水下无人系统学报

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徐新栋, 李建辰, 曹小娟

2012, 20(3): 161-165. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.03.001

[摘要](1575) [PDF 465KB](823)

摘要:
针对鱼雷缓冲头帽入水冲击过程理论分析困难、头帽强度设计边界难以确定的问题, 采用ABAQUS软件建立了头帽入水有限元模型。研究了其入水冲击时组件应力分布规律, 得出了尖拱形头帽以最小速度垂直入水时最难破裂, 将此工况作为头帽强度设计的上边界, 研究了影响头帽破裂的关键因素, 相应给出了2种使头帽入水后更易破裂的改进方法, 即降低头帽组件与雷体之间摩擦力和削弱整流罩强度, 并通过仿真进行了验证。仿真结果表明, 这2种改进方法都可以使头帽更容易破裂, 如果同时采用这2种方法, 则能够达到更理想的入水效果。

水雷出水攻击空中弹道设计与分析

李雨田, 张宇文, 张纪华, 刘立栋

2012, 20(3): 166-170. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.03.002

[摘要](1778) [PDF 245KB](548)

摘要:
针对水雷出水攻击的作战模式, 设计了该模式下的空中攻击弹道, 建立了水雷出水攻击弹道数学模型, 分析了垂直上升弹道的姿态稳定控制、快速转弯弹道的限制转弯角速率和设置俯冲角、俯冲攻击弹道导引等关键技术, 最后对各段弹道的动态特性进行了仿真。仿真结果表明, 预设弹道稳定可控, 能按预设弹道实施对目标的打击。

空投水雷安全性建模及仿真分析

梁晶

2012, 20(3): 171-174. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.03.003

[摘要](1500) [PDF 199KB](569)

摘要:
为验证空投水雷空中投放的安全性, 建立了其空投过程的运动方程和数学模型, 并按照开伞之前、开伞以后和意外开伞3种情况进行了仿真分析。结果表明, 该种水雷在3种情况下都能确保空投的安全性, 后期进行的实投试验证明了模型和仿真分析的正确性。

多通道声纳信号预处理系统设计

代明清, 冯西安, 高天德, 李晓花

2012, 20(3): 175-179. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.03.004

[摘要](1486) [PDF 302KB](645)

摘要:
模拟预处理系统是声纳接收机的重要组成部分, 为了解决声纳回波信号微弱多变等问题, 设计了一款高精度、多通道模拟预处理系统, 给出了系统整体框图, 分析了其工作原理, 并详细介绍了各部分电路。该系统采用压控放大器VCA810设计自动增益控制, 实现了±40 dB范围内输入信号的线性、无失真以及恒定输出, 并通过截止频率可变的开关电容滤波器实现宽带滤波, 且滤波器通频带可通过拨码开关控制, 灵活可调。该系统具有体积小、低噪声、低功耗及动态范围大等特点, 经试验验证可满足设计要求。

鱼雷被动检测的盲分离对抗干扰方法

赵伟, 郝保安, 杨向锋, 肖霖

2012, 20(3): 180-186. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.03.005

[摘要](1446) [PDF 346KB](686)

摘要:
近年来由于海洋环境噪声级的不断提高, 目标隐身性能以及水声对抗能力的不断提升, 使得鱼雷被动目标检测方式的有效性受到极大的挑战。为了解决被动目标检测的抗干扰问题, 采用近年来发展起来的盲信号处理方法, 利用目标信号与干扰相互统计独立的原理, 将目标与干扰盲分离, 从而实现在强干扰条件下的被动抗干扰目标检测; 在生成目标辐射噪声与模拟辐射噪声、冲击以及扫频干扰信号后, 建立了多重干扰条件下的含噪信号混合模型, 然后采用4种复盲分离算法进行了被动目标盲分离抗干扰仿真试验, 并作了对比分析。仿真结果表明, 通过盲分离方式可以有效地实现多种干扰的分离, 提高了目标信号的信干比(SIR), 从而改善了被动目标的检测性能。

基于非线性最小二乘的双基地声纳定位优化算法

汪新, 张光斌

2012, 20(3): 187-189. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.03.006

[摘要](1595) [PDF 197KB](602)

