水下无人系统学报

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靳栓宝, 王永生, 杨琼方

2010, 18(1): 001-5. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.01.001

[摘要](1294) [PDF 566KB](729)

摘要:
利用等强度线源与平行流叠加法设计流线型鱼雷头部外形，使鱼雷头部表面最大减压系数小于空泡数，设计出无空化鱼雷头部轮廓线型。运用流体力学理论分析法求得该鱼雷头部表面的压力分布及最大减压系数，并用计算流体力学（CFD）方法（加空化模型）对所设计雷头进行数值模拟。CFD计算得到的鱼雷头部表面的压力分布与理论公式值相比较，误差在1%以内,验证了数值模型的准确性。最后运用CFD后处理技术，显示设计雷头空化情况，可以看出无空化产生，即验证了所设计雷头的无空化性能。

对转螺旋桨设计参数优化

潘光, 肖志勇, 黄明明, 胡海豹

2010, 18(1): 006-8. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.01.002

[摘要](1557) [PDF 322KB](637)

摘要:
螺旋桨设计的目的是在给定条件下，求出最佳推进效率ηD，从而使航行器在最小推进功率情况下，达到设计航速。通过优化对转螺旋桨参数，使对转螺旋桨的推进效率、噪声性能和空泡性能等有较大的改善。本文把对转螺旋桨的参数优化问题归结为3个参数（进速系数J，盘面比Ae/Ao，螺距比P/D) 的非线性约束优化问题，通过建立合适的数学模型，运用复合形法进行优化，可以获得较好的对转螺旋桨参数优化结果。

鱼雷实航打靶试验中战雷起爆点定位方法

王永亮, 侯宝娥, 宋敬利

2010, 18(1): 009-13. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.01.003

[摘要](1732) [PDF 559KB](613)

摘要:
为准确测定鱼雷打靶试验中战雷起爆的实时位置，确保试验实施效果，该文对鱼雷实航打靶试验中战雷起爆点的几种定位原理进行了简要阐述，结合鱼雷打靶试验的实际测量情况，对各定位方法的应用效果和适用条件进行了综合比较和分析，提出了鱼雷实航打靶试验定位测量的冲击波零时定位法和冲击波走时定位法，试验证明，该方法具有通用性和推广价值。

圆阵宽带恒定束宽波束输出的比幅法测向仿真研究

王晓宇, 杨益新

2010, 18(1): 014-20. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.01.004

[摘要](1834) [PDF 793KB](705)

摘要:
基于圆阵恒定束宽波束输出的宽带比幅测向法，提出了针对圆阵接收宽带平面波信号的情况采用恒定束宽波束形成，然后对恒定束宽波束输出值解三元一次方程组，获得信号的入射方向估计值，并分别对频谱平坦的线性调频信号和具有特定频谱形状的模拟水下目标辐射噪声信号进行了多次仿真测向试验，且与基于常规宽带多波束系统输出的比幅方法进行了比较，结果表明，该文方法尤其在高信噪比条件下可明显改善由宽带信号通过常规宽带波束形成系统所产生的信号失真而引入的测向误差，其测向精度也优于分裂波束互谱密度法，计算机仿真验证了本文方法的有效性和实用性。

反鱼雷鱼雷自导方式研究

何心怡, 肖庆生, 张弛, 刘佳

2010, 18(1): 021-25. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.01.005

[摘要](2206) [PDF 582KB](834)

摘要:
针对反鱼雷鱼雷自导探测问题，根据反鱼雷作战需求和目前技术水平，提出了反鱼雷鱼雷各种可能的自导方式：主动自导方式、被动自导方式、脉冲侦察自导方式、多基地自导方式和诱骗自导方式，分析了各种自导方式的特点并估算了自导作用距离。认为，反鱼雷鱼雷应根据不同的装备平台采用相应的组合自导方式，以达到最佳的对抗效果。装备于潜艇的反鱼雷鱼雷宜采用“远程脉冲侦察自导方式+近程被动自导方式”或者“远程脉冲侦察自导方式+近程诱骗自导方式”的组合自导方式；装备于水面舰艇的反鱼雷鱼雷宜采用“远程多基地自导方式+近程被动自导方式”的组合自导方式。该研究结果可为部队使用反鱼雷鱼雷提供参考。

