水下无人系统学报

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邱海强, 袁绪龙, 王亚东, 刘传龙

2013, 21(3): 161-164. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.03.001

[摘要](1225) [PDF 207KB](566)

摘要:
回转体入水问题对导弹、鱼雷等的外形和弹道设计有着深远影响。本文利用商业软件FLUENT 6.3, 结合动网格技术和用户自定义函数(UDF), 使用混合物(MIXTURE)模型对平头、锥头和圆头回转体在速度为50~150 m/s时的入水过程进行了仿真试验, 探究速度和头型对其入水冲击载荷和空泡形态的影响。试验结果表明, 回转体高速入水冲击载荷峰值发生在入水初期, 且速度增大时, 回转体冲击载荷、空泡直径和长度亦随之增大, 在速度相同的情况下, 回转体冲击载荷、空泡直径和长度按平头、锥头、圆头的次序依次减小。

通气超空泡多相流场数值仿真方法

周景军, 董春鹏, 尹韶平, 项庆睿

2013, 21(3): 165-171. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.03.002

[摘要](1100) [PDF 365KB](680)

摘要:
通气超空泡流动涉及多相流动、湍流、相变及可压缩等流体力学难点问题, 流动机理非常复杂。其中多相流模型是通气超空泡数值仿真研究工作的重点, 将严重影响通气超空泡数值仿真结果的精度。本文有针对性地对比了目前广泛采用的均质平衡流模型和欧拉双流体模型, 结合作者所在课题组多年来在水洞试验和数值仿真方面的研究成果, 从空泡形态和流体动力两方面分析了欧拉双流体模型在预测通气超空泡方面的优势。随着研究的进一步深入, 通气超空泡数值仿真方法有望成为超空泡减阻技术的重要研究手段, 可以为工程设计提供参考。

助飞鱼雷雷箭分离过程多体动力学建模与仿真

白照高, 王锋辉, 温震

2013, 21(3): 171-174. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.03.003

[摘要](894) [PDF 233KB](555)

摘要:
通过分析助飞鱼雷运载体-分离舱组成的多刚体系统的结构与受力情况, 建立了组合体运动的拉格朗日方程, 并采用4阶Runge-Kutta法对给定初始条件下组合体的运动状态进行了仿真计算, 通过和飞行试验数据对比, 验证了多体动力学模型的正确性, 为分析雷箭分离过程的安全性提供了理论支撑。

一种基于D-S证据理论的Bayes可靠性评定方法

赵仿泽

2013, 21(3): 175-178. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.03.004

[摘要](1305) [PDF 209KB](571)

摘要:
如何合理利用多源先验信息, 是小子样Bayes理论方法应用中亟待解决的一个问题。目前, 多源信息融合还没有统一的准则, 融合理论方法的不同会使得融合结果有所差异。为了解决上述问题, 基于证据推理理论, 提出了一种多源信息先验分布融合方法, 将通过各种融合准则获得的先验分布进行再融合, 得到了一种合理的综合先验分布, 最后建立了基于证据理论的Bayes可靠性评定模型。仿真结果表明, 该融合方法是合理可行的, 相比使用单一信息融合方法更科学且合理。

一种基于K-分布模型及多次途径的浅海混响仿真方法

耿云辉, 冯西安

2013, 21(3): 179-183. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.03.005

[摘要](963) [PDF 312KB](585)

摘要:
基于中心极限定理的传统瑞利分布混响方法已不再适用于高分辨率主动声纳工作系统, 而K-分布模型对于散射点数量有限的混响有良好的适应性的特点, 提出了通过设定K-分布模型的随机变量, 模拟经匹配滤波的混响信号的非瑞利混响研究的新方法。在浅海射线模型均匀声场, 散射多径传播比理想的直达波更加接近实际条件下的混响统计特性。通过FIR滤波器来实现多径传播模拟, 着重研究多径传播与理想直达波产生混响的统计特性效果。仿真结果表明, 基于K-分布的多径传播混响在虚警概率、归一化强度及自相关等混响特性方面均具有明显的非瑞利特性。

UUV声纳浅海声信道频率特性分析

邓新文, 叶浩亮

2013, 21(3): 184-188. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.03.006

[摘要](1311) [PDF 332KB](554)

