水下无人系统学报

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赵俊波, 葛锡云, 冯雪磊, 周宏坤

2018, 26(1): 002-9. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.01.001

[摘要](1752) [PDF 500KB](1548)

摘要:
基于捷联惯性导航系统(SINS)与多普勒计程仪(DVL)相结合的组合导航技术近年来在自主水下航行器(AUV)导航上得到了广泛应用。文中简要介绍了水下SINS/DVL组合导航的基本原理、耦合方式和系统应用研究现状; 详细论述了数据融合处理技术、标定技术和DVL数据失效处理技术等3个关键技术及其研究现状; 最后, 探讨了水下SINS/DVL组合导航技术的发展趋势及其将要面临的技术问题。文中的研究可为水下高精度组合导航研究提供参考。

鱼雷战斗部装药特点与发展

鲁忠宝, 黎勤, 马军利, 王明洲

2018, 26(1): 010-15. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.01.002

[摘要](1024) [PDF 829KB](49708)

摘要:
战斗部装药作为鱼雷重要的战技指标, 炸药的选择与应用不仅影响毁伤威力, 也关系到全雷的安全性。文中分析了鱼雷战斗部爆炸能量释放特点, 针对不同的鱼雷战斗部, 根据目标特性及雷目交会特点,得出了反舰鱼雷选用高气泡能的炸药, 反潜鱼雷选用高爆速高爆压的炸药, 反鱼雷鱼雷(ATT)选用高冲击波能的炸药能获得更大的毁伤威力; 同时介绍了国内外水中兵器炸药的技术发展与应用情况, 从毁伤威力、安全性及装药工艺性等多个角度明确了鱼雷装药的基本需求, 并在此基础上, 从鱼雷战斗部威力的不同风险程度、不同装备应用时机的角度出发, 结合当前不同水中兵器炸药的性能对比, 针对不同类型鱼雷主装药选择与应用给出了建议。文中的研究可为鱼雷战斗部及水下炸药研究与发展提供参考。

波浪滑翔器纵向速度与波浪参数定量分析

桑宏强, 李灿, 孙秀军

2018, 26(1): 016-22. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.01.003

[摘要](764) [PDF 1737KB](821)

摘要:
波浪滑翔器纵向运动速度受海况影响而发生变化, 揭示波浪滑翔器纵向运动速度与浪高以及波周期之间的关系对提升和改进波浪滑翔器的动力性能具有重要意义。以“海哨兵”波浪滑翔器为研究对象,首先建立波浪滑翔器动力学模型; 然后仿真获取其纵向速度与波高及波周期的定量关系; 最后试验获取波浪滑翔器在真实海况下的纵向速度, 并与仿真得到的理论值进行对比分析。研究结果表明, 波周期一定时, 波浪滑翔器纵向速度与波高的平方根成正比; 波高一定时, 波浪滑翔器的纵向速度与波周期的倒数成正比。通过动力学方程推导和试验数据分析, 建立了波浪滑翔器纵向速度与海浪参数的定量关系, 为波浪滑翔器结构参数优化和后续设计提供了依据。

基于虚拟质量法的水下航行器燃料贮箱模态分析

刘旭豪, 史小锋, 伊寅, 梁跃, 严海, 薛华

2018, 26(1): 023-27. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.01.004

[摘要](533) [PDF 2874KB](410)

摘要:
为分析并解决水下航行器燃料贮箱结构共振问题, 基于虚拟质量法建立了水下航行器燃料贮箱有限元模型, 对燃料贮箱干状态、充液状态进行模态仿真计算, 提取前4阶呼吸模态固有频率及振型, 研究不同隔板位置对贮箱结构振动特性的影响, 获得隔板位置与模型固有频率最大值的对应关系, 为燃料贮箱结构设计、性能改进提供数值依据。

一种基于样本熵与EEMD的舰船辐射噪声特征提取方法

李余兴, 李亚安, 陈晓, 蔚婧

2018, 26(1): 028-34. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.01.005

[摘要](660) [PDF 735KB](303)