基于短时傅立叶变换的鱼雷自导信号参数实时估计及应用

宫国田, 李鹏, 周浩, 唐恒

2010, 18(1): 026-30. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.01.006

[摘要](1732) [PDF 579KB](647)

摘要:
采用商用成熟（COTS）技术途径开发军用设备是一个重要发展方向。该文提出了COTS产品在声靶系统对鱼雷自导信号参数实时估计中的应用方案，采用短时傅立叶变换(STFT)实现对鱼雷自导信号脉冲载频、脉冲到达时刻、脉冲宽度和脉冲间隔的实时估计。在鱼雷自导信号参数高精度估计的基础上，利用中频直接采样有效减小了信号处理的数据量。通过工业D/A板试验证明，该应用方案达到了设计功能和性能指标要求，并且降低了开发成本，缩短了项目的开发周期，保证了应用的灵活性和二次开发性。

鱼雷自导系统BIT设计与分析

王伟, 孙起, 许军

2010, 18(1): 031-34. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.01.007

[摘要](1942) [PDF 500KB](711)

摘要:
机内测试（BIT）是一种仅依靠自身内部硬件及软件实现系统测试的技术，鱼雷自导系统机内测试技术是改善鱼雷测试性、维修性和故障诊断能力的重要途径。该文介绍了一种用于鱼雷自导系统采用集中式BIT结构和板内ROM式BIT的软硬件设计的BIT技术，定性分析了其主要功能、结构划分和设计依据，给出了检测流程图，并指出了多条有效降低BIT结构虚警的途径。根据文章给出的测试性预计方法，对该系统的分析预计可知，该自导系统BIT具有较高的故障检测率，符合设计要求。

基于MGEKF的被动声纳目标探测数据融合仿真模型开发

王彦恺, 丁艳

2010, 18(1): 035-40. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.01.008

[摘要](1770) [PDF 585KB](973)

摘要:
针对水面舰编队联合反潜战中目标探测数据融合建模的需求，研究了被动声纳目标探测的修正增益卡尔曼滤波算法，设计了一种在分布交互仿真系统中使用Simulink滤波模型的方法，采用了共享内存技术和Simulink的S函数作为接口与Simulink模型进行数据交互和同步，完成了基于Simulink的角测量系统的被动声纳探测数据融合仿真模型开发。仿真结果表明，该数据融合仿真模型可满足分布交互仿真系统实时性要求。

SLAM算法在AUV中的应用进展

刘明雍, 赵涛, 周良荣

2010, 18(1): 041-48. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.01.009

[摘要](2381) [PDF 1036KB](1044)

摘要:
同步定位与地图创建（SLAM）是水下航行器在全球范围内实现自主导航的一个基础且重要问题。首先介绍了SLAM算法在水下航行器应用的国内外最新进展，指出了SLAM算法所面临的问题，阐述了研究的环境描述、环境特征提取和不确定信息的描述等难点问题，并对SLAM算法的主要实现方式进行了归纳。最后结合水下航行器的特殊应用环境，探讨了未来SLAM算法的研究趋势和发展方向。

AUV前视声纳模拟及避障研究

杜辉新, 严卫生, 赵涛

2010, 18(1): 049-52. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.01.010

[摘要](2234) [PDF 430KB](945)

摘要:
基于软件平台MultiGen Creator和Vega，在虚拟环境下模拟自主水下航行器的避障过程，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，并利用声纳所测得障碍物的数据实现了虚拟环境下自主水下航行器的避障。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。

基于角增量提取改进算法的旋转矢量法

焦留芳, 许晖, 石秀华, 左睿

2010, 18(1): 053-56. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.01.011

[摘要](1426) [PDF 355KB](599)

摘要:
旋转矢量法应用于角速率陀螺时，将角速率转化为角增量产生了较大误差，为使旋转矢量法有效地应用于角速率陀螺的姿态解算，该文提供了一种改进的三子样旋转矢量法。该方法在经典三子样角增量提取算法上，增加了前后各1/3周期的节点，使得采样值更加有效利用。在不增加区间子样数的前提下，使每个有效节点至少被使用5次，大大降低了角速率向角增量转化的误差。仿真结果表明，该算法可以有效应用于角速率陀螺。

