水下无人系统学报

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郭君, 蒋忠亮, 秦晓辉, 刘津

2011, 19(6): 401-405. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.06.001

[摘要](1708) [PDF 323KB](651)

摘要:
针对现有结构设计安全系数方法的弊端, 将可靠性设计理念引入鱼雷结构设计领域。结合经典壳体理论计算方法与二次二阶矩法, 确定了基于理论公式的壳体结构可靠性安全裕度方程及其求解方法, 利用ANSYS软件的概率设计(PDS)模块从有限元角度对壳体结构可靠性进行计算, 计算结果验证了该方法的准确性。以上2种方法的引入可搭建连接鱼雷壳体结构设计与鱼雷产品可靠性设计之间的理论桥梁。

头支撑下空化器外形对通气超空泡的影响

弋辉, 张宇文, 袁绪龙, 王瑞

2011, 19(6): 406-410. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.06.002

[摘要](1126) [PDF 386KB](564)

摘要:
目前, 空化器外形对超空泡形态的影响研究都是在空化器前的流场未被干扰时进行的, 当水洞试验因采用头部支撑方式而影响了空化器前的流场时, 通气超空泡形态随空化器外形的变化规律尚不明确。本文应用计算流体力学(CFD)仿真软件FLUENT, 参照头支撑下通气超空泡生成的试验模型, 建立了随空化器直径、连接杆直径和空化器锥角变化的仿真模型。在通气量一定的情况下, 通气超空泡的长度和长径比随头支撑连接杆的增大而增大, 随空化器直径的增大而减小, 随空化器锥角的减小而增大, 并深入研究了空化器外形对空泡尺寸的影响规律, 为水洞超空泡试验在头支撑方式下空化器外形的设计提供参考。

一种改进的鱼雷实航工作可靠度评定方法

贺成刚, 叶豪杰, 张迪

2011, 19(6): 411-414. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.06.003

[摘要](1534) [PDF 247KB](689)

摘要:
为了客观准确地评定鱼雷可靠性水平, 针对单纯采用成败型或指数型评定鱼雷实航工作可靠度的局限性, 根据鱼雷实航功能和动作程序包含成败型和指数型的实际特点, 提出了按成败型-指数型串联综合评定鱼雷实航工作可靠度的改进方法。该评定结果是试验样本量、航行总时间、任务时间、成败型和指数型故障数等因素的综合体现, 可靠性水平随任务时间变化的显著性受指数型故障的影响相对较大, 受成败型故障影响相对较小, 评定结果更客观准确, 能有效解决单纯按成败型或指数型评定鱼雷可靠性的局限性。

基于RJMCMC方法的水下被动目标声源数和方位联合估计

陈钊, 刘郑国, 王海燕, 申晓红, 和斌

2011, 19(6): 415-422. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.06.004

[摘要](1386) [PDF 614KB](622)

摘要:
针对传统的子空间类宽带信号处理方法需要较多的信号快拍数才能取得较好的估计效果这一问题, 本文将一种基于时域宽带信号模型的贝叶斯高分辨估计方法用于水下被动目标的方位估计(DOA)。该方法使用宽带信号的时域模型, 依据贝叶斯准则构建所需参数的后验概率密度函数, 并采用可逆跳变马尔科夫链蒙特卡罗(RJMCMC)方法执行贝叶斯计算, 对后验概率密度函数进行峰值搜索。由于其能够在不同维的参数空间中跳转, 因此可以进行模型阶数(声源数)和目标方位的联合估计。与传统的子空间类方法相比, 这一方法能直接在时域进行信号处理且仅需显著较少的信号快拍数。仿真结果表明, RJMCMC算法能较好地估计出声源数和目标方位。

一种大功率VME规范电源的设计

郝彬

2011, 19(6): 423-427. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.06.005

[摘要](970) [PDF 360KB](577)

摘要:
军用信息处理机对电源要求很高, 不仅要求电源的输出稳定, 还要求其具有负载保护及数据保护措施, 以适应初级电源的恶劣变化。本文结合雷载信息处理机的具体需求, 设计了能够在18V~50V输入范围工作的军用VME规范电源, 并对反接保护、功率保持及电源监控等功能模块进行了分析和原理说明。通过与信息处理机的搭载试验证明该电源有良好的通用性和可靠性, 技术指标优良, 在单槽空间内实现了高功率密度、低重量、高效率且智能化的高性能电源。

