水下无人系统学报

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黄桥高, 潘光, 吴琳丽

2012, 20(2): 081-85. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.02.001

[摘要](1535) [PDF 205KB](613)

摘要:
分析了鱼雷总体设计所面临的技术瓶颈及多学科设计优化的应用趋势。基于项目管理、流程管理、数据管理、知识工程和多学科设计优化等技术, 提出了鱼雷总体多学科设计优化集成平台的构想, 详细论述了该平台的体系结构以及构建该平台所需解决的关键技术。本文的工作可作为进一步深入研究及构建鱼雷总体多学科设计优化集成平台的参考。

一种适用于鱼雷变舵角的结构网格处理方法

卢蕊, 谭坤, 蔡卫军

2012, 20(2): 086-89. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.02.002

[摘要](1114) [PDF 1041KB](608)

摘要:
针对鱼雷变舵角工况计算流体力学(CFD)流场计算中网格划分环节, 以“十”字形全动舵、“十”字形翼端舵两类鳍/舵布局为对象, 提出了一种快捷高效的多结构化网格处理方法。结合结构网格有利于对近壁面网格精细控制、保证其求解精度高的特点, 采用多块结构化网格划分思路, 把鳍/舵局部流场区域从全雷整体域中分离出来, 形成多块计算域, 在各自独立坐标系下划分结构化网格, 通过多块耦合方法形成全流场计算域网格。减小了网格划分工作难度, 避免了重复性, 提高了设计计算效率和精度。经计算结果验证, 本文方法有效可行, 可推广适用于绕定轴旋转等局部小范围变化的几何构型。

水下爆炸对被动声自导鱼雷的干扰机理及仿真

曾星星, 顾晓辉, 成凤生, 年岗

2012, 20(2): 090-94. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.02.003

[摘要](1376) [PDF 300KB](637)

摘要:
为了验证水声干扰子弹水下爆炸声信号对抗声自导鱼雷的效果, 基于水下爆炸的声信号具有声源级高、覆盖频率宽的特点, 建立了水声对抗数学模型, 并应用数学优化方法, 将对抗问题转化为非线性有约束的目标优化函数, 得到了舰艇最佳规避角和干扰弹最佳落点位置, 且发现最佳发射角度变化较小。仿真结果表明, 水声干扰子弹在最佳发射条件下, 能有效干扰声自导鱼雷。

K空间抽样格林函数在正向重构时的误差分析

唐波, 苑秉成, 徐瑜

2012, 20(2): 095-99. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.02.004

[摘要](1019) [PDF 554KB](594)

摘要:
在近场声全息重构过程中, 当采用K空间抽样格林函数进行大距离正向重构时, 会产生极大的误差, 而传统的加窗处理不能有效抑制这种误差的产生。文中在分析了误差是K空间抽样格林函数幅值突变而产生的频谱泄露和边缘吉布斯效应的基础上, 提出了有针对性的改变窗函数的截止波数, 使格林函数幅值突变部位得到有效平滑, 进而抑制这种误差产生的方法。仿真结果表明, 经改进的窗函数能够对K空间抽样格林函数大距离正向重构时的误差起到明显的抑制作用, 使此条件下的全息重构具有更加良好的效果。

水下主动声引信回波集成检测方法

胡桥, 白志科, 朱建, 王玮, 肖素娟

2012, 20(2): 100-106. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.02.005

[摘要](995) [PDF 415KB](621)

摘要:
针对水下主动声引信在复杂的自然干扰下难以准确检测的问题, 结合目标回波信号与混响等干扰的各种宏观和微观信息, 一方面利用改进的经验模式分解方法对引信系统接收的原始信号进行处理, 得到不同模态的本征模式分量, 以实现目标回波与混响的分离; 另一方面利用本征模式分量得到瞬时频率方差检测统计量和能量检测统计量, 将瞬时频率方差检测统计量和能量检测统计量进行组合, 构建集成检测器, 实现对水下主动声引信的优化检测。试验结果表明, 与基于常规能量检测和瞬时频率方差检测方法相比, 该方法具有更好的检测性能。

高频辐射噪声近程传播特性研究

赵军, 吴笛霄

2012, 20(2): 107-110. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.02.006

[摘要](1141) [PDF 261KB](669)

摘要:
针对近程反鱼雷武器系统建设问题, 研究了鱼雷高频辐射噪声的近场传播特性。采用小斜率近似(SSA)方法研究了粗糙海面的声散射特性, 给出了具有高斯分布粗糙海面的2阶～4阶SSA双站散射系数计算公式, 讨论了2阶SSA双站散射系数随海面粗糙度及入射角度不同的变化规律。并利用SSA双站散射系数计算了水下高频辐射噪声散射声场。仿真结果表明, 粗糙海面的散射效应对高频辐射噪声传播产生较大影响, 在研究声源/接收器位于近海面的高频辐射噪声传播特性时, 应充分考虑海面的散射效应。本文的研究为分析浅海目标声散射特性时, 是否需要考虑海面(海底)所引起的多途效应提供了理论依据。

