水下无人系统学报

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李金洪, 杨安强, 粟凌云

2012, 20(6): 401-406. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.06.001

[摘要](1080) [PDF 394KB](648)

摘要:
跨介质无人驾驶飞行器(UAV)飞行处于近水面, 无法采用常规UAV的气动舵面提供转向力, 导致转向困难, 机动性较差。基于空气动力学、经典势流理论和二元平面滑行理论, 提出了UAV水面滑跳转向方法, 建立了跨介质UAV滑跳转向飞行动力学模型, 并进行了仿真计算, 重点研究了跨介质UAV滑跳转向特性及其影响因素, 给出了抑制UAV横滚的解决措施。仿真结果表明, 跨介质UAV入水角和固定舵角在滑跳转向过程中对自身姿态及其弹道形态均有较大影响。该结果可以为跨介质UAV提供方案总体设计、弹道规划、可靠性设计和控制系统设计理论依据和计算方法。

水下系留平台扰动运动建模与仿真

刘传龙, 袁绪龙, 张宇文

2012, 20(6): 407-410. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.06.002

[摘要](1078) [PDF 327KB](590)

摘要:
水下系留平台广泛应用于浮标、潜标等水文监测设备以及锚雷等水下作战平台, 会受到海流作用而发生偏降、摆动和其他准周期性扰动运动, 给所搭载的仪器设备或武器系统初始对准带来不利影响。本文以一种典型的水下系留平台为研究对象, 建立了3自由度动力学模型, 通过数学仿真研究了稳定海流作用下平台的平衡特性, 以及扰动海流作用下平台的扰动运动特性, 分析了平台总体参数、系留参数对扰动运动稳定性的影响规律, 提出了减小扰动运动幅度, 提高平台稳定性的措施。

美海军鱼雷铝合金燃料舱壳体腐蚀与防护进展

梁志君, 刘津, 吴始栋, 单志雄, 李春雨

2012, 20(6): 411-413. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.06.003

[摘要](1084) [PDF 159KB](884)

摘要:
针对美海军鱼雷铝合金壳体在海水与燃料混合环境中产生的腐蚀问题, 分析了腐蚀机理, 并分别采用阳极氧化与缓蚀剂方法进行防护。对受到腐蚀的壳体, 采用先进的激光熔覆修复方法, 克服了熔焊产生的变形和热影响区大的缺陷, 既不损伤金属基体性能, 也提高了修复质量。

一种鱼雷多目标跟踪数据关联方法

杨向锋, 杨云川, 郭磊

2012, 20(6): 414-418. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.06.004

[摘要](996) [PDF 288KB](599)

摘要:
多目标跟踪是未来鱼雷发展的重要方向之一, 数据关联是实现多目标跟踪的基本前提。鱼雷多目标跟踪的过程表现为一个动基座时变过程, 本文利用鱼雷导航定位和航行姿态参数以及鱼雷检测到的目标信息, 通过坐标变换实现观测空间配准, 通过在统一时钟下实时计算采样周期实现观测时间配准。利用目标大地坐标系3D坐标和多普勒速度构造4D坐标系, 以模糊归一化的4D欧氏距离作为关联法则, 提出了一种适用于鱼雷多目标跟踪的数据关联方法, 仿真试验证明了该方法能有效实现鱼雷多目标跟踪数据关联, 具有一定的工程应用价值。

基于方位走向的潜艇亮点分布特征提取与仿真

徐瑜, 赵军, 苑秉成

2012, 20(6): 419-423. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.06.005

[摘要](1043) [PDF 265KB](563)

摘要:
针对传统的潜艇目标回波亮点特征提取方法, 只计算有限个峰值点处的方位值来分析目标亮点特征, 存在鲁棒性较差的不足, 本文基于目标回波与背景干扰相比幅值较大, 子回波所体现的方位/距离信息相近等特征, 同时结合双通道短时互谱法, 提出了一种基于方位走向的潜艇目标回波亮点特征提取方法。首先, 采用双通道短时互谱法提取目标回波方位走向特征。然后, 通过采用能量判决和利用子回波方位/距离信息, 对子回波序列进行分类, 从而得到潜艇目标回波亮点的空间分布特征。经仿真验证, 该方法与传统方法相比具有更好的鲁棒性。本文的研究结果可为分析潜艇目标声学特性与水声对抗提供参考。

一种扩展水下扩频信号多普勒容限方法

苏建军, 冯西安, 白晓娟, 李志伟

2012, 20(6): 424-427. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.06.006

[摘要](1434) [PDF 266KB](620)

