水下无人系统学报

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雷歌, 邓飞, 刘权, 冯潇涛

2013, 21(2): 081-85. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.02.001

[摘要](1045) [PDF 390KB](485)

摘要:
为了适应水下航行器发射装置的尺寸限制, 满足水下航行器发射后的稳定性要求, 设计了一种水下航行器折叠翼展开机构。在对该机构进行力学分析的基础上, 建立了折叠翼展开过程动力学模型, 并通过数值仿真, 讨论了扭转展开机构设计参数和发射动力学参数等对折叠翼展开动力学特性的影响, 验证了机构设计的可行性与可靠性。该研究结果可对进一步优化和改进水下航行器折叠翼的设计方案提供参考。

鱼雷武器服役期间装载可靠性评估

谢勇, 苑秉成

2013, 21(2): 086-90. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.02.002

[摘要](1188) [PDF 293KB](591)

摘要:
为研究鱼雷服役期间装载可靠性的分析计算问题, 根据鱼雷历次艇上装载数据, 运用故障时间等分内插法, 估计各故障发生时间, 绘制装载状态与故障时序图, 统计鱼雷在不同服役年份的装载故障数与装载时间, 分别运用经典法与Bayes方法计算装载可靠性, 得出鱼雷装载质量随服役时间的变化情况。实例计算表明, 应用鱼雷服役期间艇上装载数据能够在工程上满足服役期间鱼雷装载可靠性的分析计算需要。

基于主成分分析方法的鱼雷总体方案评定

李永春, 宋保维, 姜军

2013, 21(2): 091-94. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.02.003

[摘要](808) [PDF 300KB](576)

摘要:
将主成分分析方法应用于鱼雷总体方案评价中, 得到了与实际一致的结果, 证明了该方法的有效性。结合算例研究了主成分分析方法, 提出了传统主成分分析法在应用中的3个不足之处: 一是参数标准化方法的不足, 对效益型指标和成本型指标没有区别处理; 二是评定结果的物理意义不明确; 三是主成分提炼过程中存在部分信息损失。这些不足有待于进一步研究。

同步误差下OFDM稀疏信道估计

王小舟, 张严, 胡友峰

2013, 21(2): 095-99. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.02.004

[摘要](1379) [PDF 229KB](572)

摘要:
在实际正交频分复用(OFDM)水声通信中, 当直达声能量较弱时, 存在较大的同步误差, 导致梳状导频最小二乘信道估计出现混叠。在分析了同步误差对最小二乘(LS)信道估计算法影响的基础上, 提出了一种在同步误差下可稳定工作的OFDM稀疏信道估计算法, 并建立了稀疏信号重构的模型。该方法将存在同步误差时的信道估计认为是通过不完整频域采样重构稀疏信号的问题, 利用压缩感知算法进行信道估计。在同步误差严重的情况下, 可以取得较好的信道估计效果, 从而降低误码率。湖试试验验证了该方法的有效性。

鱼雷浅海海底混响建模与仿真

董仲臣, 李亚安, 金彦丰

2013, 21(2): 100-104. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.02.005

[摘要](1295) [PDF 307KB](599)

摘要:
为了实现鱼雷浅海海底混响仿真, 并体现鱼雷运动对混响信号的影响, 提出了一种直观、易于实现的海底混响仿真方法。该方法把产生混响的海底划分成若干散射单元, 并把散射单元等价为系统, 采用连续波(CW)信号和线性调频(LFM)信号作为鱼雷的主动声信号。采用该方法进行海底混响仿真, 可以根据需要把散射单元划分到足够小, 因此鱼雷相对每个散射单元的多普勒频移相同, 从而比较准确的体现了鱼雷运动对混响信号的影响; 同时, 把散射单元等价为系统, 可以利用卷积进行混响信号的计算。仿真结果表明, 该方法物理意义清晰, 仿真简单易行, 仿真混响信号的频谱特性与混响的基本理论相符, 充分验证了该方法的有效性。

基于声散射模型的鱼雷自噪声特性分析及仿真预报

徐园园, 王明洲, 蒋继军, 李斌

2013, 21(2): 105-109. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.02.006

[摘要](1494) [PDF 518KB](596)

摘要:
针对水下高速航行时鱼雷的主要自噪声源——螺旋桨噪声, 分析了其通过散射传播形成的自噪声, 以水下声散射理论为依据, 在忽略雷长情况下建立了简化的自噪声场物理模型, 计算了自噪声平均强度级, 分析了鱼雷辐射噪声级(螺旋桨噪声形成的辐射噪声)、声吸收系数、散射系数、航深等参数对自噪声的影响。仿真结果表明, 变化规律与经验数据吻合, 证明了该模型的正确性和有效性。

