水下无人系统学报

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仲霄, 王树山, 马峰

2014, 22(1): 001-6. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2014.01.001

[摘要](879) [PDF 3554KB](345)

摘要:
通气条件会造成通气空泡内部压力分布变化, 对空泡壁面产生显著的冲击作用, 进而严重影响通气空泡动力学规律。本文利用FLUENT软件进行了通气空泡内部气体流动结构的数值仿真, 并通过数字图像粒子测速(DPIV)试验数据和高速摄影试验数据对数值模型进行联合标定, 分析了不同通气条件对空泡内部气体流动结构的影响规律。仿真结果表明, 通气条件对射流区的流动形态影响较大, 对回流区影响较小; 通气角影响射流区的流动结构, 通气量影响射流区和回流区在空泡内部所占比例。

潜伏式鱼雷攻击性能分析

周涛, 张晨光

2014, 22(1): 007-13. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2014.01.002

[摘要](1237) [PDF 1126KB](454)

摘要:
为更好发挥潜伏式鱼雷作战效能, 根据其发射导引的技术特点, 在想定原则、态势和弹道流程下, 建立了攻击性能仿真模型, 分别利用当前方位法和提前方位法计算了多速制鱼雷高低速航程不同配置时的发现概率, 得到了能够有效提高潜伏式鱼雷发现概率的高低速配置方案, 并针对大敌舷角鱼雷脱靶量大的问题, 对比2种方法的仿真结果后表明, 采用提前方位法射击更能有效提高潜伏式鱼雷的发现概率。

变缆长拖缆AUV纵向运动建模与仿真

杨智栋, 潘光, 杜晓旭

2014, 22(1): 014-19. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2014.01.003

[摘要](999) [PDF 1268KB](417)

摘要:
针对拖缆自主水下航行器(AUV)运动过程中引起的拖缆长度变化问题, 采用集中质量法建立了拖缆的运动方程, 根据刚体动量定理及动量矩定理建立了拖缆AUV的纵向运动方程, 在此基础上补充推导了AUV拖缆运动过程的变缆长边界方程。联立拖缆运动方程、AUV纵向运动方程及边界方程得到变缆长拖缆AUV纵向运动方程。基于此方程, 应用4阶Runge-Kutta法对采用相同控制律方程的无缆及有缆AUV进行了对比运动仿真。仿真结果表明, 随着运动过程中拖缆长度的不断增长, 拖缆对AUV的作用力不断增大, 对AUV各运动参数的影响也不断增大, 且对AUV轴向运动速度的影响最为明显。

基于序贯算法的无偏最小二乘估计纯方位目标跟踪

尚进, 李亚安, 蔚婧, 李晓花

2014, 22(1): 020-25. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2014.01.004

[摘要](927) [PDF 1273KB](393)

摘要:
测量方程的非线性是纯方位角跟踪研究的难点。为了解决传统伪线性估计结果存在严重有偏性这一问题, 提出了一种基于伪线性估计的无偏估计方法, 即在伪线性方程中利用约束最小二乘估计, 它不需要对初始值进行假设, 且收敛效果良好。采用序贯滤波方法对估计量作批处理滤波以减少运算量, 提高了运算效率。仿真结果表明, 利用该方法得到的估计量在高斯噪声下能很好地逼近理想状态, 且收敛速度较快, 比扩展卡尔曼滤波具有更好的跟踪精度及收敛速度, 在目标高速运动时仍能保持较好的跟踪效果。

主动自导回波信号的非线性动力学特性

申珅, 程宏, 王明洲

2014, 22(1): 026-29. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2014.01.005

[摘要](880) [PDF 1127KB](405)

摘要:
以非线性动力学的基本理论和目标回波信号的非线性化为理论基础, 分别讨论了正弦信号、主动自导回波信号以及经过滤波处理后的主动自导回波信号的相轨迹运动特性。对一定数量的实测主动自导回波信号数据进行了仿真处理, 仿真结果表明, 经滤波处理后的主动自导回波信号具有非线性特性, 且其相轨迹运动特性及点距和特征参数均成一定的规律性, 具有可分性。