摘要:
多途效应和混响是浅海声信道最为突出的2个特点, 它们会造成水下声信号传播畸变, 严重影响信号分析和检测。基于此, 利用非消声水池试验展现了水下信道多途效应会造成信号频谱展宽, 引起水下声纳信号检测性能下降的特点, 通过理论分析并依据湖海试数据表明, 运动声纳的近场混响具有强非平稳性, 点谱展宽会更加明显, 但随着时间推移, 混响的多普勒展宽将会变小, 所以不能利用基于平稳性假设的混响模型算法来抑制混响。本文的研究可为声纳抗多途、抗混响以及声纳在水下航行器上的应用提供参考。

基于Hilbert-Huang变换的水下爆炸声信号分析

孙钟阜, 盛振新, 刘荣忠, 郭锐

2013, 21(3): 189-192. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.03.007

[摘要](953) [PDF 285KB](652)

摘要:
为了研究水下爆炸声信号的特征, 进行了水下爆炸试验, 并基于Hilbert-Huang变换(HHT)法对试验数据进行处理, 得到了水下爆炸声信号的Hilbert谱。根据Hilbert谱对水下爆炸声信号进行分析, 并对能量局部极值点的形成机理进行了探讨。结果表明, Hilbert谱能够清晰地表示出水下爆炸声信号的频率分布规律和能量的时频特性, 局部极值点的形成是由于声线轨迹和海底相互作用的结果。

水下观测平台姿态低功耗测量系统

郭虎生, 颜冰, 吴志东

2013, 21(3): 193-196. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.03.008

[摘要](809) [PDF 221KB](669)

摘要:
鉴于现有的姿态测量系统具有功耗高、体积大的特点, 以及水下测量平台的姿态通常在海流作用下会发生改变, 由此对平台上所搭载传感器的测量带来极大的影响等问题, 提出了一种采用三轴微加速度和三轴磁阻传感器构成微机电系统(MEMS)组合模块的设计方案, 实现了对水下测量平台俯仰角、横滚角及方向角的实时测量, 从而可实时获取平台姿态信息, 以达到校正传感器输出的目的。试验数据表明, 该系统具有低功耗、体积小、成本低及抗冲击等优点, 能够满足水下平台姿态测量精度。

自主式水下航行器舵机控制系统采样校正

王茜, 严卫生, 冯凯

2013, 21(3): 197-201. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.03.009

[摘要](1318) [PDF 249KB](559)

摘要:
目前, 采用模拟电路处理数字转换(A/D)采样的误差校正问题已比较成熟, 但这种方法实施起来相对困难, 且对于数字校正方面未有过实际验证。基于此, 针对自主式水下航行器(AUV)舵机控制系统的采样问题, 以AUV舵机控制系统为研究对象, 结合TMS320F2812芯片A/D采样模块的特性, 分析了采样偏差产生的原因、过程及结果, 阐述了采样-校正的原理, 并重点提出了图形法和公式法2种误差校正方法。其中, 图形法比较分析了实际脉冲宽度调制(PWM)占空比与采样理论值的差异, 并以图形处理的方式进行校正; 公式法将理论公式与实际输出相比较, 得出校正公式。试验结果表明, 经过内部数字校正后的舵机控制系统具有良好的位置跟踪性能, 控制精度完全满足稳态误差设计要求。

带弹簧活塞式缓冲器的鱼雷冷却水供应系统仿真

马为峰, 彭博, 雷云龙, 万荣华, 梁跃

2013, 21(3): 202-205. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.03.010

[摘要](944) [PDF 273KB](543)

摘要:
为了降低鱼雷冷却水供应分系统压力脉动, 防止振荡加剧, 采用集中参数法建立了带弹簧活塞式缓冲器的鱼雷冷却水供应分系统的压力振荡模型, 应用电液模拟方法得出了使用弹簧活塞式缓冲器后冷却水输送管路系统的频率, 通过试验验证了弹簧活塞式缓冲器在鱼雷能供系统冷却水输送中的降幅变频特性, 获得了很好的降幅效果, 可为缓冲器在鱼雷海水供应中的设计、试验和使用提供参考。

基于能量法的高速叶轮热耗散研究

高兴, 黄科, 段浩

2013, 21(3): 206-212. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.03.011

