水下无人系统学报

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李凝, 杨飚

2008, 16(2): 001-4. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2008.02.001

[摘要](2747) [PDF 772KB](1152)

摘要:
德国的一种实验型超空泡鱼雷的速度和机动性已获得了重大进展，其惯性制导的超空泡鱼雷航速已成功地超过了200 kn，该雷采用鸭式前舵控制，在雷头直接配备横滚-纵倾控制系统以达到很高的旋转角速率，所设计的子系统，例如惯性导航、自动驾驶电子装置、机械装置与声纳器件可承受高重力环境和强冲击震动。由于超空泡鱼雷的高速以及所采用的火箭推进技术，使该鱼雷适用于短距离的水下防御，这种鱼雷的高速度、快速反应时间以及良好的机动性有利于水面舰艇和潜艇的近程使用。

网络鱼雷概念及关键技术探讨

淦华东, 冀邦杰, 周德善, 贠晓辉

2008, 16(2): 005-8. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2008.02.002

[摘要](2101) [PDF 500KB](698)

摘要:
网络在现代战争中的作用越来越重要，本文基于网络中心战的概念和特征，指出水下单一平台作战模式面临越来越严峻的生存危机，提出了网络鱼雷概念及其在水下网络中心战中所担负的作战使命和必备的关键技术。展示了网络鱼雷以其能随时高效获取战场环境信息来实现对目标的实时识别、跟踪和攻击，并着重从功能及原理上对水声通信系统、卫星导航定位系统及动力系统这几项关键技术进行了较详细的论述，最后提出了网络鱼雷的作战应用设想，展望了其应用前景。

2D刚体椭圆头结构高速撞水模拟

郑金伟, 宗智

2008, 16(2): 009-12. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2008.02.003

[摘要](2211) [PDF 422KB](680)

摘要:
2D刚体椭圆头结构高速撞击水面会受到来自水面的冲击力，由于撞水过程中会引起自由液面大幅波动和流固接触界面的非线性，载荷的大小很难使用常规动力学方法求解。本文利用ANSYS/LS-DYNA软件中的ALE算法对椭圆头结构高速入水问题进行了模拟，数值结果表明，在某一入水角度下，加速度峰值和入水速度呈幂次关系,压力峰值随着入水速度的增大而增大,入水角度在35. 时压力峰值最大。

水下航行器速度和姿态匹配的动基座快速对准滤波方法

李俊, 赵豪, 赵涛

2008, 16(2): 013-16. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2008.02.004

[摘要](2302) [PDF 421KB](769)

摘要:
研究了水下航行器动基座对准问题,建立了动基座对准误差模型,在对准时水下航行器在阵风、海浪的干扰下做直线加速运动，利用GPS提供的速度和姿态信息进行辅助对准，并建立了系统的观测方程。提出了一种基于四元数姿态更新的速度、姿态匹配方式的对准方法,并用该方法估计3个失准角。理论研究与仿真结果表明，该方法不但满足水平失准角估计的速度和精度要求，而且能快速、精确地估计出方位失准角。

助飞鱼雷舵负载对电动舵回路系统性能影响

黄华红, 尹美方, 刘雪辰

2008, 16(2): 017-20. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2008.02.005

[摘要](2568) [PDF 435KB](736)

摘要:
针对助飞鱼雷铰链力矩时变且变化范围大的特点，设计了符合产品要求的电动舵回路系统，建立了该系统的数学模型。根据一条典型标准弹道，计算出铰链力矩的变化规律，施加在电动舵回路系统上，通过数学仿真方法开展舵负载对电动舵回路系统的性能影响研究。利用MATLAB/Simulink工具进行了数学仿真试验，得出了舵机工作在非线性区，如果发生反操纵现象，对舵回路系统的过渡过程影响很大，甚至会引起系统发散。其研究结果对控制半实物仿真方法研究、舵回路系统设计、调试以及随动式舵负载模拟器的设计与研制具有指导意义。

虚拟环境下自主水下航行器的避障研究

马文杰, 严卫生, 桂志辉

2008, 16(2): 021-24. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2008.02.006

[摘要](2280) [PDF 490KB](717)