基于线性最小二乘估计的双基地声纳定位优化算法

刘若辰, 王英民, 张群

2011, 19(6): 428-432. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.06.006

[摘要](1566) [PDF 380KB](829)

摘要:
针对双基地声纳系统存在冗余信息的问题, 基于线性最小二乘估计理论提出了一种定位优化算法, 建立了型声纳系统水下定位的数学模型。通过MATLAB软件的仿真分析, 给出了影响该算法性能的各个因素, 并与传统TOL算法进行了对比。仿真结果表明, 采用线性最小二乘估计算法能更好地利用系统测量的冗余信息, 显著提高双基地声纳基线区和侧边区的定位精度。该算法具有受基线长度和站址误差影响小等优点, 是一种具有工程应用价值的双基地声纳定位算法。本文的研究可为多基地声纳定位优化问题的研究提供理论基础。

基于LAS码与混沌的水下LPI波形设计

洪嘉翔, 易红, 张娟, 张林让

2011, 19(6): 433-437. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.06.007

[摘要](1394) [PDF 447KB](1050)

摘要:
鉴于水下探测对低截获概率(LPI)波形特性的需求, 将混沌序列连续化后用以相位调制得到基本波形, 然后用大区域同步(LAS)码对其分别作脉内、脉间调制设计出2种新波形, 借助其模糊图的零延时切面和零频移切面直观比较了新波形与连续波(CW)、线性调频(LFM)、二进制相移键控(BPSK)、Costas 等4种典型水下探测波形的分辨特性, 并通过时间分辨常数和频率分辨常数作出量化分析。模糊图的非零频移切面被用以理想背景下各波形的多普勒敏感性比较, 并通过Q函数进一步比较了它们的抗混响能力。对比分析表明, 新设计的2种波形具有出色的距离分辨率和多普勒容忍性, 且在整个实际所需探测速度范围上有很强的抗混响能力。

基于CPG神经网络的扑翼型UUV运动控制方法

沈超, 刘明雍, 梁庆卫

2011, 19(6): 438-442. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.06.008

[摘要](1853) [PDF 458KB](614)

摘要:
中枢模式发生器(CPG)是一种普遍存在于脊椎动物中, 用来自激产生节律运动的低级神经中枢。传统的基于模型的机器人控制方法存在建模复杂、解不唯一、单周期规划等问题, 特别是在需要多自由度协调控制的任务中, 缺乏足够的实时性。由于 CPG 在协调多自由度运动方面的优越性, 本文研究了扑翼对UUV运动的影响, 并基于CPG模型给出一种运动控制方法。利用反馈信息产生节律信号控制UUV左右扑翼的运动模式; 调整CPG模型参数、反馈输入与CPG输出之间的关系, 设计了UUV直游和转弯的反馈控制律。仿真结果验证了该控制方法的有效性。

舰载武器SINS非线性传递对准模型及滤波算法

李娜, 王新龙

2011, 19(6): 443-450. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.06.009

[摘要](1585) [PDF 500KB](536)

摘要:
为了满足舰载武器初始对准高精度和快速性的要求, 更好地解决舰载武器在大失准角情况下的传递对准问题, 提出了一种结合基于四元数的非线性传递对准模型与非线性无迹卡尔曼滤波(UKF)算法的方法, 推导并建立了舰载武器捷联惯导系统(SINS)的非线性误差模型。该模型采用姿态四元数表示姿态误差, 以提高姿态解算时的快速性和精度, 选用速度加姿态作为量测量, 以提高系统的可观测性, 采用奇异值分解(SVD)方法解决了方差阵的病态问题, 以确保算法的鲁棒性, 仿真结果表明, 该方法不仅解决了舰载武器在大失准角情况下的传递对准问题, 而且能够有效提高传递对准的精度和快速性, 其计算精度和对准时间满足系统设计要求。

限幅特性在鱼雷控制系统设计中的应用

王改娣, 黄华红, 吕艳慧

2011, 19(6): 451-454. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.06.010

[摘要](1513) [PDF 336KB](513)