摘要:
双基地声纳定位是一种重要的定位方法, 采用优化算法来提高定位精度是其重要的研究内容。本文采用了将双基地声纳定位方程转化为非线性最小二乘(NLS)问题的技术方法, 并后置最优化方法LMF算法, 研究了基于多基地接收源的目标定位性能和定位精度的几何稀释(GDOP), 给出了定位误差分布。通过数值仿真, 研究了不同基线长度时双基地声纳的定位精度, 并将NLS拟和算法的多接收源定位性能与纯时间估计定位性能进行了比较。研究表明, 本文的基于多基地接收源的目标定位方法相对于纯时间估计定位方法提高了定位精度, 特别是在相对短的基线(7.4 km基线长度)情况下, 可提高30%的精度。该研究为最优化方法在水声定位中的应用提供了依据。

水下目标回波亮点高分辨方位估计与仿真

徐瑜, 唐波, 苑秉成

2012, 20(3): 190-194. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.03.007

[摘要](1476) [PDF 222KB](549)

摘要:
水下目标回波亮点识别技术是现代声纳系统与水声对抗的一个极为重要的组成部分。基于单源方位精估的短脉冲切割方法, 对于发射信号为长脉冲以及正横中轴方位下的目标回波亮点方位估计效果较差。因此研究基于多源的水下目标回波亮点高分辨方位估计方法具有重要的应用价值。本文重点研究了水下目标回波亮点高分辨方位估计方法, 首先采用基于共轭倒序阵盖氏圆准则的方法对目标回波进行解相干和亮点数估计, 然后在此基础上进行目标回波空间谱估计以获得目标亮点的方位。在具体仿真过程中, 采用板块元散射方法仿真目标回波, 并在此基础上进行高分辨方位估计, 取得了较好的仿真效果。结果表明, 本文的研究对于正横中轴方位的潜艇目标识别具有一定的应用价值。

扰动观测器在惯导平台稳定回路中的应用方法

王琛琛, 王新龙, 黄海

2012, 20(3): 195-200. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.03.008

[摘要](910) [PDF 259KB](555)

摘要:
惯性技术的发展对惯导平台稳定回路稳定性、抗干扰性等性能的要求越来越高, 但摩擦力矩以及其他各种干扰力矩对稳定回路性能的进一步提高产生了严重影响。为了有效克服这些干扰力矩对稳定回路性能的影响, 在传统比例微分积分(PID)方法对稳定回路进行控制的基础上, 提出了一种利用扰动观测器来抑制干扰力矩以提高稳定回路性能的方法。通过利用回路中力矩电流和角速度信息构成扰动观测器, 对作用于平台系统的干扰力矩进行抑制。仿真结果表明, 扰动观测器的引入没有影响原有PID控制稳定回路的动态性能, 且能够对干扰进行有效的抑制, 提高了稳定回路的稳定精度和抗干扰性。

基于水下地形匹配大姿态误差角捷联惯导系统误差估计方法

李恒, 谌剑, 罗轩, 张静远

2012, 20(3): 201-205. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.03.009

[摘要](1441) [PDF 388KB](546)

摘要:
传统的基于线性滤波的误差估计方法常采用基于角法的捷联惯导系统(SINS)线性误差模型, 但当姿态误差角较大时, 估计效果不稳定且精度较差。为此, 提出了基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的误差估计方法。通过建立水下地形匹配辅助导航系统非线性误差模型, 以地形匹配和深度压力传感器测量的位置信息和深度作为量测量, 设计了扩展状态UKF滤波器, 在大姿态误差角下仿真研究了其估计效果。结果表明, 在大姿态误差角下, 本文所提出的方法可行且具有较好的估计效果, 为匹配区内修正捷联惯导系统导航误差提供了参考。

基于近红外光谱技术的鱼雷燃料组分含量分析系统

李伟, 郁俊江, 邓鹏

2012, 20(3): 206-209. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.03.010

[摘要](912) [PDF 221KB](695)

摘要:
分析了现行鱼雷燃料成分测定方法在使用中存在的问题, 基于相关的化学计量学和光谱理论研究, 提出了将近红外光谱(NIR)技术运用到鱼雷燃料组分含量检测分析的方法。基于选择建模样品集、恢复近红外光谱弱信号以及建立和优化近红外数学模型, 建立了软硬件结合的鱼雷动力燃料组分含量NIR分析系统, 依据该系统和相关方法, 对不同批次和储存状态的鱼雷燃料样本进行了取样化验和成分测定, 并与现行方法进行了试验数据对比分析, 验证了本系统的准确性和适用性, 实现了远程在线分析、车载移动分析和现场应急分析。

基于变量泵和喷嘴数的无级变速涡轮发动机

赵宽明, 杨赪石, 罗凯, 钱志博, 朱允进

2012, 20(3): 210-214. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.03.011

[摘要](1009) [PDF 255KB](1181)