摘要:
扩频信号的模糊函数图呈图钉型, 对多普勒频移比较敏感, 影响了扩频信号的使用性能。本文分析了扩频信号的多普勒敏感性问题, 提出了一种基于回波预处理的方法。首先将回波信号经过正交混频得到零中频I, Q通道信号, 然后将零中频I, Q通道信号送入多普勒预处理系统进行处理, 通过时间延迟处理方法得到的2个输出信号, 分别经过匹配滤波器后再进行合并处理, 脉压输出相关函数中不含多普勒频移和时间乘积, 消除了多普勒频移对匹配滤波器输出的影响。数值仿真证明了该方法的有效性, 且具有实现简单, 运算量小的优点。

匹配层水声宽带换能器性能分析

田丰华, 何文峰, 张俊

2012, 20(6): 428-431. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.06.007

[摘要](1355) [PDF 260KB](634)

摘要:
为了提高现代鱼雷的作战性能, 适应复杂环境, 研制了宽带自导系统, 旨在提高声纳基阵的整体性能。本文采用了有限元分析方法, 借助ANSYS软件设计了匹配层水声宽带换能器, 通过调整匹配层的声速、密度及厚度, 分析了该类换能器的性能, 包括换能器谐振频率、发送电压响应、自由场电压接收灵敏度以及收发频带宽度等, 并对其结构进行了优化。研制了匹配层水声宽带换能器并进行了水池试验, 对比分析了理论设计与试验结果, 其测试结果与计算结果具有较好的一致性。本文研究可为声纳基阵设计提供借鉴。

一种基于量测伪距的EKF移动长基线AUV协同导航方法

刘明雍, 黄博, 蔡挺

2012, 20(6): 432-436. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.06.008

[摘要](1431) [PDF 240KB](561)

摘要:
在移动长基线(MLBL)定位中, 由于水声信号在水中传播速度较慢, 以及被定位AUV的自身运动, 导致AUV与不同浮标的距离是在不同时间不同位置测量产生的, 所以应用移动长基线会产生一定的时间延迟定位误差。本文针对该定位误差, 提出了一种基于量测伪距的EKF移动长基线时间延迟算法, 该算法利用扩展Kalman滤波, 通过对AUV的位置状态的前推, 重构了系统的量测方程,实现了量测方程同系统的量测量在时间上的一致性, 有效地解决了时间延迟产生的误差。理论分析与仿真结果均表明, 该方法可以显著提高导航定位精度。

基于PMF和TERCOM组合算法的水下地形匹配技术

刘洪, 高永琪, 谌剑

2012, 20(6): 437-442. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.06.009

[摘要](1484) [PDF 287KB](668)

摘要:
由于自主式水下航行器的导航受海水环境的影响, 其定位精度不高, 目前较好的解决方法之一是采用水下地形匹配辅助导航系统。本文针对该系统最核心部分的匹配算法, 提出了一种定位精度更高的组合算法。为了解决质点滤波(PMF)算法存在的计算量大、收敛速度慢和对初始误差比较敏感的问题, 提出了一种将地形轮廓匹配(TERCOM)算法和PMF算法进行组合的方案。首先分析了搜索区域分辨率对PMF算法的影响, 然后分别对以TERCOM为粗匹配、PMF为精匹配和以PMF为粗匹配、TERCOM为精匹配的两种组合算法进行了仿真比较。结果表明, 第1种组合算法无论在大起伏地形还是在平坦地形中都显示出了更快的收敛性和更高的定位精度, 是一种具有较高工程应用价值的算法。

鱼雷射击随机误差分析的几个问题

李长文, 任行者, 王鹏

2012, 20(6): 443-448. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.06.010

[摘要](1225) [PDF 205KB](596)

摘要:
借助直航鱼雷直进射击的描述, 研究了射击命中问题的随机误差及其相关性的概念, 指出了基于目标运动要素观测值或真值计算成功概率的不同。就客观概率情形, 基于误差向量函数的1阶近似或2阶近似研究了计算概率的解析方法, 以及关于正态随机向量的一般二次函数分布的均值、方差和特征函数计算公式的一个定理, 给出了2阶近似情形计算概率的解析方法, 数值实验发现, 就直航鱼雷直进射击成功的客观概率而言, 两种方法均有较高精度, 且1阶近似方法优于2阶近似方法。

使用航空深弹驱赶潜艇建模与仿真

孙明太, 任东彦, 李居伟, 王云翔

2012, 20(6): 449-453. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.06.011

[摘要](1435) [PDF 246KB](620)