[摘要](882) [PDF 1055KB](509)

摘要:
涡轮机叶轮的高速转动过程是能量耗散过程, 温度变化是研究塑性变形能量耗散的重要参量。本文对真空试验台中的高速叶轮进行研究, 通过建立的模型用解析方法分析其应变能与热能耗散的联系。得出了弹性应变能和塑性应变能分别对叶轮热耗散过程的影响。从试验中观察得到的温度变化现象验证了计算结果的有效性, 为系统分析叶轮在实际工况中的热耗散作用提供了理论依据和支持。

火箭助飞鱼雷水下射击禁区建模与仿真

林宗祥, 周明, 孙永侃, 高冬飞

2013, 21(3): 213-218. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.03.012

[摘要](827) [PDF 293KB](587)

摘要:
射击禁区是影响火箭助飞鱼雷作战使用安全的重要因素。给出了火箭助飞鱼雷射击禁区的定义及划分原则; 结合火箭助飞鱼雷水下弹道特点, 建立了火箭助飞鱼雷初始搜索段、跟踪段和再搜索段的射击禁区解算模型。仿真分析了不同因素对火箭助飞鱼雷水下射击禁区的影响, 仿真结果表明, 鱼雷自导作用距离、鱼雷航速以及目标最大航速是影响射击禁区大小的主要影响因素。最后, 从不利角度出发对火箭助飞鱼雷水下射击禁区的计算公式进行了简化。

一种鱼雷轨迹提前角修正方法

武志东, 朱伟良, 于德新

2013, 21(3): 219-223. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.03.013

[摘要](1260) [PDF 287KB](571)

摘要:
针对传统观测鱼雷轨迹判断鱼雷命中目标位置的方法存在较大误差的问题, 采用几何分析法, 首先剖析了传统观测鱼雷轨迹法的数学原理, 然后建立了直航鱼雷转角射击的数学模型, 最后研究了由鱼雷与目标相遇转换为鱼雷轨迹首端与目标相遇的提前角修正原理, 建立了提前角修正量解算模型, 并对修正过程可能导致的误差进行了分析。仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。

鱼雷引战配合问题探讨

王树山, 卢熹, 马峰, 徐豫新

2013, 21(3): 224-229. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.03.014

[摘要](1589) [PDF 207KB](772)

摘要:
鱼雷引战系统作为鱼雷终点作用和任务执行分系统, 直接关系到鱼雷武器系统的效能和实战有效性, 对于相关问题的探讨能够促进鱼雷引战配合研究的发展。该文概述了引战配合的概念内涵及其拓展, 进而从引战配合所面向的需求特点出发, 讨论了未来海战对鱼雷的任务需求以及水下高效毁伤战斗部技术的发展, 借以阐明了鱼雷引战配合的重要性。最后分析了鱼雷引战配合的体系框架, 并探讨了鱼雷引战配合研究的主要问题和对策:典型目标特性及其易损性、战斗部水下爆炸威力场结构、引战配合效率分析方法与手段、虚拟设计与仿真技术的应用。

海军装备体系技术研究理论问题探讨

彭廷华

2013, 21(3): 230-233. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.03.015

[摘要](803) [PDF 105KB](670)

摘要:
从分析海军装备体系概念入手, 梳理了海军装备体系技术的发展过程, 深入分析了装备体系技术在海军装备发展中的地位与作用, 研究确定了海军装备体系技术的内涵、研究对象和研究内容, 初步构建了理论体系, 并阐述了海军装备体系技术的发展趋势及特点。

水下目标融合识别技术研究现状与展望

夏庆升, 刘义海

2013, 21(3): 234-240. doi: 10.11993/j.issn.1673-1948.2013.03.016

[摘要](1337) [PDF 329KB](611)

摘要:
回顾了近年来国内外关于信息融合功能模型结构的研究现状, 针对水下目标融合识别系统重点分析了具有数据、特征和决策3个融合层次的目标融合识别模型, 给出了各融合层次几种常用的典型算法, 即基于概率理论、数据分类理论以及人工智能理论的算法, 分析了各种算法的优缺点和应用约束。最后对水下基于多传感器的目标融合识别系统的发展动向、存在的问题和解决这些问题的思路进行了展望。

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