基于稀疏重建和压缩感知波束形成的高分辨DOA估计

陈玉凤, 黄建国, 苏建军

2013, 21(2): 110-114. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.02.007

[摘要](1568) [PDF 414KB](810)

摘要:
利用空域目标的稀疏性，建立了基于正弦域的DOA压缩感知模型，并根据压缩感知理论设计了一种随机压缩采样方式，从而构造了一种新的测量矩阵。同时将普适的高斯随机测量矩阵进行近似QR分解得到新的测量矩阵，使得该矩阵具有更好的约束等容(RIP)常数。应用新构造的测量矩阵，采用奇异值分解(SVD)提取信号子空间，得到低维形式的接收数据矩阵，从而提出了2种不同类别的DOA估计算法：基于QR分解和奇异值分解的多测量矢量欠定系统正则化聚焦求解算法(QR-SVD-MFOCUSS)和压缩感知波束形成算法(RSVD-CSB、QRSVD-CSB)。与多测量矢量欠定系统聚焦求解(MFOCUSS)等算法相比，QR-SVD-MFOCUSS算法在低信噪比条件下适用且运算量显著降低；与传统的最小方差无畸变响应(MVDR)算法和压缩感知(CS)波束形成算法相比，基于随机测量矩阵和奇异值分解的压缩感知波束形成算法(RSVD-CSB)和基于QR分解测量矩阵和奇异值分解的压缩感知波束形成算法(QRSVD-CSB)算法具有更高的角度分辨率、更低的均方根误差及更优的估计性能等。

一种基于虚拟移动长基线的多AUV协同导航算法

张福斌, 马朋

2013, 21(2): 115-119. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.02.008

[摘要](1143) [PDF 244KB](576)

摘要:
高精度的协同导航定位是多自主水下航行器(MAUVs)协同作业的基础, 协同导航算法是多AUV协同的关键技术。针对双领航者广播通信模式下的多AUV协同导航系统, 基于移动长基线(MLBL)导航理论, 提出并建立了一种虚拟移动长基线(SMLBL)协同导航模型, 应用加权最小二乘法, 设计了基于单向水声通信的协同导航算法, 使得跟随AUV内、外部导航信息得到有效融合。仿真结果表明, 该算法可大幅度提高跟随AUV的导航定位精度。

罗兰C磁天线在鱼雷导航定位中的应用

崔国恒, 许江宁, 曹可劲

2013, 21(2): 120-125. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.02.009

[摘要](1111) [PDF 547KB](619)

摘要:
为了探讨鱼雷使用罗兰C磁天线实现水下导航定位的可行性, 介绍了罗兰C全向磁天线的工作原理, 分析了罗兰C信号在传播过程中磁场信号和电场信号的场强衰减规律, 并进行了数学仿真。结果表明, 在1 000 km距离上, 利用磁天线在海水中4~5 m深度接收信号具有较高的信噪比, 能够满足水下定位解算要求。试验也验证了鱼雷在浅层水域(深度小于5 m)水下接收罗兰C信号实现定位解算是可行的, 进一步证明了仿真结果的正确性。本文研究可为罗兰C磁天线在鱼雷浅层水域水下导航定位提供理论依据。

氢氧加湿燃烧过程一维数值仿真

高育科, 彭博, 胡巍, 韩新波, 李洪伟, 万荣华

2013, 21(2): 126-131. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.02.010

[摘要](924) [PDF 345KB](538)

摘要:
针对氢氧燃烧中间加湿过程, 建立了燃烧掺混及水蒸气流中冷却水液滴蒸发的数学模型, 采用欧拉-拉格朗日方法对燃烧器中氢氧加湿燃烧及冷却水喷雾蒸发过程进行了一维(1D)数值仿真, 得到了燃烧器内蒸汽压力、温度等物理量分布及冷却水液滴的运动变化过程, 并针对含湿量不同的氢氧入口条件及冷却水工况进行了计算, 分析了各参数变化对掺混燃烧过程的影响, 为氢氧加湿燃烧过程分析和燃烧室的初步设计提供参考。

鱼雷永磁推进电机齿槽力矩分析与抑制

王小雷

2013, 21(2): 132-136. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.02.011

[摘要](789) [PDF 530KB](483)