鱼雷水声同步定位系统抗定位距离模糊算法及仿真

杨志权, 尚凡

2014, 22(1): 030-34. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2014.01.006

[摘要](1113) [PDF 1325KB](410)

摘要:
实时准确定位是对鱼雷水声定位系统的基本要求, 研究了一种解决鱼雷水声同步定位系统定位距离模糊算法, 分析了定位距离模糊的原因, 提出了基于水平等距线阵同步定位、相关波门修正时延差等技术的快速定位方法, 并进行了仿真验证。仿真结果表明, 该方法具有不明显增加硬件成本、不穷举全部模糊解和无需先验位置信息等优点, 可以为设计中远程鱼雷定位系统、短基线或超短基线水声定位系统消除定位距离模糊、锁定正确航迹提供借鉴。

一种抗海浪扰动实时控制信号滤波方法

赵江, 肖昌美, 雷霏霖, 江涛, 王超

2014, 22(1): 035-38. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2014.01.007

[摘要](830) [PDF 1251KB](328)

摘要:
为了克服伺服控制系统中滤波效果与系统相位裕度不能兼顾, 消除高频噪声会损失有用低频信号的问题, 以卡尔曼滤波算法为基础, 提出了一种抗海浪用实时控制信号滤波方法, 该方法运用状态空间法描述系统, 采用2阶自回归模型计算系统参数, 以递推算法实现计算机实时处理, 从而达到大幅降低信号高频噪声, 抑制陀螺漂移, 提取有用信号的目的。仿真结果表明, 该滤波方法简单, 实现方便, 抑制性好, 可有效减小系统的相位损失, 消除了高频干扰, 对提高系统带宽与系统开环增益有很大贡献。

一种无主惯导参数注入的姿态角在线修正算法

杨管金子, 洪剑英, 王立文, 国琳娜

2014, 22(1): 039-43. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2014.01.008

[摘要](1367) [PDF 1380KB](359)

摘要:
现役轻型鱼雷敏感元件多采用框架式陀螺, 而从框架式陀螺到捷联惯性技术的更新换代, 给在役鱼雷发射平台武器发控系统接口带来一系列问题。基于此, 研究了一种姿态在线修正算法, 该算法射前无需发射平台注入导航参数信息, 射后根据加速度计提取姿态角, 于鱼雷定常运动段对航姿误差进行在线修正, 以达到稳定控制的目的, 并能够保持原有发射平台武器发控系统接口不变。仿真结果表明, 该算法极大地缩短了鱼雷在发射载体平台上的准备时间, 保证了轻型鱼雷在航行过程中的姿态稳定控制要求。

基于FLUENT的超高速机械密封换热特性分析

张嘉禾, 杨赪石, 彭博, 万荣华, 郭兆元, 高育科

2014, 22(1): 044-48. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2014.01.009

[摘要](913) [PDF 1509KB](556)

摘要:
为了研究超高速情况下机械密封与冲洗液的换热特性, 确定换热程度的强弱, 基于数值计算方法, 建立了超高速机械密封装置的流固耦合模型, 通过计算得到了温度场, 提取了部分面的温度分布, 根据公式计算出对流换热系数, 所得结果与解析解相近。得出结论: 通过该方法计算得到的对流换热系数较为精确; 冷却液与动环接触部分的换热能力高于与静环接触部分的换热能力, 但差别不大; 通过增加冷却水入口冲洗量可有效增强部分壁面的对流换热情况。该方法可为机械密封设计提供理论依据。

一种改进无刷直流电机直接转矩控制方法

王松林, 谢顺依, 张林森

2014, 22(1): 049-53. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2014.01.010

[摘要](1167) [PDF 1163KB](415)