摘要:
由于基于流量的单变量控制涡轮发动机动力系统运行经济性较差, 提出了基于喷嘴数开环控制和变量燃料泵流量闭环控制的方法, 进而实现涡轮发动机的无级变速。闭环控制采用改进的自适应算法, 使得双变量控制方法简单实用, 适用于无级变速反舰兼反潜的重型水下航行器, 提高了系统运行效率和平稳性。仿真结果表明, 水下航行器涡轮机动力系统采用喷嘴数开环调节和变量燃料泵流量闭环调节的双变量方式, 系统的压力波动和转速波动小, 同时较采用单一流量调节的系统燃料秒耗量降低了28%, 涡轮叶片前的温度也可降低约230 K。

美国潜艇鱼雷发射装置使用方式初探

朱清浩, 宋汝刚

2012, 20(3): 215-219. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.03.012

[摘要](1873) [PDF 220KB](940)

摘要:
针对潜艇未来海战中鱼雷攻击隐蔽发射的战术需要, 在分析美国现役或即将服役各型潜射鱼雷发射装置技术特点的基础上, 分析归纳了鱼雷发射装置不同发射方式的含义、战术使用特点和时机, 总结出设置不同发射方式的目的, 并进一步给出了一些对潜射鱼雷发射装置发展和战术使用有益的启示。

气动不平衡式发射装置气水回收过程仿真与分析

练永庆, 周厚成, 吴开锋, 田兵

2012, 20(3): 220-224. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.03.013

[摘要](1320) [PDF 306KB](902)

摘要:
当潜艇使用气动不平衡式发射装置发射鱼雷时, 无泡系统的气水回收过程对潜艇的隐蔽性与艇体均衡均有直接影响。为了对无泡系统气水回收过程进行研究, 建立了无泡系统的定时调节器、无泡气瓶、泄放阀等各组成部件的数学模型, 并结合已有的气动不平衡发射系统的数学模型, 进行了无泡系统气水回收过程的仿真。仿真结果与实际回收海水量的结果对比表明, 所建立的模型基本正确, 可用于气动不平衡式发射装置无泡系统的分析与论证。

一种鱼雷俯仰角出现±90°时的姿态仿真方法

黄华红, 杨云川, 吕艳慧

2012, 20(3): 225-230. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.03.014

[摘要](1147) [PDF 437KB](681)

摘要:
随着鱼雷发射平台的多样化, 火箭助飞鱼雷、空投鱼雷、自导水雷以及高空反潜鱼雷在发射和运动过程中会出现俯仰角在±90°附近的情况。当鱼雷俯仰角为±90°时, 立式三轴转台的内环轴与外环轴重合, 无法提供3个自由度的运动, 致使鱼雷姿态仿真无法进行。通过改变敏感元件安装方式, 建立在该种安装方式下三轴转台的驱动方程以及转台转角与鱼雷姿态角的转换表达式, 解决了鱼雷俯仰角出现±90°时的姿态仿真。数学仿真和半实物仿真结果表明, 该方法正确可行, 适用于鱼雷垂直发射、垂直入水以及俯仰角出现±90°时的半实物仿真试验。

鱼雷命中精度试验方案研究

朱文振, 叶浩亮, 李国良

2012, 20(3): 231-235. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.03.015

[摘要](1604) [PDF 248KB](624)

摘要:
针对目前轻型智能鱼雷垂直命中精度考核难的问题, 根据目前试验条件分析总结了4种考核方法, 并从试验可行性和经费方面分析了每一种方法存在的优缺点。在此基础上，从试验鉴定角度出发, 确定了采用单平面攻击潜艇和双平面跟踪攻击固定靶相结合的考核方法, 并给出了其试验设计方法和试验评定方法, 为轻型智能鱼雷命中精度考核实施提供了重要依据。

基于可重构计算的纯方位目标要素解算方法

宋奂寰, 王树宗

2012, 20(3): 236-240. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.03.016

[摘要](982) [PDF 187KB](551)

摘要:
目标运动要素解算所使用的数据处理技术的性能直接关系到潜艇作战系统的反应时间。目前, 对目标运动要素解算问题的研究多集中在改进或使用性能更优越的估计算法。本文在现有算法基础上, 利用可重构计算技术作为目标运动要素解算模块的加速器, 分析纯方位平差算法的输入数据流, 通过脉动阵列简化标量运算, 充分利用并行流水线机制, 最终实现了纯方位平差法的可重构计算。试验结果证明了使用可重构计算能够提高算法的解算速度。

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