水下无人系统学报

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

王新宏, 刘庆, 刘建国

2013, 21(4): 241-245. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.04.001

[摘要](894) [PDF 262KB](622)

摘要:
反鱼雷鱼雷(ATT)拦截弹道是影响其作战使用和拦截概率的重要因素之一。ATT拦截弹道的研究多假设来袭鱼雷的攻击弹道形式和运动参数已知, 而实战中有些参数是无法得到的。针对这一情况, 本文提出了基于相遇区域的ATT拦截弹道形式, 以及一种来袭鱼雷攻击弹道形式未知, 利用2个边界条件解算ATT发射角的方法。分析和仿真结果表明, 基于相遇区域的ATT拦截弹道及发射角解算方法能更好地适应来袭鱼雷特性未知的情况。

一种水下航行体附加质量数值计算方法

周景军, 李育英, 项庆睿

2013, 21(4): 246-249. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.04.002

[摘要](1766) [PDF 725KB](1419)

摘要:
基于相对运动思想, 通过求解3D N-S方程, 给出了一种水下航行体附加质量高精度、高效的计算方法,可方便给出任意几何外形航行体的附加质量。该方法中, 水下航行体的附加惯性力(力矩)通过非定常运动与定常运动流体动力之差获得, 进而获得附加质量。通过在动量方程添加源项求解航行体非定常运动流场, 一方面保证能够模拟真实流场结构, 另一方面避免采用动网格过程中由于复杂网格重生带来的困难, 同时由于只采用了一套网格, 计算精度得到进一步保证。本文计算方法的精度通过椭球精确解得到有效验证, 具有重要的工程应用价值。

一种鱼雷武器服役期间实航可靠度评定方法

谢勇, 苑秉成, 马军

2013, 21(4): 250-254. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.04.003

[摘要](946) [PDF 301KB](532)

摘要:
针对鱼雷武器服役期间实航可靠度评估存在子样少, 不利于做出准确评估这一实际情况, 在分析鱼雷年度实航数据的基础上, 提出了一种把不同批次鱼雷与不同服役年限实航数据综合起来进行评估的方法。通过对不同批次与不同服役年限鱼雷实航信息进行母体检验, 合理的扩大了实航样本量, 提高了评估精度与可信度。实例计算表明该方法简单实用, 满足工程实际需要。

悬浮式反鱼雷水雷设计构想

周杰, 高洪林, 王新华

2013, 21(4): 255-257. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.04.004

[摘要](961) [PDF 159KB](856)

摘要:
为了增加潜艇防御来袭鱼雷手段, 提高潜艇的生存概率, 提出了悬浮式反鱼雷水雷的设计构想, 阐述了悬浮式反鱼雷水雷的基本原理, 设计了系统总体结构, 在此基础上说明了引信和悬浮机构的详细设计原理, 并对水雷的动作半径进行了计算分析。悬浮式反鱼雷水雷可以成为潜艇防御来袭鱼雷的有力武器, 为提高潜艇生命力提供有力保障。

基于对数调频谐波仿生信号的参量估计

贾宁, 梁红, 杨长生, 杜金香

2013, 21(4): 258-261. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.04.005

[摘要](970) [PDF 282KB](512)

摘要:
介绍了一种基于仿生信号的参量估计方法。首先给出了仿生信号模型, 针对常用的线性调频(LFM)谐波信号和对数调频谐波信号, 分析了其宽带模糊度图, 比较了两者的时延分辨率。在此基础上, 采用仿生生物模型对2种信号进行了处理, 并运用1组Q值相同、带宽变化的有限脉冲响应(FIR)滤波器组实现耳蜗滤波。最后, 对这2种仿生信号的检测性能、距离估计的精度及其均方根误差进行比较。分析表明, 仿生生物模型采用对数调频谐波信号具有较好的时延分辨性能, 同时具有更好的检测和参量估计性能。

基于非线性滤波算法的磁偶极子跟踪

吴志东, 周穗华, 陈志毅

2013, 21(4): 262-267. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.04.006

[摘要](961) [PDF 304KB](504)