摘要:
鱼雷永磁推进电机的齿槽力矩是影响力矩脉动的重要因素之一, 对齿槽力矩的产生机理进行了数学解析, 基于极槽数配合法和辅助槽法对齿槽力矩的抑制进行了探讨, 建立了不同极/槽数配合电机的2D有限元模型并进行了瞬态仿真, 对不同辅助槽数及其尺寸大小对应的齿槽力矩进行了分析, 结果验证了相关理论与分析方法的可行性与正确性。

一种基于电压脉冲注入的对转无刷直流电机起动方法

杜军, 张林森, 赵军

2013, 21(2): 137-140. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.02.012

[摘要](1079) [PDF 219KB](1018)

摘要:
为解决反电势法无法实现电机自起动的问题, 结合对转无刷直流电机永磁体转子的凸极性, 提出了一种改进的电压脉冲注入定位起动方法, 该方法通过向电机电枢绕组注入开关电压矢量, 利用电压矢量产生的电流响应估计转子位置角, 以此实现电机的转子定位、起动和加速。试验结果验证了该方法的有效性。

反潜鱼雷水声对抗能力试验方法探讨

叶浩亮, 朱文振

2013, 21(2): 141-145. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.02.013

[摘要](1422) [PDF 179KB](556)

摘要:
随着反鱼雷水声对抗器材的蓬勃兴起, 水声对抗能力作为鱼雷作战能力的一项重要指标越来越受到重视, 而如何评定鱼雷的水声对抗能力目前还处于探索阶段。为了解决这一问题, 从水声对抗器材工作原理入手, 通过分析影响鱼雷对抗能力的主要因素, 运用作战使用基本理论, 设计出贴近实战环境条件的对抗试验方案, 提出了一系列能衡量鱼雷水声对抗能力的指标, 有助于进一步完善鱼雷试验理论。

可组合的鱼雷作战效能评估仿真系统研究

杨惠珍, 朱远军, 张建春, 郝莉莉, 康凤举

2013, 21(2): 146-152. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.02.014

[摘要](913) [PDF 286KB](508)

摘要:
鱼雷作战效能评估仿真系统涉及发射平台、鱼雷武器、目标、对抗器材等复杂实体以及风场、海浪、水声场等复杂环境的建模和仿真问题, 实现不同领域的实体和环境仿真模型的重用与组合是作战效能仿真系统开发面临的挑战。本文探讨了仿真可组合性的概念和基于本体的可组合仿真系统开发技术, 分析了鱼雷作战效能评估仿真系统的体系结构, 研究了鱼雷作战效能仿真本体、本体模型库以及基本本体的仿真系统开发流程, 为解决不同领域、不同粒度仿真模型的可重用和组合问题, 为构建更有效的鱼雷作战效能评估仿真系统进行了理论分析和工程应用探索。

“鱼狗”箱式鱼雷发射装置对我国舰用鱼雷发射装置的启示

尹美方, 徐先勇, 李阳

2013, 21(2): 153-155. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.02.015

[摘要](872) [PDF 166KB](597)

摘要:
英国海军的“鱼狗”箱式鱼雷发射装置集储存与发射功能于一身, 具有大大简化发射准备工作、根据实际情况模块化组合并通过机械形式集中施力等特点, 近年来已逐渐成为鱼雷发射装置的研究热点。通过对英国“鱼狗”箱式鱼雷发射装置结构特点的详细分析, 提出了我国舰用鱼雷发射装置应加强标准化、模块化设计, 加强箱式发射装置、加强便捷化、加强新的发射技术等方面的研究, 从而进一步提高舰艇快速反应能力, 应对日益复杂的海洋战争。

基于遗传算法的鱼雷发射管优化设计

黄科, 高兴, 段浩, 王云

2013, 21(2): 156-160. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.02.016

[摘要](1297) [PDF 216KB](565)

摘要:
为了优化发射装置质量, 探讨大深度鱼雷发射管的优化设计方法, 通过解析法建立了鱼雷发射管在满足强度和稳定性要求的前提下, 质量达到最轻的优化设计数学模型, 并以MATLAB为平台采用遗传算法对该约束非线性混和离散变量优化问题进行全局寻优。计算结果表明, 在满足目前战技指标的前提下, 现有发射管在质量方面还有很大的优化余地, 但不能满足未来大深度发射时的要求。将管体的设计工作程序化, 具有一定的工程应用价值, 对鱼雷发射管管体优化设计具有一定参考意义。

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