水下无人系统学报

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雷开卓, 黄建国, 张群飞, 陈建峰, 李宁, 方明

2010, 18(3): 161-166. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.03.001

[摘要](2383) [PDF 334KB](1323)

摘要:
定向能武器作为一种新概念武器, 已经得到很多国家的重视和发展。该文综合论述了不同类别的定向能武器,主要包括激光武器、粒子束武器、微波束武器、声能武器和太阳能武器, 分析了每种定向能武器的工作原理、功能分类和性能特点, 研究了国外定向能武器的发展现状和趋势, 指出了定向能武器的研究重点和研究方向, 最后提出了该领域发展的几点建议。

轻型鱼雷实航中航程和航速异常现象分析及解决措施

徐杏钦, 钟晓锋

2010, 18(3): 167-170. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.03.002

[摘要](1745) [PDF 164KB](705)

摘要:
为了解决航程不足和航速阶跃式跳变问题, 对轻型鱼雷在实航中出现的航速和航程异常现象进行了分析并绘制了故障树。综合动力、自导、供电等系统, 从全雷供电切换、能量守恒和噪声分析以及全雷转矩平衡等方面入手, 对现象的成因和过程进行了深入分析, 并得出了航程偏短主要是由于配气阀座、体之间的燃气泄漏造成的以及电源切换是航速阶跃式跳变的原因结论, 这些故障通过采取相应的措施能够得到解决。

鱼雷研制阶段可靠性评估方法

胡泊

2010, 18(3): 171-176. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.03.003

[摘要](1579) [PDF 205KB](615)

摘要:
鱼雷在研制阶段通常进行大量的系统试验, 这些试验包含了许多有效的可靠性增长信息, 如何充分利用这些信息来评估鱼雷在研制阶段的实航工作可靠度成为人们关注的问题。该文针对鱼雷在研制阶段收集到的各类可靠性信息特点, 提出了一种综合的可靠性增长分析方法, 该方法在分析不同产品在不同试验阶段的可靠性信息特点的基础上, 利用不同的可靠性增长模型评估产品可靠度, 再利用信息融合的方法综合评估鱼雷的工作可靠度, 为评估鱼雷在研制阶段的可靠性水平提供了一种较好的途径。

鱼雷电接口信息设计与管理系统开发

黄德民, 杨进候

2010, 18(3): 177-180. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.03.004

[摘要](1480) [PDF 150KB](697)

摘要:
为了提高鱼雷电接口信息的自动化设计水平, 确保鱼雷电接口信息设计与管理输出的标准化、准确性和唯一性,在Microsoft Visual Basic 6.0 软件开发环境下, 开发了数据库及AutoCAD 二次开发技术的鱼雷电接口信息设计与管理系统, 实现了鱼雷整个电子系统电接口信息的动态关联与设计、动态更新与接口信息全程管理以及接口信息设计输入输出的规范化、标准化和通用化, 提高了设计人员的工作效率。

基于分布式时间反转处理技术的水下节点网络物理层方案研究

于洋, 张效民, 相敬林, 何轲

2010, 18(3): 181-185. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.03.005

[摘要](1135) [PDF 218KB](634)

摘要:
时间反转处理技术可以在不需要传感器阵列结构等先验知识的条件下, 在非均匀介质中实现声束的自适应聚焦, 应用于水声通信时, 可以减轻由多径传播所引起的码间干扰, 提高通信速率。传统的时间反转技术均需要一个垂直线列阵作为时反镜, 增加了节点复杂度及成本, 本文所提出的基于分布式时间反转法通信的网络物理层方案, 充分利用网络中多个独立节点的自身资源, 组成分布式时间反转镜, 在保留传统时间反转法通信优良特性的前提下, 不需要再设置垂直线列阵, 降低了节点复杂度及成本, 兼顾了网络通信速率、节点复杂度以及信息传输保密性的需求。利用海洋环境实测数据得到的仿真试验结果表明, 提出的基于分布式时反技术的水下节点网络物理层可聚焦多径信号, 减轻多径传播带所引起的码间干扰, 其性能与传统时反法相当, 若联合判决反馈均衡器则可进一步提高系统性能。

基于正反HFM信号的水下高速小目标处理算法与试验分析

明星, 张建超

2010, 18(3): 186-191. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.03.006

[摘要](1348) [PDF 363KB](934)

摘要:
针对水下高速小目标的特点, 提出了基于宽带正反双曲调频( HFM )信号的水下高速小目标检测与参数估计快速算法, 并完成了仿真。通过在信号发射端加入时间伸缩因子来模拟目标运动, 实现了水下高速小目标检测与参数估计的动态试验。并采集了雷体的反射回波数据。设计的以TMS320C6701为核心的信号处理系统, 通过本文提出的快速算法实现了低信噪比下雷体反射回波检测与参数估计。试验结果表明, 基于正反HFM 信号的快速处理算法及数字信号处理(DSP)系统能有效完成低信噪比下的高速目标回波的检测与参数估计, 与仿真结果具有较好的一致性.

