水下无人系统学报

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陈凯, 赵刚

2009, 17(5): 001-4. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2009.05.001

[摘要](1487) [PDF 554KB](834)

摘要:
为了提高军用设备的外场测试水平,采用了虚拟仪器技术，研制了便携式鱼雷发控系统测试仪，介绍了便携式鱼雷发控系统测试仪及其功能，详细讨论了采用USB总线的硬件系统实现便携式测试仪的总体方案，采用LabWindows/CVI开发了上层应用程序，实现了良好的人机交互界面；采用Visual C++开发了底层驱动程序，实现了硬件测控的实时性。外场实际使用表明，该测试仪提高了外场测试和排故的工作效率，自动化程度高，性能稳定可靠，满足了鱼雷发控系统外场自动测试和排故的需求，为鱼雷发控系统的测试维修提供了有力的技术保障。

基于CAN总线网络的鱼雷制导系统信息传输可靠性分析与设计

丁振东, 王志杰, 杨进候

2009, 17(5): 005-9. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2009.05.002

[摘要](1976) [PDF 678KB](730)

摘要:
为了实现将CAN总线网络应用于鱼雷制导系统中，通过对基于CAN总线网络的鱼雷制导系统信息传输的试验验证与硬件设计，形成了在进行鱼雷制导系统CAN总线结构网络设计时，应该从制导系统CAN总线协议规划及报文制定、供电体制规划、CAN总线终端阻抗匹配及输入输出隔离设计以及电磁环境要求等方面来提高CAN总线数据传输可靠性的经验和设计方法。初步试验表明，CAN总线网络技术可以满足鱼雷电子系统的通信需求。

鱼雷外形多学科设计优化方法研究

赵加鹏, 余锋, 石秀华, 杜向党

2009, 17(5): 010-14. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2009.05.003

[摘要](2000) [PDF 486KB](717)

摘要:
基于多学科设计优化（MDO）理论，结合鱼雷外形各学科优化设计方法，将鱼雷外形优化设计问题分解为一个系统级优化问题和阻力学科、自噪声学科和压力分布学科3个学科级优化问题，建立了鱼雷外形多学科设计优化模型，解决了各学科之间、学科与系统之间的耦合问题，实现了并行计算，并结合实际算例，验证了该方法的有效性。

不同水深爆炸气泡运动特性仿真

鲁忠宝, 南长江, 步相东, 王团盟

2009, 17(5): 015-18. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2009.05.004

[摘要](2021) [PDF 473KB](799)

摘要:
为了研究不同水深对水下爆炸气泡运动特性的影响，采用有限元软件LS-DYNA建立了典型装药在不同水深下爆炸的仿真模型，计算并给出了不同水深条件下的爆炸气泡半径的时间历程曲线和压力场参数，并与经验值进行了比较，表明了有限元模型的正确性。通过对爆炸气泡的最大半径、脉动周期及压力场的对比分析，得出了不同水深压力对爆炸气泡脉动的影响规律，仿真结果表明，对于相同的装药，最大爆炸气泡半径和脉动周期都随水深增加而变小；爆炸场中气泡上部的压力最大，侧面次之，下部最小。本文的研究结果可以为水中兵器战斗部毁伤威力的评定提供参考。

基于自适应小波神经网络实现鱼雷超声引信信号消噪

尹熙鹏, 樊养余, 段哲民, 程伟

2009, 17(5): 019-22. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2009.05.005

[摘要](1766) [PDF 435KB](693)

摘要:
将小波理论和人工神经网络技术同时引入鱼雷超声引信目标信号处理中，抑制信号噪声，并给出了自适应小波神经网络的构造方法。采用正交的Daubechies小波系作为小波元,并对尺度参数进行优化选取，以实现更好的拟合信号。仿真结果表明，该自适应小波神经网络对引信目标信号的处理具有消噪效果好，失真小的特点，有利于防止出现误判和漏判目标的现象。

水声信道中跳频通信系统设计与仿真

岳玲, 钱建平, 王明洲

2009, 17(5): 023-29. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2009.05.006

[摘要](2710) [PDF 774KB](833)

摘要:
针对水声信道复杂多变和强多途等特点，建立了包括时变衰落、多途干扰和加性高斯白噪声干扰的水声信道模型，提出了一种基于非相干多频移键控(MFSK)调制的跳频通信系统方案(FH/MFSK), 描述了其仿真实现过程，给出了其在瑞利衰落和莱斯衰落水声信道下系统性能的仿真结果，并对其进行了详细分析，为水声信道中FH/MFSK系统设计的参数选取和性能优化提供参考。结果表明，FH/MFSK水下通信系统可以有效克服多途干扰，对多普勒有一定的免疫性，可以实现可靠的水下通信。