摘要:
为了在虚拟环境下模拟自主水下航行器的水平面避障过程，基于软件平台MultiGen Creator和Vega，在HP工作站上开发了自主水下航行器避障视景仿真系统。提出了一种前视声纳的仿真方法，利用Vega提供的碰撞矢量函数和自定义的Volume碰撞方式，模拟前视声纳的功能，并根据声纳所测得的障碍物相对于自主水下航行器的位置关系设计一个模糊推理系统来求解其避障角度，实现了虚拟环境下自主水下航行器的水平面避障。仿真结果表明，该视景仿真能够使仿真系统更加逼真和接近于实际情况，并且满足系统仿真的实时性要求。

声自导鱼雷空时自适应处理

赵申东, 唐劲松, 蔡志明

2008, 16(2): 025-30. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2008.02.007

[摘要](2137) [PDF 763KB](879)

摘要:
介绍了全维和降维空时自适应处理(STAP)的基本原理,通过分析鱼雷工作环境、工作方式以及数据组织方式，讨论了采用STAP方法提高声自导鱼雷混响背景下目标检测性能的可能性，给出了关键步骤的解决方案和STAP抗混响的基本流程。分析结果表明，采用STAP进行混响抑制难度要大于对机载预警（AEW）雷达杂波的抑制，然而在实现上却是可能的。仿真结果表明，采用STAP方法能够获得比常规方法更好的检测性能。STAP方法能够充分利用声自导鱼雷混响空时分布特性，是一种有前途的抑制鱼雷混响的新方法。

一种多模宽带水声换能器设计

张文波, 王明洲, 郝保安

2008, 16(2): 031-33. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2008.02.008

[摘要](2245) [PDF 357KB](809)

摘要:
随着水声信号处理技术的快速方展，需要从水声换能器获取更多的信息量，因而对水声换能器提出更高的带宽要求。本文设计了一种宽带纵振换能器，该换能器利用前盖板的弯曲振动与换能器的纵向振动耦合展宽频带。采用有限元方法模拟了换能器的电声特性，并制作了换能器样品。样品测试结果表明，换能器的带宽特性与模拟结果一致：发送电压响应级最大值139dB, -3dB带宽超过一个倍频程，且低频端小于15kHz。因此，该换能器具有低频、宽带、响应级高的优点。

基于切比雪夫近似的极窄脉冲超宽带自导信号设计

陈永森, 陈航, 王新宏, 燕卿

2008, 16(2): 034-37. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2008.02.009

[摘要](1697) [PDF 413KB](681)

摘要:
作为鱼雷自导新的发展方向，极窄脉冲超宽带自导具有信息量大，反隐身效果好等特点。本文针对极窄脉冲超宽带自导信号，提出了一种基于滤波器的设计方法，首先按照切比雪夫近似方法设计有限脉冲响应(FIR)带通滤波器，然后将滤波器冲激响应做加窗处理来调节信号能量分布。该方法采用等间隔选择频率点，具有较小的运算复杂度，并且信号时宽和阻带衰减可调。仿真结果表明,该方法所设计的信号在频带内能量分布均匀，纹波小，频带外能量衰减大，能够在混响的白化和抑制混响起伏上起到很好的效果。

一种对转永磁无刷直流电机定转子相对位置检测方法

李宏, 徐德民, 焦振宏, 王崇武

2008, 16(2): 038-41. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2008.02.010

[摘要](1834) [PDF 458KB](1287)

摘要:
对转永磁无刷直流电机由逆变器和电机组成，电机的定子和转子同时相向转动，逆变器的工作状态取决于定子和转子之间的相对位置，因此，研究定子和转子相对位置检测技术具有十分重要的意义。本文总结了定子和转子相对位置、电机工作状态和逆变器开关管驱动信号关系，利用12个霍尔位置传感器，提出了一种获取对转大功率稀土永磁无刷直流电机转子相对于定子位置信号的方法，导出了传感器信号和逆变器驱动信号的逻辑关系。仿真结果表明，该方法可以使对转永磁无刷直流电机正常工作。

单体电池电压采集系统设计与实现

祁娜, 姚舜

2008, 16(2): 042-45. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2008.02.011