组合式水下目标体反射特性试验研究

刘宗伟, 孙超

2010, 18(3): 192-196. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.03.007

[摘要](1589) [PDF 305KB](737)

摘要:
根据声学软的物体目标强度高于声学硬的物体这一声学理论, 研究了水中气泡和充气圆柱的反射特性, 得出上述2种物体在低频时都表现有共振特性, 可以得到较大的目标强度。并基于此对气泡构成的平面阵列和充气圆柱构成的圆柱阵列的反射特性进行了研究, 通过利用乳胶管和气泡板等做成的实物模型进行的水池试验验证得出, 气泡和有限充气圆柱可以作为基本的散射单元来构成符合要求的组合式水下目标体。试验同时证明, 由气泡或者充气圆柱构成的平面阵列, 在间距小的时候可以等效为一个空气层, 其反射系数为-1。

基于自适应RLS算法的鱼雷电磁引信直接耦合干扰消除

陈光, 任志良, 张涛, 孙常存

2010, 18(3): 197-201. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.03.008

[摘要](1572) [PDF 207KB](742)

摘要:
为了有效消除鱼雷电磁引信收发天线之间的直接耦合干扰, 弥补传统方法的不足, 提出了一种基于自适应递归最小二乘( RLS)算法的干扰消除新方法。首先分析了自适应滤波器的一般原理; 其次阐述了RLS算法的滤波原理和实现流程; 最后结合典型的鱼雷电磁引信过靶参数并设置不同的耦合干扰强度, 在MATLAB 环境中进行了算法的仿真研究。仿真结果表明, 采用该方法可在直接耦合干扰的幅值是目标信号幅值的10万倍的条件下将其有效消除, 是一种消除同频强背景干扰的有效方法。此外, 该方法还具有自适应算法运算量小、收敛速度快和实时性数据处理等优点。

自主水下航行器测试与研发技术新进展

王金华, 严卫生, 刘旭琳

2010, 18(3): 202-208. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.03.009

[摘要](1901) [PDF 444KB](918)

摘要:
自主水下航行器( AUV)是一种无人驾驶的集成系统, 在无脐带光缆的情况下自主地完成复杂海洋环境中预定任务的航行器。近年来, 能够提升AUVs性能的新技术不断涌现, 如何低成本、高效率的对这些新技术进行测试与验证成为制约AUVs发展的瓶颈。本文较全面概括了近年来国内外AUVs测试手段的最新进展, 主要包括基于小型样机的验证、虚拟环境( Virtual Environment, VE)技术、半实物仿真技术、数值模拟技术以及借助其他工具进行验证等, 最后从可重用性、通用性以及全面性等方面对AUVs测试技术今后的研究和发展提出了一些建议。

基于SUKF算法的组合导航方法

李厚全, 苑秉成, 唐劲松

2010, 18(3): 209-213. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.03.010

[摘要](1304) [PDF 204KB](668)

摘要:
合成孔径声纳(SAS)运动补偿是其信号处理的重要环节, 运动补偿需要水下导航数据, 文中研究了基于捷联惯导(SINS)和多普勒声速剖面仪(ADCP)等设备的水下导航方法。针对大姿态误差角情况下的导航, 论文建立了基于四元数的SINS/ADCP的非线性误差模型, 并采用比例无迹卡尔曼滤波(SUKF)滤波算法进行了仿真。仿真结果表明, 在SAS复杂运动情况下, 采用非线性误差模型的SUKF方法优于传统线性误差模型的卡尔曼滤波方法, 在一定程度上提高了SAS的导航精度。

一种水下航行器轨迹发生器的设计与仿真

范欣, 张福斌, 李晓晖

2010, 18(3): 214-217. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.03.011

[摘要](1664) [PDF 170KB](801)