低频钹式换能器的性能分析与设计

王德石, 杜贻群

2009, 17(5): 030-34. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2009.05.007

[摘要](1799) [PDF 585KB](616)

摘要:
将金属与压电陶瓷物理复合的钹式换能器体积小、重量轻，适合于开发低频换能器。研究了低频换能器的设计问题，利用有限元方法分析了介质变化对钹式换能器导纳和频率特性的影响，并与Langevin压电换能器的性能进行了比较，给出了钹式换能器性能随压电陶瓷物理与结构以及金属帽结构参数的变化规律；给出了低频钹式换能器的产品设计实例。研究结果对于优化钹式换能器以及开发水下低频换能器技术有应用价值，也为后续的制作工艺与相关的水池实验研究提供了技术支持。

基于射线方法的浅海近程声传播仿真与应用

魏来, 周穗华, 张静远

2009, 17(5): 034-39. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2009.05.008

[摘要](1923) [PDF 607KB](602)

摘要:
为了建立高效实用的水中兵器声场仿真系统，针对3 km以内的浅海近程声传播仿真，利用一种射线逐步追踪算法，结合声异常因子概念，综合考虑由收发位置和水文条件等引起的声线弯曲及传播路径等因素对声场强度的影响，建立了仿真模型。根据该模型，提出了声线密度与声场强度的关系公式，总结了确定声线步长与声线密度的原则，改进了声异常因子和传播损失的计算公式。结合水声设备海上试验数据进行了验证，计算结果表明，在浅海近程声传播仿真中，声线弯曲及传播路径等因素对声场强度的影响是不可忽视的，本文方法能够有效地对其进行表征，其计算结果更加符合实际传播情况，能够满足浅海近程声传播仿真的需要。

鱼雷被动自导虚警产生机理及解决措施

晁祥生, 雷江涛, 周华, 张国峰

2009, 17(5): 040-43. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2009.05.009

[摘要](2090) [PDF 399KB](681)

摘要:
为了解决鱼雷在试验中所出现的被动自导虚警问题，通过大量试验，分析了被动自导虚警所产生的机理，明确了在试验中鱼雷被动自导工作时，电机产生的电噪声通过发射机的供电通道，经声学装置耦合到接收通道，从而导致被动自导虚警。通过针对性地采用了在被动自导工作期间，断开发射机供电电源等措施，滤除了被动自导工作过程的电干扰，使自导检测正常。试验结果表明，该措施有效解决了鱼雷被动自导虚警问题。

一种混响中高速运动目标检测方法

梁红, 刘劲波

2009, 17(5): 044-47. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2009.05.010

[摘要](2321) [PDF 476KB](1040)

摘要:
水下主动探测不可避免的受到混响的干扰，运动目标在匀加速运动时，单频发射脉冲的回波信号经过距离压缩后可视为一个线性调频（LFM）信号，根据这些特点，利用分数阶傅立叶变换（FRFT）对LFM信号进行能量聚集性，并将4阶累积量作为后置处理算子抑制混响，研究了基于分数阶傅立叶变换的4阶累积量切片算法（FRFT-FOMCS) ，检测了混响中的高速运动目标，对实测混响数据和LFM信号进行了仿真，结果表明，该算法能够在混响背景中有效地检测和识别运动目标回波。

Sigma点滤波在GPS/INS导航系统中应用及仿真

周磊, 徐德民, 龚诚

2009, 17(5): 048-52. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2009.05.011

[摘要](1948) [PDF 492KB](679)

摘要:
为了弥补现有组合导航算法的不足，提出了一种新的GPS量测数据和惯性导航系统（INS）数据的融合算法。近几十年，组合导航系统中最广泛使用的算法扩展卡尔曼滤波（EKF）是次优滤波器，因为它把非线性模型简化为1阶线性模型，且假设该系统由高斯白噪声驱动，这种简化会导致误差的扩大。而Sigma点卡尔曼滤波器可以克服这些缺点。Sigma点卡尔曼滤波器无需将系统动力学模型线性化，且在Sigma点卡尔曼滤波器中状态的分布采用选择的样本点集合来表示。通过这些样本点可以完全获得高斯随机变量真实的均值和方差，并且高斯随机变量在非线性系统传播时，其均值和方差可以至少精确到2阶。仿真结果表明，Sigma点卡尔曼滤波器在GPS/INS导航系统中表现性能良好。

激光陀螺温度误差补偿方法

刘明雍, 周良荣, 赵涛

2009, 17(5): 053-57. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2009.05.012

[摘要](1941) [PDF 541KB](721)

