点, 根据功能将雷载软件进行了可重用任务划分, 在此基础上基于构件的方法研究了可重用雷载软件开发的技术路线, 讨论了雷载构件的接口标准化问题及代码自动生成方法和远程调试方法。最后基于Eclipse平台提出了一种具有软件重用功能的雷载软件生产线集成开发平台框架。该平台作为一种高性能、可扩展的集成开发环境, 可以有效支撑本文提出的可重用雷载软件的开发技术。

主动声自导方式下鱼雷航行自噪声测量技术探讨

易红, 陈春玉

2011, 19(2): 097-100. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.02.004

[摘要](1380) [PDF 188KB](755)

摘要:
由于混响因素的影响使得主动声自导方式下鱼雷对航行自噪声的获取十分困难, 使得准确测量鱼雷自噪声成为困扰鱼雷自导系统的难题之一。针对此, 文章提出一种主动声自导带着混响测量鱼雷航行自噪声的测量方法, 详细介绍了该方法的原理并进行了计算, 通过自噪声测量方法示例, 证明了其可行性。试验证明, 该方法灵活、机动, 既可以测量换能器单元所接收到的噪声, 也可以测量波束输出的束内噪声, 并可做到实时、实地、实雷测量, 降低了成本, 提高了效益, 为准确测量鱼雷航行自噪声提供了新的技术途径。

MVDR波束形成在噪声源识别中的应用

吴亚军

2011, 19(2): 101-103. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.02.005

[摘要](1712) [PDF 176KB](818)

摘要:
为了确定水下航行器主要辐射噪声源的特性, 对各噪声源进行量化排序, 本文研究了基于阵列信号处理的可应用于水下辐射噪声源识别的最小方差无畸变响应(MVDR)波束形成方法。使用16个水听器组成接收阵列并通过MVDR算法对采集数据进行解算, 实现对各噪声源方位和能级的识别。仿真和试验均证明了该方法的正确性和有效性。

基于人工矢量场的AUV自主回收路径规划

薛源, 严卫生, 高剑, 施淑伟

2011, 19(2): 104-108. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.02.006

[摘要](1560) [PDF 149KB](720)

摘要:
针对自主水下航行器(AUV)水下自主回收过程中的路径规划问题, 采用人工矢量场法规划回收路径。将回收过程划分为回坞导引阶段和入坞阶段, 其中回坞导引阶段以入坞预备点为目标点, 使用传统的人工矢量场法为AUV规划出一条无障碍路径; 而入坞阶段则采用模糊变系数矢量场法, 定义回收入口处的3个虚拟目标点, 将AUV到回收中轴线的距离作为输入, 通过模糊规则调整虚拟目标点的引力系数, 使人工引力场的梯度方向指向回收入口, AUV沿光滑的入坞路径以期望的姿态驶进回收入口。仿真结果证明了该路径规划方法的有效性。

火箭助飞鱼雷入水点精度评定方法

宁永成, 侯代文, 邢国强

2011, 19(2): 109-113. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.02.007

[摘要](1500) [PDF 212KB](616)

摘要:
为了解决火箭助飞鱼雷评定中样本量较少的问题, 提出了基于验前信息的小子样条件下的火箭助飞鱼雷入水点精度圆概率误差(CEP)评定方法。该方法针对传统方法中可信度计算主观性较强的缺点, 重新定义了相容性检验中的生产方风险, 增强了验前信息可信度计算的客观性。应用实例表明, 本文方法能在相同风险下, 减少试验所需鱼雷的条次数, 从而提高定型试验的效率和效益。

水下滑翔机建模与运动PID控制

张福斌, 汪刚, 陈宇航, 鲍鸿杰

2011, 19(2): 114-119. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.02.008

[摘要](1387) [PDF 306KB](856)

摘要:
水下滑翔机是一种浮力驱动的新型水下航行器, 其特殊的驱动方式和结构特点增加了建模和控制分析的复杂度。为获得准确有效的水下运动控制方法, 本文通过滑翔机运动学和动力学分析, 建立了较为完善的3D空间数学模型, 并进行了合理的假设和简化, 得到纵平面内小扰动线性化模型。在此基础上, 设计了比例积分微分(PID)控制器。并针对滑翔机的纵平面运动进行了仿真分析, 结果显示, PID控制器有很好的干扰抑制能力和跟踪性能, 由此也验证了纵平面内滑翔机的运动特性。