摘要:
为了实现舰船辐射噪声在复杂海洋环境中的特征提取, 采用样本熵对3类舰船辐射噪声(SRN)进行特征提取。针对样本熵只能在单尺度下对原信号进行分析, 无法有效区分不同类别舰船, 提出了一种将样本熵与集合经验模态分解(EEMD)相结合的舰船辐射噪声特征提取方法。首先对3类不同种SRN信号进行EEMD, 对分解后得到的各阶固有模态函数(IMF)的样本熵进行分析, 选取更具有区分度的最强IMF样本熵作为特征参数。通过比较一定数量3类SRN的最强IMF样本熵及原SRN样本熵特征参数发现, 同类舰船的特征参数基本处于同一水平, 不同类型的舰船存在一定差异。试验结果表明, 以SRN的最强IMF样本熵作为特征参数相比原SRN样本熵对舰船具有更好的可分性。

基于FPGA的高精度水下对接声导引技术

赵旭, 陈亚林, 张奎

2018, 26(1): 035-39. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.01.006

[摘要](780) [PDF 406KB](369)

摘要:
随着现代海洋技术的不断发展, 无人水下航行器(UUV)水下对接技术成为近年来研究的热点问题。在水下对接系统中, 声导引技术作用距离远但精度低, 光导引技术精度高但作用距离近。文中提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高精度水下对接声导引技术, 可以实现从较远距离以声导引的方式高精度导引至光导引的作用距离内。通过仿真试验与消声水池试验验证结果表明, 该方法可以提供可靠有效的导引数据, 满足精度要求, 可为水下对接系统设计提供参考。

基于双观测站的水下机动目标被动跟踪

赵振轶, 李亚安, 陈晓, 苏骏

2018, 26(1): 040-45. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.01.007

[摘要](943) [PDF 772KB](333)

摘要:
为了对水下机动目标进行航迹跟踪, 采用双观测站被动跟踪系统, 解决了单观测站利用纯方位角信息进行跟踪时的不可观测问题, 建立了目标状态方程和被动观测方程。将扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)与交互式多模型算法(IMM)相结合, 应用于被动跟踪系统中。仿真结果表明, 2种算法都能适用于水下机动目标被动跟踪。随着测量误差的增大, IMM-UKF算法比IMM-EKF算法表现出了更好的稳定性和更高的跟踪精度。

浸水式无刷直流电机瞬态温度场分析

符盼, 王建平

2018, 26(1): 046-52. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.01.008

[摘要](514) [PDF 2232KB](463)

摘要:
为了解对水下航行器用高比功率、短时工作制浸水式无刷直流电机工作瞬态温升及终了时刻温度分布规律, 利用motor-CAD软件建立了温度场模型, 计算了电机额定工况下的铁耗、欧姆损耗和永磁体涡流损耗, 对电机在2种不同浸水温度下的温度场进行了计算, 对铜、铝绕组材料在不同电流密度下的瞬态温升进行对比分析。研究结果表明, 该浸水电机在不同条件下瞬态温升符合水下航行器工作性能要求, 为电机设计提供热力学计算依据。

基于搜寻者算法的测试性优化分配方法

张钊旭, 王志杰, 李建辰, 王贵奇, 许军, 杨进候

2018, 26(1): 053-56. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.01.009

[摘要](525) [PDF 472KB](329)

摘要:
测试性分配是测试性设计中的重要环节。现有的分配方法存在权值计算复杂、权重确定主观性强、分配结果需根据经验调整等不足, 不能准确反映产品的实际情况。为此, 文中利用搜寻者优化算法(SOA)全局搜索能力强, 收敛速度快、鲁棒性好的优势, 将产品的全寿命周期费用作为目标函数, 同时考虑多种相关影响因素, 提出基于SOA算法的测试优化分配方法。最后, 通过对鱼雷控制系统中41组件的故障检测率(FDR)指标进行分配, 验证了该方法的可行性, 该方法可为测试性优化设计提供参考。

船舶静电场在船舶跟踪定位中的应用

孙宝全, 颜冰, 姜润翔, 张伽伟

2018, 26(1): 057-62. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.01.010

[摘要](496) [PDF 454KB](429)