摘要:
零偏是衡量激光陀螺性能的一个重要指标，但其受温度影响很大，为了降低和补偿温度对激光陀螺零偏的影响，使其达到惯性级陀螺仪的精度要求，分析了温度对激光陀螺零偏误差的产生机理，在大量高低温环境试验的基础上，建立了一种通用的零偏温度补偿模型和一种BP神经网络模型，并给出了模型参数的辨识方法，仿真结果表明，对该模型作适当的简化，可以将零偏减小一个数量级以上，而且具有实时补偿性能。

涡轮机动力系统变工况过程内效率建模与仿真

韩勇军, 杨赪石, 彭博

2009, 17(5): 058-62. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2009.05.013

[摘要](1870) [PDF 486KB](795)

摘要:
在以往涡轮机动力系统变工况工作过程仿真计算中, 内效率的计算均采用数值拟合方法。本文首次采用理论分析与经验公式相结合的方法，建立了涡轮机动力系统非设计工况下内效率的完整数学模型, 并对其进行了数值仿真，得到了涡轮机动力系统在变工况工作过程中内效率及其影响因素的详细变化情况，仿真结果表明，喷嘴和工作叶片速度系数是影响内效率的最关键因素，通过与试验数据的对比分析，也验证了模型的正确性。

尾部喷流对超空泡流动影响试验技术研究

刘统军, 罗凯, 胥银

2009, 17(5): 063-66. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2009.05.014

[摘要](1994) [PDF 659KB](704)

摘要:
尾部喷流与超空化流场的相互影响涉及空化流动以及带相变的复杂多相流问题,就目前的条件而言，采用数值仿真方法难度很大,试验研究成为主要研究手段。针对如何在水洞开展尾部喷流对超空化流动影响试验，提出了研究超空泡航行体尾部喷流的试验方法, 推导了一个新的相似准则数，为确定研究尾部喷流的试验参数提供了依据。利用商用软件Fluent，对水洞模型试验的支撑方式进行了数值仿真，结果表明，头支撑方式对模型超空化流场影响较小，更适合尾喷问题的试验研究。水洞模型试验验证了数值仿真结果的正确性。

基于计算流体力学的武器水下发射过程仿真

张华东, 赵国华, 张孝芳

2009, 17(5): 067-71. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2009.05.015

[摘要](2054) [PDF 561KB](783)

摘要:
为研究武器水下发射流场特征及武器在发射过程中表面的压力变化，基于雷诺平均纳维斯托克斯方程和k-ε湍流模型，运用商用计算流体力学(CFD)软件FLUENT对武器发射过程的流场进行了数值模拟，采用2D轴对称模型，由试验测量拟合得到入口压力边界条件，运用动网格技术处理武器在发射管内的运动，在此基础上得到了发射流场特征及武器表面所受压力的变化规律，与发射试验所获的武器运动速度与位移的实测数据作对比表明，仿真结果与试验结果具有良好的一致性，因此其数值仿真结果可为武器与发射管的优化设计提供参考。

水面舰艇引导直升机鱼雷攻击误差分析

鄂群, 马远良, 刘德才, 周明

2009, 17(5): 072-76. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2009.05.016

[摘要](1649) [PDF 483KB](681)

摘要:
在水面舰艇编队反潜作战背景下，由于引导及攻击占位的因素而影响水面舰艇引导直升机鱼雷攻击效果的主要误差源包括引导水面舰艇位置误差、航向误差、速度误差、探测距离误差、探测方向误差、攻击直升机位置误差、占位航向误差和占位速度误差。本文在对以上各种误差源的误差传递过程进行分析的基础上，采用蒙特卡罗法进行了计算，得出了这些误差源对攻击效果的影响。通过对计算结果的分析，提出了提高引导和攻击兵力平台的导航及定位精度对鱼雷引导攻击的效果具有很大作用的结论。

尾流自导鱼雷瞄点优化方法

罗笛, 李本昌, 衡辉, 张靖康, 张平果

2009, 17(5): 077-80. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2009.05.017

[摘要](1948) [PDF 450KB](692)

摘要:
从尾流自导鱼雷对瞄点的特殊要求出发，依据尾流自导鱼雷射击与导引控制的相关模型以及鱼雷的弹道过程，对系统现行的尾流自导鱼雷射击瞄点选择方法进行了仿真分析，提出了目标速度是选择尾流自导鱼雷射击瞄点的重要依据，而并非所有情况下“目标尾流的中点”都是适宜的瞄点，合适的瞄点必须兼顾鱼雷航程消耗尽可能小和鱼雷进入目标尾流的概率尽可能高两项指标，并据此给出了一种实用的选择尾流自导鱼雷射击瞄点方法。

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