摘要:
限幅特性技术在鱼雷控制系统设计和工程实现中已被广泛应用, 本文以继电控制的鱼雷深度纵倾系统为例, 分析了限幅器的限幅特性作用机理和系统工作原理, 在对系统数学描述的基础上, 进行了限幅参数优化仿真计算与分析。结果表明, 限幅特性不但可以方便地实现控制状态的自动转换, 而且可以发挥系统最大能力, 使得鱼雷寻深弹道到达最优, 满足鱼雷深浅水的使用要求, 该结论对工程设计具有指导意义。

一种多测点变工况倍频程快速处理方法

孙涛, 高爱军, 王祎, 都治国

2011, 19(6): 455-458. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.06.011

[摘要](1511) [PDF 345KB](563)

摘要:
针对传统倍频程分析方法处理多测点变工况振动噪声数据耗时费力的不足, 提出一种改进的适用于多测点变工况振动噪声数据快速处理的倍频程方法。首先对整个试验过程所有测点的数据进行分块倍频程处理, 然后利用工况参数确定稳定工况, 根据稳定工况的起止时间计算对应的性能参数均值及连续频段振级均值, 最后, 以判定工况的性能参数为索引将各测点相同工况的性能参数均值及连续频段振级均值比邻放置, 得到满足统计要求的3D统计矩阵。工程应用表明, 采用改进算法不但大大提高了试验数据的分析效率, 而且相对传统算法明显提高了分析深度。

柱塞式燃料泵及燃料供应系统启动特性研究

徐杏钦, 白照高

2011, 19(6): 459-462. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.06.012

[摘要](1601) [PDF 383KB](552)

摘要:
为了进一步提高鱼雷热动力系统启动的可靠性, 在分析柱塞式燃料泵结构特性的基础上, 从物理学角度得出了系统启动的理论必要条件, 通过对柱塞式燃料泵的试验数据和鱼雷实航数据的比较分析, 提出了使柱塞式燃料泵及燃料供应系统具有良好启动特性的设计准则, 即燃料泵相关设计参数必须满足P1max/P0′＜1/K(V1/V0+1)。研究得出, 柱塞式燃料泵在启动阶段, 燃料为气体状态时, 其进出口压力的比值达到某一极限值时燃料泵就不能启动。

罗茨式三组元比例控制器的仿真研究

王鹰, 王育才, 潘光

2011, 19(6): 463-467. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.06.013

[摘要](979) [PDF 464KB](517)

摘要:
三组元比例控制器是水下热动力能源供应系统的关键组件, 其配比精度的高低, 对推进剂能效的发挥起着决定性的作用。对罗茨式比例控制器, 其比例控制精度主要受每路流体泄漏量的影响。通过对罗茨式三组元比例控制器的力学和泄漏量分析, 建立了罗茨比例控制器的数学模型, 在MATLAB环境下, 对其工作过程进行了数值仿真, 获得了诸如面积利用系数、定子内径、叶轮总高度以及端面间隙等重要参数的变化规律, 并分析了这些参数变化对比例(控制)精度的影响, 为其研制提供了理论依据。

现代水声对抗装备发展及其对海战的影响

李本昌, 刘春跃, 郑援

2011, 19(6): 468-472. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.06.014

[摘要](1319) [PDF 314KB](568)

摘要:
以往战术平台使用水声对抗装备的主要目的是通过保持和恢复自身隐蔽性实现自身防御。随着现代水声对抗装备在功能和性能上的提高, 其不仅可以用于解决平台自身防御、辅助实现其他战术意图, 还可用于在更高层的作战运用中, 实现相应的战役目的。为此, 本文在对水声对抗及水声对抗装备技术分析和作战运用理论研究的基础上, 把现代水声对抗装备的作战运用划分为平台防御、战术掩护和战役欺骗3个层次, 论述了各个运用层次中的战技特点及其对海战的影响。

反潜巡逻机空投鱼雷最佳投雷参数研究

李居伟, 赵志允, 孙明太

2011, 19(6): 473-478. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2011.06.015

[摘要](1708) [PDF 464KB](649)

摘要:
为了提高反潜巡逻机使用航空鱼雷攻潜的命中概率, 提出了“最佳投雷参数”的概念, 分析了其影响因素和选择标准, 建立了基于蒙特卡洛法的计算模型, 仿真分析了投雷参数、目标定位精度和投雷散布对鱼雷环形搜索一周发现目标概率的影响。结果表明, 投雷参数的选择应当综合考虑目标定位精度和投雷散布, 以此确定航空鱼雷的最佳投雷参数。

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