基于Jacobi几何向量的多AUV编队控制方法

张静, 杨惠珍, 郝莉莉, 康凤举

2012, 20(2): 111-116. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.02.007

[摘要](1363) [PDF 460KB](713)

摘要:
研究了多自主水下航行器(MAUV)系统的水平面动力学建模和系统编队控制问题。从单个自主水下航行器的动力学和运动学模型出发, 通过引入Jacobi几何向量建立了MAUV系统的水平面动力学模型; 结合典型水下航行器全方位智能导器(ODIN)的流体动力参数, 将系统模型解耦为3个线性子系统—— 编队队形、编队运动(即编队中心点的运动)及航行器转向子系统, 并采用线性状态反馈法设计了运动控制器和转向控制器。仿真结果表明, 该算法可以控制MAUV系统在保持编队队形的基础上跟踪已知路径。

基于变结构控制理论的反鱼雷鱼雷纵向运动控制建模与仿真

张西勇, 王树宗, 李宗吉

2012, 20(2): 117-119. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.02.008

[摘要](1419) [PDF 389KB](617)

摘要:
研究了变结构控制技术在反鱼雷鱼雷(ATT)纵向运动控制中的应用, 建立了鱼雷航行纵向运动数学模型与变结构控制模型。仿真分析可知, 该控制系统具有很好的动态特性, 对模型参数具有高鲁棒性、系统稳定性及很强的抗干扰能力。研究结果表明, 采用变结构控制方法能解决反鱼雷鱼雷纵向运动控制中存在的参数不确定和抗干扰问题。

固体推进剂涡轮喷水发动机工作性能研究

乔宏, 韩新波, 伊进宝, 李洪伟

2012, 20(2): 120-124. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.02.009

[摘要](1447) [PDF 388KB](653)

摘要:
研究了固体推进剂涡轮喷水发动机的工作原理和热功转换过程, 分析了轴流水泵的空化特性, 计算了发动机热功转换效率和推进效率, 获得了典型工作条件下的发动机性能参数。结果表明, 轴流水泵抗空化性能明显优于传统推进器, 合理设计发动机工作参数, 可以实现燃气涡轮与轴流水泵的匹配运行, 为开展固体推进剂涡轮喷水发动机研究提供参考。

一种橡胶隔振圈动刚度计算方法

金晶, 张振山, 熊鑫

2012, 20(2): 125-128. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.02.010

[摘要](970) [PDF 184KB](741)

摘要:
在以往对橡胶隔振器动刚度计算方法研究的基础上, 提出了一种将隔振器主要部件作为一体进行动刚度仿真计算的方法。建立了包含金属和橡胶部件的橡胶隔振圈有限元模型, 根据隔振圈在不同方向上的实际受力情况对隔振圈施加不同频率的正弦激励, 仿真计算得到了隔振圈不同方向上的动刚度。通过与隔振圈静刚度和橡胶材料动刚度的比较, 得出了动刚度的变化规律, 为发动机的振动分析和橡胶隔振圈的简化提供了参考。

基于案例推理的鱼雷制导系统故障诊断方法

韩云东, 周明, 童艳, 马海瑞

2012, 20(2): 129-133. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.02.011

[摘要](991) [PDF 233KB](576)

摘要:
为了解决传统的基于规则推理(RBR)方法存在的不足, 将基于案例推理(CBR)方法引入鱼雷制导故障诊断系统中。阐述了案例推理的诊断策略, 重点描述了二级案例检索策略及其算法, 进而从案例描述、系统结构和工作流程3个方面介绍了基于案例推理的鱼雷制导系统故障诊断方法设计, 并在VB6.0平台上开发了故障诊断系统, 最后通过具体的故障案例比较了RBR和CBR两种方法。案例分析结果表明, 所开发的基于案例推理故障诊断系统能够提高鱼雷制导系统维修的准确性和高效性。

护航编队使用火箭助飞声诱饵对抗声自导鱼雷仿真分析

刘峰, 沈治河

2012, 20(2): 134-138. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.02.012

[摘要](1013) [PDF 381KB](578)