摘要:
来源于腐蚀防腐电流的船舶静电场具有明显的分布特征, 并含有位置信息, 可以用来跟踪船舶。论文研究了利用船舶静电场信号对船舶进行跟踪定位的可行性。文中首先建立了船舶运动的状态空间模型, 利用点电流法为船舶静电场信号建模, 并将船舶等效为点电流阵列; 然后分析介绍了4种卡尔曼滤波算法的异同; 最后结合Beasy数据, 利用仿真对比经典卡尔曼滤波在电场跟踪中的适用性。仿真结果表明, 采用船舶静电场信号可以有效地对船舶进行跟踪, 具有较好的应用价值; 在经典卡尔曼滤波算法中, 扩展卡尔曼滤波具有更好的适用性。

UUV试验评估组织执行体系构建与思考

董金鑫, 张东俊, 张磊, 刘化深

2018, 26(1): 063-69. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.01.011

[摘要](692) [PDF 501KB](665)

摘要:
在分析无人水下航行器(UUV)试验与评估需求的基础上, 按照“开放、共享、权威、高效”的原则, 提出构建以试验评估中心为主体, 试验与评估系统为核心, 面向数据的流程为主线, 一体化联合试验为主要模式的UUV试验与评估组织执行体系总体构想, 并采用系统工程方法对体系各组成要素的功能、试验与评估指标体系、流程和数据等方面进行了论述, 并给出几点建议, 为推进UUV装备发展提供支持。

隔振技术在水下航行器推进轴系振动控制中的应用

段勇, 郭君, 周凌波

2018, 26(1): 070-77. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.01.012

[摘要](556) [PDF 2646KB](489)

摘要:
推进轴系通过支撑轴承向壳体传递的振动所引起的辐射噪声是水下航行器尾部主要的噪声源之一。文中针对水下航行器推进轴系的特点, 开展隔振技术在推进轴系振动控制中的应用研究, 设计了弹性花键联轴器和金属橡胶隔振装置, 同时降低发动机输出端振动向尾轴的传递及轴系振动通过支撑轴承向航行器壳体的传递, 并开展了2种隔振装置减振效果的陆上台架验证试验。试验结果表明, 弹性花键联轴器和金属橡胶隔振装置能有效降低推进轴系引起的壳体振动响应, 降幅达9~11 dB。

转子参数对涡轮机瞬态工作过程影响分析

李传喜, 王云, 段浩

2018, 26(1): 078-84. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.01.013

[摘要](663) [PDF 975KB](306)

摘要:
涡轮机是涡轮泵发射系统的核心组件, 为了研究系统各参数对涡轮机转子系统振动的影响, 运用拉格朗日方程, 考虑系统的陀螺效应、支撑刚度、支撑阻尼和系统的结构阻尼, 建立了涡轮机转子瞬态工作的运动微分方程, 并对方程进行了求解, 分析了不平衡质量、加速度等参数对转子振动的影响, 得出了这些参数对转子振动的影响规律。工程实践中应尽量降低不平衡质量和采用梯度加速度或正指数加速度以降低涡轮机的振动。文中的分析结果可为涡轮机转子的动力学设计提供参考。

一种火箭助飞鱼雷攻潜末弹道被动定位方法

朱峰, 刘松海, 苏军

2018, 26(1): 085-88. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.01.014

[摘要](741) [PDF 434KB](312)

摘要:
为了有效测量火箭助飞鱼雷攻击潜艇的末弹道轨迹, 文中提出了一种基于艇载舷侧阵的被动定位方法, 介绍了测量系统的组成和功能, 提出了目标的被动定位算法, 并在测量区域内对误差进行仿真, 得到绝对误差和相对误差分布图。仿真结果表明, 在测角误差最大为0.3°的条件下, 采用该方法, 在艇正横±60°, 距离目标65 m区域内, 能达到1%斜距的测量精度。文中研究可为末弹道被动测量系统的总体设计及测量数据处理提供参考。

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