水下航行器动力装置振动频率自动识别方法

孙涛, 高爱军, 王袆

2011, 19(2): 120-123. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.02.009

[摘要](1512) [PDF 240KB](677)

摘要:
为满足水下航行器动力装置振动试验研究对频谱分析的及时性要求, 本文以分析对象振动信号的频谱特征和离散傅里叶变换的数学原理为基础, 将频谱细化算法和峰值搜寻算法有机结合, 构造了一种振动频率自动识别准确率高的自动频谱分析方法, 并设计编制了模块化架构的程序。该方法利用频谱细化算法准确计算动力装置周期性激励源的测试频率, 利用峰值搜寻算法有效提取振动信号优势成分, 以筛分出的峰值频率和周期性激励理论频率的一致性程度来确定振源, 通过仿真信号和工程实际振动信号进行应用分析。分析表明, 该方法可明显提高试验数据的分析效率和准确性。

鱼雷PMBLDCM在线智能PID控制器建模与仿真

王鼎, 谢顺依, 郭志荣, 张林森

2011, 19(2): 124-128. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.02.010

[摘要](1155) [PDF 280KB](657)

摘要:
针对应用于新型鱼雷武器中的永磁无刷直流电机(PMBLDCM)转矩脉动较大引起的噪声和振动等问题, 设计了离线训练与在线训练相结合的智能比例积分微分(PID)控制器。首先, 通过分析被控对象负载扰动大的特点, 利用人工神经网络建立了自校正调节器, 将其与传统的PID控制器相结合,通过在线调节PID参数以达到最优的控制效果; 其次, 在Simulink中搭建了在线智能PID控制系统模型并进行了仿真试验。仿真结果表明, 在线智能PID控制器具有较好的适应性和鲁棒性, 系统具有良好的动态响应性能。

潜艇机动性能对使用干扰器规避主动声自导鱼雷对抗效果的影响分析

杨真勇, 郑援, 吕海平

2011, 19(2): 129-133. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.02.011

[摘要](1757) [PDF 325KB](684)

摘要:
潜艇的鱼雷防御性能主要包括潜艇的水声对抗性能和其自身性能。潜艇规避鱼雷时, 针对潜艇自身机动性能对潜艇生存概率的影响问题, 建立了仿真所需要的鱼雷声学模型和实体机动模型, 构建了干扰器作用下的鱼雷发现距离模型。通过仿真得到了不同最大航速、不同加速性能时潜艇的生存概率, 分析了潜艇机动性能对潜艇生存概率的影响, 结论是潜艇的机动性能对潜艇防御鱼雷有着一定的影响, 可以通过提高潜艇自身机动性能来提高潜艇防御鱼雷的能力。

基于噪声干扰器对抗的火箭助飞鱼雷射击效率仿真研究

丁红岩, 宋保维, 周明, 姜凯峰

2011, 19(2): 134-139. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.02.012

[摘要](1416) [PDF 288KB](753)

摘要:
为研究对抗条件下火箭助飞鱼雷的射击效率, 根据火箭助飞鱼雷典型对潜作战过程, 以命中概率作为射击效率的评定指标建立了基于对抗的命中概率模型, 研究了潜艇使用噪声干扰器对抗来袭鱼雷的对抗模型, 分析了火箭助飞鱼雷反对抗策略, 通过仿真计算, 定量分析了主要因素对火箭助飞鱼雷命中概率的影响。仿真结果表明, 噪声干扰器对抗条件下, 射击距离和潜艇航速是影响命中概率的主要因素, 目标信息的完整程度对命中概率的影响很大, 旨在为实战条件下水面舰艇部队提高使用火箭助飞鱼雷的有效性及反潜作战能力等方面提供了参考。