[摘要](2110) [PDF 455KB](714)

摘要:
单体电池电压采集技术是通用线导鱼雷充放电设备中的一项关键技术。在大电流充放电时，采样输入端会介入干扰信号，影响采样数据的稳定性。本文以AT89S52为控制核心，以AD629为保护电路芯片，通过线性光耦隔离干扰信号，实现了充放电过程中单体电池电压的实时采集。经使用证明，该采集系统运行稳定，采集数据准确可靠，提高了通用线导鱼雷充放电设备的智能化水平。

气动不平衡式鱼雷发射器内弹道流场仿真研究

宋保维, 黄海

2008, 16(2): 046-49. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2008.02.012

[摘要](1586) [PDF 435KB](686)

摘要:
为详细、准确并直观地描述气动不平衡式鱼雷发射器内膛压及鱼雷出管速度分布，建立了鱼雷发射器内部流场的数学模型，基于Fluent软件的动网格技术对其进行了数值仿真，为精确描述水下鱼雷发射的管内过程提供了一种新方法。仿真结果表明，鱼雷在发射器内运动的整个过程中，发射器内的压强在空间上的分布不同：在发射开始阶段，由于鱼雷与发射器环形间隙的节流，压强从入口开始逐渐减小；随着鱼雷运动，环形间隙逐渐增大，发射器后部的压强与单向阀入口处压强逐渐趋于一致，而鱼雷尾部的压强始终小于入口压强。

一种基于灰关联的目标运动要素解算方法

黄文斌, 宋健锋

2008, 16(2): 047-60. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2008.02.015

[摘要](1573) [PDF 437KB](600)

摘要:
针对线导鱼雷远距快攻的特点，探讨了一种纯方位条件下基于灰关联的快速获取目标运动要素的方法：将目标初距和速度进行合理划分，根据实测目标方位变化量计算舷角值，由此组合成不同的标准目标态势类，并通过仿真得到标准目标方位序列集。将实测目标方位序列作为参考序列，标准目标方位序列集作为比较序列进行灰关联分析，得出与实测目标方位序列关联度最大的标准目标态势类，将此标准类反演即可得出目标运动要素。大量的仿真试验证实，该方法能在相对短的时间内得出一定精度的目标运动要素，从而实现线导鱼雷的远距快攻。

一种计算尾流自导鱼雷极限射距的方法

夏佩伦

2008, 16(2): 050-52. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2008.02.013

[摘要](2199) [PDF 448KB](1059)

摘要:
对尾流自导鱼雷极限射距计算涉及的有关问题进行了探讨。尾流自导鱼雷的极限射距与直航雷的极限射距相比，有其独特之处，情况也要复杂许多。尾流自导鱼雷极限射距的精确计算取决于其末端自导追踪弹道的精确描述，而这种描述参数是不可能获得的。为此提出一种近似计算方法，并对该方法进行了深入分析。分析结果表明，这种方法十分简单有效，能够满足潜艇攻击决策的使用需要。此外，尾流自导鱼雷的极限射距不能唯一表达，它随瞄点修正距离而变化。这给该参数在攻击中的使用带来了新的课题，文中对尾流自导鱼雷射击相关参数的选择提出了建议。

基于指标函数集合排序法的UUV航路规划

黄鑫, 蔡志明, 姚万军

2008, 16(2): 053-56. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2008.02.014

[摘要](1489) [PDF 544KB](672)

摘要:
潜艇艇载战术无人水下航行体(UUV)的军事应用要求其全局航路规划求解算法必须兼顾计算快速性与任务适应性要求。使用动态规划算法求解该问题较其他算法具有求解速度快的优势，而传统动态规划使用单一指标函数存在任务适应性不高的问题，为此提出使用指标函数排序集合的改进方法，说明了该方法的使用时机与程序实现要点。该方法用一个可变的指标函数集合代替了单一的指标函数,其程序流程与传统方法基本相同,只是初始化模块、算法模块以及一些预备工作有所不同。仿真结果证明了改进方法的有效性，且在任务适应性上有明显提高，可降低整个航路规划的时间消耗。

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