摘要:
以水面舰艇护航编队对抗声自导鱼雷为背景, 分析了单舰艇使用火箭助飞声诱饵对抗来袭鱼雷, 建立了声自导鱼雷攻击水面舰艇编队和火箭助飞声诱饵对鱼雷实施诱骗的数学模型, 并对声自导鱼雷攻击水面舰艇编队的追踪弹道进行仿真, 分析了不同护航舰艇使用火箭助飞声诱饵对抗声自导鱼雷的过程, 得出了鱼雷能够成功命中编队舰艇的几种态势, 并求取了一种典型态势下火箭助飞声诱饵能够有效保护编队舰艇的最佳投放位置, 为编队合理使用火箭助飞声诱饵提供参考。

基于验前信息可信度的鱼雷实航工作可靠度Bayes融合评估方法

邢国强, 闫雪, 侯代文

2012, 20(2): 139-142. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.02.013

[摘要](890) [PDF 261KB](541)

摘要:
针对火箭助飞鱼雷作战效能中实航工作可靠度这一指标的考核, 存在着试验样本数少、风险高等缺陷, 不利于对该指标作出正确的评估。为此, 借鉴战术导弹鉴定试验技术, 使用验前信息进行指标融合评估, 但为防止大量的验前信息“淹没”现场试验信息的可能性, 提出了基于验前信息可信度的后验加权Bayes融合评估的鱼雷实航工作可靠度指标考核方法, 该方法能够较真实地评估出鱼雷实航工作可靠度指标。

基于双目视觉的UUV避障半实物仿真系统

严浙平, 姜玲, 王晓娟, 赵玉飞

2012, 20(2): 143-148. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.02.014

[摘要](1735) [PDF 411KB](774)

摘要:
由于无人水下航行器(UUV)避障研究的实物海洋试验成本高且风险较大, 故针对在试验室进行UUV自主避障规划的需求, 利用双目视觉展开了UUV避障半实物仿真试验系统的设计研究, 包括多自由度运动台架模拟UUV的运动, 双目摄像机代替前视声纳作为避障传感器。阐述了实物双目视觉子系统的关键技术和UUV模型子系统的软件实现方法, 以及系统的体系结构、数据交换方法, 并进行了基于规则的避障仿真联调试验, 结果表明, 该系统结构简单, 试验实施便利, 可作为演示、验证和评估避障路径规划正确性和有效性的实用手段。

基于以太网的鱼雷声光复合制导全弹道仿真平台构建

李斌, 郑为, 万亚民

2012, 20(2): 149-152. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.02.015

[摘要](1490) [PDF 1111KB](585)

摘要:
光纤线导+声尾流制导的复合制导方式能够较好地克服单一制导方式的缺点, 提高鱼雷武器在复杂水声物理场环境中对目标的探测距离和导引精度。本文研究了鱼雷射前流程, 作战态势, 线导方法以及舰船尾流模型和尾流自导检测模型等内容, 完成了基于以太网的鱼雷线导+尾流制导全弹道仿真平台构建, 为下一步半实物鱼雷全弹道仿真平台构建提供技术支撑, 可以支持完成复合制导鱼雷的使用方法和性能评价等一系列研究工作。

基于亮点模型的潜艇目标回声过渡特性分析

徐瑜, 苑秉成, 唐波

2012, 20(2): 153-156. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.02.016

[摘要](1538) [PDF 300KB](589)

摘要:
研究潜艇目标回声的近、远场过渡特性对于主动声纳探潜、探测和水声对抗具有实际意义。计算目标回声强度随距离变化曲线是分析目标回声近、远场过渡特性的一种有效方法。理论分析和试验研究均表明, 在鱼雷自导频率下, 目标回波可近似看成是目标亮点回波相干叠加的结果。该文提出了一种基于亮点模型的潜艇目标回声过渡特性分析方法, 通过亮点模型计算不同距离情况下的潜艇目标的回声强度值, 进而分析潜艇目标回声的近、远场过渡特性, 并与板块元算法计算回声强度值分析潜艇目标过渡特性进行了对比。仿真结果表明, 该方法简单, 高效。

尾流中双气泡声学特性的有限元分析

张群, 王英民

2012, 20(2): 157-160. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2012.02.017

[摘要](1554) [PDF 605KB](626)

摘要:
舰船尾流的声学特性是尾流的主要特性之一, 而气泡是形成尾流声学特性的主要原因。通过对尾流单个气泡的主动声学特性分析, 建立了气泡的弹性球壳主动声反射/散射特性模型。结合对不同半径气泡声学特性及气泡在尾流中分布的分析, 建立了双气泡的结构模型。通过有限元分析模型在周期载荷作用下位移随频率的变化, 得到气泡的谐振频率, 计算双气泡在主动入射声源作用下的场点分布, 得到双气泡的主动声反射/散射特性。

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