摘要:
为了减少水下航行器(AUV)导航系统算法开发过程中跑车试验及半实物仿真等所耗费的资金和时间, 提出一种水下航行器轨迹发生器的设计方法。利用所给出的轨迹微分方程, 反推得出生成轨迹参数公式和惯性信息公式, 同时给出水下航行器在直航、转弯和爬潜等常见的运动状态下轨迹发生器的具体输入, 并将生成的惯性量测值(加速度和陀螺值) 输入捷联式惯性导航算法。验证结果表明, 利用所设计的轨迹发生器可以为研究导航算法提供模拟的数据, 具有工程实际意义。

对置式摆盘发动机空间机构振动力与振动力矩平衡研究

朱拥勇, 周奇郑, 杨成昱, 王德石

2010, 18(3): 218-222. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.03.012

[摘要](1727) [PDF 341KB](687)

摘要:
发动机振动力与振动力矩是鱼雷壳体振动的外激励因素, 其幅值与频率的变化规律直接关系到鱼雷壳体的振动。本文从空间机构学角度出发, 在对置式摆盘发动机结构与力学特性分析的基础上, 推导出对置式摆盘机左、右各部分主轴、摆盘、连杆及活塞的惯性力与惯性力矩, 然后分别研究其振动力与振动力矩的变化规律, 并与单边布置的摆盘发动机进行比较, 提出进一步的平衡措施与方法。该方法对发动机的结构与减振降噪设计具有一定的借鉴意义, 同时可为研制新型鱼雷热动力装置奠定一定的基础。

鱼雷涡轮机斜切喷管内流场数值模拟

伊进宝, 赵卫兵, 师海潮, 赵海涛

2010, 18(3): 223-227. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.03.013

[摘要](1576) [PDF 405KB](815)

摘要:
基于求解雷诺平均的Navier-Stokes方程组, 对鱼雷燃气涡轮机斜切喷管内流场进行了数值模拟计算, 研究了斜切喷管气动特性随膨胀比的变化关系。数值模拟结果表明, 该文所使用的数值模拟方法能够较好地捕捉斜切喷管内部存在的各种复杂流动结构, 合理地预测了斜切喷管内部流场随膨胀比的变化趋势; 喷管处于膨胀过度状态时, 喷管出口会出现激波, 造成激波损失, 激波与边界层干涉, 使得流动损失进一步增大, 引起喷管气动性能的迅速恶化, 设计时应尽量避免; 对于既定尺寸的喷管, 膨胀比大于临界流量膨胀比时, 通过喷管的燃气流量保持最大流量不变。

永磁直流电机温度场分析

李科, 胡欲立

2010, 18(3): 228-230. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.03.014

[摘要](1679) [PDF 217KB](698)

摘要:
在分析与阐明永磁电机发热机理的基础上, 运用传热学理论, 建立了电机内热交换的数学模型。基于ANSYS软件, 建立永磁电机实体和有限元模型, 确立并施加了载荷与边界条件, 对其进行有限元计算, 得到了永磁电机整体温度场。计算结果与试验数据具有较高的吻合度, 表明了理论分析模型和计算方法的正确性。

美海军UUV使命任务必要性与技术可行性分析

孙现有, 马琪

2010, 18(3): 231-235. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.03.015

[摘要](1831) [PDF 171KB](1032)

摘要:
在介绍无人水下航行器发展历史的基础上, 从开发成本、技术风险、使用风险和可替代物等方面, 详细论述了美国海军2004年无人水下航行器发展主计划中定义的9类使命任务的必要性和技术可行性。最后, 从近期技术发展和军事需求出发, 对美国兰德公司提出的无人水下航行器7项近期使命任务进行了分析, 认为以上任务均合理可行。

潜用干扰器对抗舰艇主动声探测的建模及仿真

夏奎, 郑援, 胡先锋

2010, 18(3): 236-240. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.03.016

[摘要](1393) [PDF 200KB](891)

摘要:
目前在使用噪声干扰器进行仿真时, 声纳波束旁瓣对干扰器干扰效果会产生影响, 而且在水面舰艇和潜艇的机动中一般使用平均加速度旋回模型或者先旋回后加速模型, 准确度不高, 本文针对以上问题, 在仿真过程中增加了声纳旁瓣对噪声干扰器的影响, 改进了水面舰艇和潜艇的机动模型, 增加了潜艇变速过程中的电量消耗模型, 并把潜艇的对抗时间和电量作为衡量指标, 搭建了潜用干扰器对抗舰艇主动声探测仿真的框架, 设计了仿真流程, 仿真结果与已有试验数据相符。

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