摘要:
为了实现具有高度非线性特点的磁偶极子跟踪, 将磁偶极子的位置、速度和磁矩等参数的估计归结为动态系统的贝叶斯估计问题, 提出了使用递归方法估计其状态参数。在此基础上应用高斯混合采样粒子滤波(GMSPPF)算法实现了磁偶极子跟踪, 并通过实测试验检验了算法的性能。结果表明, 与粒子滤波(PF)和Sigma点粒子滤波(SPPF)算法相比, GMSPPF算法具有更好的性能和较低的计算量。

一种波导不变量的被动定位方法

黄冠钦, 杨坤德

2013, 21(4): 268-271. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.04.007

[摘要](1191) [PDF 2705KB](368)

摘要:
波导不变量β是用来刻画由于不同简正波间相互干涉形成声场强度在距离-频率的干涉条纹图案的一个标量。通过β定义式可以利用干涉条纹图案斜率、频率来实现目标被动定位。基于此, 本文提出了一种利用Sobel锐化算子来进行图案边缘检测得到干涉条纹图案斜率的方法: 分割图案, 确保各个小窗口中条纹斜率基本相同, 利用Sobel锐化算子进行边缘检测得到斜率, 再利用β定义式估计距离, 最后综合各个小窗口的估计即可得到更加稳健的距离估计。通过对干涉条纹图案斜率进行计算可以实现目标的被动定位。计算机仿真得出距离估计良好,最大误差在10%以内。湖上试验也验证了采用该方法获得的目标距离估计最大误差在25 m以内, 表明该方法简单、有效, 具有良好的应用前景。

基于蚁群优化算法的水下航路规划

张毅, 高永琪, 牛兴江

2013, 21(4): 272-276. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.04.008

[摘要](1286) [PDF 3215KB](394)

摘要:
为了确保水下地形匹配辅助导航系统在规划航路上获得充足的地形信息, 从而获得良好的匹配效果, 运用蚁群优化算法设计了航路优化搜索方法, 研究了基于水下地形匹配辅助导航的潜航器航路规划问题。定义了可行域的概念, 并详细讨论了算法中信息素的表示方法、启发式函数的设计以及信息素的更新规则, 运用算法得到了基于丰富地形信息的最优航路。最后在真实地形数据的基础上运用质点滤波(PMF)算法进行了地形匹配仿真研究, 仿真结果表明, 运用算法所规划的航路能够在水下地形匹配辅助导航中获得优良的地形匹配效果。

移动长基线定位USV的队形优化

陈伟, 严卫生

2013, 21(4): 277-281. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.04.009

[摘要](1181) [PDF 704KB](485)

摘要:
在移动长基线定位系统中, 无人水上舰船(USV)的队形以及与定位目标之间的位置关系对定位精度有着重要的影响。本文基于球面交会法, 设计了一种精度评价函数。利用此精度评价函数分别研究了多USV结构对定位精度的影响; 被定位目标与多USV阵型间的位置关系对定位精度的影响; 量测精度对定位精度的影响。通过推理证明, 得到被定位目标在4艘USV组成的正方形基阵中垂线上时定位精度最高的结论。仿真结果表明, USV队形对定位精度有显著影响。

鱼雷动力电池充放电自动操控技术及其应用

李伟, 孙云春, 邓鹏

2013, 21(4): 282-286. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.04.010

[摘要](889) [PDF 305KB](566)

摘要:
基于对现有充放电自动操作、控制及检测技术的研究, 提出了集自动化、智能化和数字化为一体的鱼雷电池技术准备自动操控系统的技术方案, 阐述了微控制器(MCU)主控部分、信号传输部分、功率驱动及执行部分、人机操控界面、模块化电源和总体结构布局等各部分的设计及实现方法, 通过对120块动力电池串联充电过程中参数异常(如电压骤变或温升过快)电池和容量已满电池的断电保护、自动切出和恢复充电, 实现鱼雷动力电池充放电的全程自动控制, 以及现场无人值守的远程在线监控。

UUV特种发动机活塞的热-固耦合分析

张宇, 张进军, 李斌茂

2013, 21(4): 287-292. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.04.011

[摘要](1215) [PDF 477KB](685)