基于6S的鱼雷技术阵地规范化管理模式

黄波, 张永, 李文龙, 可永敏

2011, 19(2): 140-143. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.02.013

[摘要](1062) [PDF 117KB](633)

摘要:
鱼雷技术阵地规范化管理的水平直接影响着鱼雷技术保障的能力和水平。该文在介绍6S背景和内涵的基础上, 结合鱼雷技术阵地的实际特点, 详细论述了6S在鱼雷技术阵地的推行实施情况, 并对其效果进行了分析总结。实践证明, 6S规范化管理模式极大地降低了事故发生概率、提升了工作效率、改善了工作环境并增强了人员归属感。这种科学高效的管理模式是新时期海军军械保障建设的需要, 它显著提升了鱼雷技术阵地人员的素养和保障能力, 促进了鱼雷技术阵地科学的全面发展。

渐扩型自航发射鱼雷内弹道模型与仿真

刘海明, 张振山, 程广涛

2011, 19(2): 144-147. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.02.014

[摘要](1211) [PDF 157KB](692)

摘要:
为探讨采用渐扩型自航发射管是否提高了鱼雷出管速度和补水压差引起的附加阻力对鱼雷出管速度的影响程度, 通过对自航管内非常局限性边界条件下鱼雷受力的分析, 建立了渐扩型自航发射管的内弹道模型。结合鱼雷在管内各阶段的运动状态, 对渐扩管引起的流体阻力实时计算, 进行了计算机仿真。通过仿真结果的比较, 证明采用渐扩型自航发射管提高了鱼雷出管的速度, 为以后自航发射装置的设计和改进提供了一定的理论基础, 并通过比较,说明了补水压差引起的附加阻力也是影响鱼雷出管速度的重要因素之一。

潜艇鱼雷发射系统军事需求及对策分析

马亮, 李伟, 于大方

2011, 19(2): 148-150. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.02.015

[摘要](1377) [PDF 92KB](862)

摘要:
潜艇鱼雷发射系统是潜艇武器系统的重要组成部分, 其战技性能直接影响潜艇整体作战效能。本文针对潜艇鱼雷发射系统研究与建设现状, 结合未来海战中潜艇作战行动的特点, 分析了潜艇鱼雷发射系统的最新军事需求。通过分析鱼雷发射系统的综合指标要求, 指出了其未来的发展趋势和涉及的关键技术, 特别强调了鱼雷发射系统的整体性要求, 并提出了几点建议。

智能仿真在军用UUV装备体系研究中的应用

康凤举, 谢攀

2011, 19(2): 151-155. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.02.016

[摘要](1194) [PDF 213KB](737)

摘要:
根据基于水下网络战的多无人水下航行器(UUV)集团攻击作战研究的需求, 在分析从面向对象仿真到面向智能仿真技术发展的基础上, 给出了军用UUV智能建模和仿真目标, 包括专家系统识别、智能控制决策、作战指挥流程和战法研究等, 指出了因智能仿真技术的引入使得多UUV武器装备体系的研制仿真和战术级层次上的作战仿真这2种仿真系统在形式和内容上正趋向一致, 并初步构建了一种基于多智能体系统(MAS)的UUV编队作战仿真系统, 为军用UUV智能仿真及其作战效能评估提供了技术支撑。

鱼雷电磁引信仿真平台的设计与实现

张涛, 任志良, 于千

2011, 19(2): 156-160. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.02.017

[摘要](1497) [PDF 341KB](897)

摘要:
为了分析鱼雷电磁引信抗干扰性能并进行试验研究, 本文在Multisim环境下建立了鱼雷电磁引信仿真平台, 利用LabVIEW仿真平台创建了有效目标信号源和任意波形信号源, 验证了仿真平台调用所创建的信号源的可行性。然后通过不同目标信号的仿真, 进一步验证了仿真平台满足系统的性能指标。最后利用实际采样数据作为输入信号进行仿真, 其结果与实际相符。该仿真平台的输入信号可以兼用仿真数据和真实的实验数据, 避免了电路自身和外部环境的干扰, 为准确定量分析鱼雷电磁引信的抗干扰性能提供了一种新的途径。

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