摘要:
非战争时期, 驱赶可疑潜艇是航空深弹的主要作战任务, 也是其自身特点和优势体现。首先, 在分析驱赶潜艇作战原则的基础上, 利用航空深弹爆炸威力模型和潜艇壳体抗冲击模型, 给出了深弹起爆时距离目标的安全半径和最大有效半径; 然后, 根据投弹散布模型和目标定位模型, 提出了驱赶潜艇目标的投弹瞄准点位置, 通过权衡完成驱赶目标任务概率和对目标潜艇造成毁伤的概率, 确定投弹瞄准点。最后, 针对声纳系统和磁探仪的不同目标定位条件, 仿真分析了具体算例。仿真结果表明, 较高的投弹精度和水下目标定位精度能更好地控制作战效果。

基于Petri网的鱼雷保障虚拟训练系统

张起, 黄波, 麻志峰

2012, 20(6): 454-457. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.06.012

[摘要](1025) [PDF 330KB](629)

摘要:
结合当前鱼雷武器保障训练实际需求, 设计了基于虚拟样机和仿真控制技术的鱼雷保障虚拟训练系统方案。详细论述了基于维修知识描述Petri网的鱼雷保障过程, 通过分析其保障资源、约束条件和操作过程建模, 得出了鱼雷保障过程的建模原则, 设计了该虚拟训练系统仿真流程。通过仿真实例说明, Petri网能很好地解决系统中的资源及作业结果对操作过程的约束问题。

本舰机动分辨目标左右舷建模与仿真

林宗祥, 孙永侃, 熊正祥

2012, 20(6): 458-462. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.06.013

[摘要](787) [PDF 339KB](538)

摘要:
为研究本舰机动分辨目标左右舷的转向角度, 分析了本舰机动分辨目标左右舷推理规则可能存在的误判问题。综合考虑敌我运动和转向时间等因素, 建立了本舰机动分辨目标左右舷的细化模型。仿真结果表明, 本舰转向方向与目标所处舷角方向相反时, 分辨目标左右舷所需的转向角度较小; 反之, 则需较大的转向角。最后, 根据仿真结果, 利用1stOpt软件进行拟合得到本舰转向后目标舷角最大值和最小值的多项式表达式, 并完善了本舰机动的推理规则以更加可靠地判断目标左右舷。

开展水中兵器战斗部延寿技术研究的探讨

黄凤军, 赵晋宏, 张骏虎

2012, 20(6): 463-466. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.06.014

[摘要](1233) [PDF 119KB](640)

摘要:
根据目前水中兵器战斗部存在的超期服役、安全性、浪费和销毁等问题, 提出了开展延寿技术研究的需求和必要性, 以及应解决的主要问题。结合现状探讨了建设和完善技术与管理体系以及延寿方法和途径, 分析了开展销毁和再利用技术研究的必要性, 分别从各个方面的薄弱环节、需注重问题、可开展工作以及可利用空间等方面提出了建议。

鱼雷引信全电子安全系统保险与解除保险逻辑设计

甘雨

2012, 20(6): 467-471. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.06.015

[摘要](1107) [PDF 269KB](606)

摘要:
基于解除保险环境激励的特性和识别方式, 选择鱼雷初始弹道水压信息、安全距离信息和目标信息作为解除保险环境激励, 设计了一种能够切合鱼雷弹道特性的保险与解除保险逻辑, 既实现了解除保险环境激励同保险与解除保险逻辑之间的良好匹配, 又能保证鱼雷全弹道的安全性。运用马尔科夫理论, 对所设计的保险和解除保险逻辑进行了分析, 计算得到的安全性指标远大于GJB373A对引信安全系统的要求, 能够满足鱼雷引信高安全性的设计要求。

国外反鱼雷鱼雷技术现状及发展趋势

崔贵平

2012, 20(6): 472-475. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.06.016

[摘要](1778) [PDF 108KB](1621)

摘要:
总结了国外反鱼雷鱼雷技术发展的主要标志性阶段, 同时给出了国外几型在研的反鱼雷鱼雷主要性能,并从技术角度初步分析了各自技术道路的利弊。在此基础上, 分析了国外反鱼雷鱼雷技术发展的主要共性和趋势, 其主要表现在高频自导系统、声引信、大装药全向爆轰战斗部等方面。最后预测了未来可能发展的多种目的和功能的反鱼雷鱼雷种类。

鱼雷发动机多学科设计优化应用展望

李斌茂, 宇世俊, 钱志博, 程洪杰

2012, 20(6): 476-482. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.06.017

[摘要](1414) [PDF 229KB](650)

摘要:
介绍了鱼雷发动机设计优化技术的现状与发展, 提出了基于多学科设计优化(MDO)的鱼雷发动机优化设计方法, 按零件、部件和总体方案设计3个阶段, 分别从系统分解、模型建立、MDO策略、优化算法以及MDO平台建立5个方面, 分析与展望了多学科设计优化在鱼雷发动机设计中的应用前景。

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