摘要:
为了研究温度载荷和机械载荷对活塞应力应变的影响, 基于有限元方法, 采用UG和ANSYS Workbench软件, 建立了无人水下航行器(UUV)特种发动机活塞3D有限元模型。在ANSYS Workbench中对活塞进行了热分析、静力学分析及热-固耦合分析, 得到了活塞温度场、应力场及应变的分布。结果表明, 受温度场的影响, 热-固耦合中活塞的应力、应变明显比静力学分析中的大, 且出现的位置也不尽相同。同时, 在活塞结构的应力应变分析中, 活塞头部易产生裂纹。仿真分析结果与试验测试结果有较好的一致性, 为活塞的设计和优化提供了理论依据和参考。

水下爆炸载荷作用下MK46鱼雷结构动态响应分析

王军, 孙丰, 陈舸, 祝祥刚

2013, 21(4): 293-298. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.04.012

[摘要](1367) [PDF 376KB](664)

摘要:
通过对美国MK46鱼雷进行数值仿真, 设置不同的工况, 应用ABAQUS中的声固耦合算法对鱼雷在水下爆炸冲击波作用下的动态响应及其冲击环境进行仿真计算, 分析了鱼雷在不同工况下的毁伤效果, 以及不同部位各节点的加速度响应及冲击环境。有限元计算结果表明: MK46鱼雷首部为薄弱部分, 首部加强筋首先失效破坏, 当壳体冲击因子为1.33时鱼雷壳体发生破损; 迎爆面和背爆面节点加速度响应有较大区别, 通过节点的冲击谱参数可对鱼雷内部设备的抗冲击性能进行分析。本文结果可对相关鱼雷的毁伤效果分析及结构设计提供参考。

声自导鱼雷双雷齐射有关技术与战术问题分析

张静远, 王鹏

2013, 21(4): 299-305. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.04.013

[摘要](949) [PDF 181KB](570)

摘要:
针对当前声自导鱼雷双雷齐射有关问题理解上存在的分歧, 从齐射涉及的战术与技术问题分析入手, 界定了齐射互导与相互干扰的内涵及属性; 从装备研制角度分析了齐射防护措施及其在抗齐射相互干扰和防互导方面的适用性; 从作战使用角度分析了声自导鱼雷双雷齐射所能采取的战术措施及其作用, 从而明确了从技术和战术不同角度解决声自导鱼雷齐射问题的思路和能力范围, 对齐射能力的检验内容和方法提出建议。

预定相遇态势的鱼雷二次转角射击通用模型与算法

李长文, 李本昌, 初磊

2013, 21(4): 306-312. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.04.014

[摘要](1224) [PDF 215KB](477)

摘要:
为了解决预定相遇态势二次转角射击参数的计算问题, 考虑鱼雷可能的变速及特殊弹道过程, 建立了可满足不同射击方式需求的通用数学模型, 给出了牛顿迭代算法的相关公式。用数值实验的方法对模型及算法的正确性进行了验证, 结论表明模型及算法可满足直航、声自导、尾流自导、齐射、目标选择等射击参数计算的需求。

一种自航水雷障碍毁伤舰船概率计算方法

朱红波, 张旭, 冷相文

2013, 21(4): 313-316. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.04.015

[摘要](1375) [PDF 331KB](584)

摘要:
基于误差相关性分析了自航水雷雷位散布特性, 并综合考虑水雷布放成功率、动作概率和布放误差等因素的影响, 运用概率论给出了一种自航水雷障碍毁伤舰船概率的解析计算方法, 计算结果验证了该方法的正确性, 可为自航水雷封锁作战决策科学化研究提供参考。

直升机使用吊放声纳搜潜作战的策略研究

倪春光, 陈迎春, 王先华

2013, 21(4): 317-320. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.04.016

[摘要](1101) [PDF 226KB](556)

摘要:
研究了温跃层海洋环境条件下直升机使用吊放声纳搜潜的作战策略, 首先建立了直升机和潜艇的运动学模型、吊放声纳的探测模型和水声传播模型, 后者考虑了声速剖面和海底参数的影响。基于蒙特卡洛仿真定量分析了直升机时延、吊放声纳优质因子、吊放深度和任务时间等关键作战要素对反潜效果的影响。