摘要:
传统无刷直流电机直接转矩控制策略通常采用两相导通模式, 这种方式虽然简化了控制系统结构, 但是系统高速时, 其与传统脉宽调制电流控制一样, 对换相转矩脉动会失去抑制作用。本文将一种改进直接转矩控制方法应用于无刷直流电机控制系统中, 以求更好地减少换相引起的转矩脉动。该方法将两相导通模式与三相导通模式的电压空间矢量结合在一起, 生成12个可供选择的电压空间矢量, 以提高转矩滞环控制的质量。仿真结果表明, 该方法能够很好地调整相电流波形以保持转矩平稳控制, 特别是高速时换相转矩脉动的抑制性能更为优越。

基于Biharmonic插值的海底地形可视化仿真

刘锋, 张严, 陈彦勇

2014, 22(1): 054-59. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2014.01.011

[摘要](1324) [PDF 2718KB](588)

摘要:
由于电子海图中只包含海洋环境的矢量数据, 并未给出海底地形相关信息。本文利用ISO8211类库, 提取S-57电子海图原始文件的矢量水深数据, 依据这一组水深数据进行Biharmonic曲面样条插值, 计算出一组曲面上的网格点处的坐标数据, 从而实现对该海区内海底地形的可视化仿真。同时利用插值后的坐标数据, 进行等深线绘制仿真, 将仿真结果与专业电子海图软件打开同一张海图进行对比以及误差分析, 结果表明, 使用插值数据构建地形的正确性, 规则分布的插值水深数据可用于自主式水下航行器(AUV)的自主路径规划。

粗糙海底单基地散射和混响建模与仿真

王松, 梁红, 杨长生

2014, 22(1): 060-66. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2014.01.012

[摘要](999) [PDF 1632KB](401)

摘要:
长期以来, 混响强度计算主要采用基于简单的半经验性质的散射模型, 未能考虑环境参数。而实际上, 混响产生的过程中, 海底环境对混响至关重要。本文采用地声学海底交互模型(GABIM)将海底分为两层, 逐层计算界面散射和体积散射的散射截面, 得到海底散射强度的计算公式。在此基础上建立了一个海底混响强度随海底环境变化的单基地混响模型, 其采用单频信号仿真海底混响信号, 结果表明, 混响信号特性符合理论, 且改变环境参数混响也随之产生变化, 验证了该海底模型的可用性和环境适应性。

火箭助飞鱼雷试验评定中数据分析与处理方法

曹庆刚, 杨小丰, 李兵, 房毅

2014, 22(1): 067-71. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2014.01.013

[摘要](747) [PDF 1106KB](373)

摘要:
从指标评定的需求出发, 提出了火箭助飞鱼雷试验中数据的使用及处理方法, 通过环境因子折算、异常值检验、相容性检验等数理统计方法, 融合了研制阶段信息和仿真试验信息, 该方法有效降低了试验所需样本数, 为小样本条件下战术技术指标的综合评定提供了思路。

水下电磁波频率变化特性实验研究

孙常存, 袁鹏, 任志良, 谭思炜

2014, 22(1): 072-77. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2014.01.014

[摘要](712) [PDF 1413KB](447)

摘要:
基于对电磁波传播特性实验原理和实验内容的分析, 设计了一套水下电磁波频率变化特性实验方案, 并进行了水池实验。经数据处理后, 给出了电磁波传播过程中频率变化特性水池实验结果, 并与理论仿真结果作了对比, 结果表明, 实测数据与理论值存在一定误差, 但实测数据拟合曲线与理论曲线的变化趋势基本一致, 验证了本套实验方案的可行性。最后指出了存在的问题及下一步研究方向, 为水下主动变频电磁探测系统的研制提供理论和实验依据。

鱼雷平均修复时间验证试验方法

高江, 李春风, 熊乾坤

2014, 22(1): 078-80. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2014.01.015

[摘要](760) [PDF 967KB](311)

摘要:
鱼雷平均修复时间(MTTR)验证试验是试验鉴定中的重点内容, MTTR是考核鱼雷测试性、维修性及评估鱼雷战备完好性的关键指标。本文明确了MTTR验证试验的基本思路, 规划了利用自然故障和模拟故障进行试验的试验实施方法和过程, 并制定了明确的试验结果评定标准, 该方法可直接指导鱼雷设计定型试验项目的实施。

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