基于EASY5的AUV热动力系统建模与仿真

雷江涛, 聂卫东, 曲大伟, 周华

2010, 18(1): 057-61. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.01.012

[摘要](1519) [PDF 756KB](724)

摘要:
在实现水下航行器的智能化，优化弹道，提高技战性能等方面，水下航行器热动力装置采用闭环控制相对于开环控制具有明显的优势。该文以新型多速制燃料流量闭环控制水下航行器热动力系统为原型，研究了基于EASY5的水下航行器热动力系统建模与仿真，建立了仿真对象的数学模型和规范的模块化仿真模型，进行了水下航行器热动力系统设计工况（稳态）、启动过程及变工况的实时仿真。通过将仿真结果与水下航行器台架试验数据进行对比分析，结果表明，所建立的模型较为完整、准确，仿真运行可靠，研究成果满足工程需求。

一种变压器隔离的双向DC/DC变换器交流小信号模型

王崇武, 李宏

2010, 18(1): 062-67. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.01.013

[摘要](1230) [PDF 534KB](631)

摘要:
变压器隔离的双向DC/DC变换器是混合电动系统中的关键组成部分，由于开关效应引起的非线性特征，使得理论分析与设计双向DC/DC变换器控制系统非常困难。基于双时间尺度理论与状态空间平均法，提出了一种变压器隔离的双向DC／DC变换器的小信号线性模型。根据双时间尺度分解理论，把描述双向DC/DC变换器系统的分段线性方程组分解为快变和慢变子系统，消除慢变子系统中的快变变量得到降阶的慢变子系统。在一个开关周期中，把慢变子系统方程组变换为一个统一的平均值方程，平均值变量分解为一个直流分量与线性的交流小信号变量，直流方程确定了小信号系统的工作点，交流小信号方程是线性的，这使得线性系统理论适用于在一个直流工作点分析、设计非线性的双向DC/DC变换器的控制系统。

水面舰艇纯机动规避尾流自导鱼雷方法

陈颜辉, 孙振新

2010, 18(1): 068-71. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.01.014

[摘要](1910) [PDF 469KB](757)

摘要:
对潜射尾流自导鱼雷的防御是水面舰艇面临的最大难题之一。该文主要探讨了水面舰艇纯机动规避对抗来袭鱼雷的方法，首先概括了尾流自导鱼雷的制导原理和弹道特性，其次从单舰防御角度出发，分析了停车、转向、旋回、加速等多种方法的对抗原理与运用要求，最后从编队防御角度出发，提出并论述了填充护航舰艇、近距平行尾流、交叉尾流航行3种纯机动方法对抗原理及运用要求。研究结果对提高水面舰艇防御尾流自导鱼雷的效能、增强其战场生存能力具有重要参考价值。

火箭助飞鱼雷作战使用中直升机安全问题初探

姜凯峰, 周明, 门金柱

2010, 18(1): 072-75. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.01.015

[摘要](1658) [PDF 392KB](907)

摘要:
为了探讨火箭助飞鱼雷使用中直升机安全问题，从直升机引导阵位出发，阐述了火箭助飞鱼雷射击禁危区的概念，仿真了引导角对探测误差、射击距离和射击禁危区的影响，得到了合理的直升机引导角。分析结果对舰载机指挥员和舰艇指挥员指挥决策有一定的指导意义。

潜艇水声对抗方案评估方法分析

夏奎, 郑援, 胡先锋

2010, 18(1): 076-80. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2010.01.016

[摘要](1746) [PDF 496KB](660)

摘要:
潜艇水声对抗方案的评估指标有潜艇规避成功概率、电量、规避时间和水声对抗器材的发射储备比等。依据潜艇作战对象的不同，对潜艇不同的水声对抗方案评估指标进行了分析，结合多指标评估方法（包括字典序法、层次分析法、加权积法、TOPSIS法、ELECTRE-III法、PROMETHEE法）以及集结排序方法（包括平均序法、Borda函数法和Dodgson函数法等），总结了一种较可行的综合评估方法，并结合实例进行了仿真分析，得出与实际较为相符的结论，该方法为潜艇水声对抗方案的评估提供了一定的参考。

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