基于机器视觉的UUV水下沉底目标自主识别

1

作者 庞彦东 曹子健 +5 位作者 文无敌 张伽伟 姬庆 张森 李太伟 张志强 《舰船电子工程》 2024年第3期168-172,共5页

水下无人航行器对目标的自动识别研究是未来水下目标探测领域的发展趋势。针对现阶段水下沉底目标声呐图像探测人工识别工作量大、判别困难等问题,研究了机器视觉中基于Canny算子图像边缘检测结合霍夫线变换去噪的识别方法在水下无人航... 水下无人航行器对目标的自动识别研究是未来水下目标探测领域的发展趋势。针对现阶段水下沉底目标声呐图像探测人工识别工作量大、判别困难等问题,研究了机器视觉中基于Canny算子图像边缘检测结合霍夫线变换去噪的识别方法在水下无人航行器自主探测的应用,为此在湖底布放多个水下沉底模拟目标,尝试了水下无人航行器的目标自主探测方案,通过实际湖上试验对比分析三种水下沉底目标声呐图像的算法识别效果,验证了论文所研究方法的有效性,为后续无人平台自主识别算法研究提供参考,以期提高无人航行器对水下沉底目标的自主探测识别能力。 展开更多

关键词 水下无人航行器 机器视觉 数学形态学 声呐图像

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螺栓隔振结构在鱼雷噪声控制中的应用

2

作者 曹浩 刘艳鹏 +1 位作者 文立华 王志杰 《水下无人系统学报》 2024年第5期906-915,共10页

为进一步研究隔振结构在鱼雷噪声控制中的作用,文中通过建立基于梁模型的隔振材料动力特性识别实验台,对聚醚醚酮材料的弹性模量和阻尼进行了识别和验证。同时建立了螺栓隔振结构的有限元模型,并验证了模型的精确性。将该模型应用于鱼... 为进一步研究隔振结构在鱼雷噪声控制中的作用,文中通过建立基于梁模型的隔振材料动力特性识别实验台,对聚醚醚酮材料的弹性模量和阻尼进行了识别和验证。同时建立了螺栓隔振结构的有限元模型,并验证了模型的精确性。将该模型应用于鱼雷发动机与壳体连接处,首次结合隔振圈建模理论和螺栓隔振结构,建立了鱼雷动力的整机隔振仿真模型。仿真结果揭示,综合使用隔振圈结合螺栓连接的隔振措施可使鱼雷振动噪声降低3.64 dB。研究结果为鱼雷振动噪声控制提供了有力的理论支撑。 展开更多

关键词 鱼雷 隔振 聚醚醚酮 动力特性 振动噪声控制

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输入受限下欠驱动AUV轨迹跟踪滑模控制 被引量：7

3

作者 李鑫滨 王鹏 +1 位作者 骆曦 潘洪涛 《水下无人系统学报》 2022年第1期44-53,共10页

针对欠驱动自主水下航行器(AUV)在外界干扰和输入受限下水平面轨迹跟踪问题,提出了基于非线性干扰观测器和径向基函数(RBF)神经网络的滑模控制器。首先,将欠驱动AUV运动学模型通过坐标变换转换为误差运动学模型镇定位置误差;其次,利用... 针对欠驱动自主水下航行器(AUV)在外界干扰和输入受限下水平面轨迹跟踪问题,提出了基于非线性干扰观测器和径向基函数(RBF)神经网络的滑模控制器。首先,将欠驱动AUV运动学模型通过坐标变换转换为误差运动学模型镇定位置误差;其次,利用反步法设计艏摇角虚速度控制律,镇定姿态误差;然后采用非线性干扰观测器对时变海流扰动进行估计,并通过滤波器估计虚拟控制律的导数,避免了虚拟控制律求导引起的"微分爆炸";最后,设计自适应RBF神经网络对欠驱动AUV实际输入进行补偿,通过李雅普诺夫稳定性证明闭环跟踪误差所用信号一致有界。仿真验证了所设计控制器的有效性。 展开更多

关键词 欠驱动自主水下航行器 输入受限 轨迹跟踪 滑模控制

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基于FEKO软件的鱼雷壳体屏蔽效能仿真 被引量：2

4

作者 王凯国 张静 +1 位作者 拓勇 吴斌 《水下无人系统学报》 北大核心 2020年第4期467-470,共4页

鱼雷产品暴露在舰船甲板上时,处于高强电磁辐射场中,为保证雷内火工品的安全性,防止其不被意外点火,雷壳的电磁屏蔽效能非常重要。文中采用FEKO软件内置的矩量法(MOM)建立鱼雷壳体模型,对鱼雷壳体的电磁屏蔽效能进行了数值仿真,分析了... 鱼雷产品暴露在舰船甲板上时,处于高强电磁辐射场中,为保证雷内火工品的安全性,防止其不被意外点火,雷壳的电磁屏蔽效能非常重要。文中采用FEKO软件内置的矩量法(MOM)建立鱼雷壳体模型,对鱼雷壳体的电磁屏蔽效能进行了数值仿真,分析了壳体屏蔽效能随频率和结构的变化趋势,得出在谐振频率点附近,屏蔽效能表现恶劣;随着缝隙数目的增加,屏蔽效能越差。文中所做研究工作为鱼雷产品壳体屏蔽效能的测试和改善提供理论依据。 展开更多

关键词 鱼雷壳体 电磁屏蔽效能 FEKO软件 MOM算法

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深海预置武器系统发展现状及关键技术 被引量：19

5

作者 李智生 张强 《舰船电子工程》 2020年第2期1-3,41,共4页

深海预置武器系统作为一种新型作战力量,兼有潜艇的隐蔽性和飞行器的速度,具有高效侦察、突防打击和承担多任务能力,军事应用前景广阔,世界多个国家在此方面投入研制力量。为跟踪深海预置武器技术最新发展动态,做好相关技术储备。论文... 深海预置武器系统作为一种新型作战力量,兼有潜艇的隐蔽性和飞行器的速度,具有高效侦察、突防打击和承担多任务能力,军事应用前景广阔,世界多个国家在此方面投入研制力量。为跟踪深海预置武器技术最新发展动态,做好相关技术储备。论文通过深入分析深海预置武器系统的军事需求,介绍了发展历程、研究现状和军事应用前景,重点对其涉及的能源、通信及快速上浮等关键技术进行了分析,最后阐述了深海预置武器系统发展对我国的启示。 展开更多

关键词 深海预置武器 发展现状 关键技术 启示

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FEM/SPH耦合方法在鱼雷入水研究中的应用 被引量：4

6

作者 张岳青 蔡卫军 +1 位作者 李建辰 王志杰 《鱼雷技术》 2017年第1期1-6,共6页

为了扩大鱼雷浅海区的使用范围,浅水控制技术非常重要,鱼雷入水过程的非定常运动参数是初始控制的输入条件。文中采用有限元/光滑粒子流体动力学(FEM/SPH)耦合方法,建立鱼雷入水仿真模型,对鱼雷从触水到全沾湿过程进行了数值仿真,仿真... 为了扩大鱼雷浅海区的使用范围,浅水控制技术非常重要,鱼雷入水过程的非定常运动参数是初始控制的输入条件。文中采用有限元/光滑粒子流体动力学(FEM/SPH)耦合方法,建立鱼雷入水仿真模型,对鱼雷从触水到全沾湿过程进行了数值仿真,仿真结果与试验数据吻合较好,说明FEM/SPH耦合方法对于入水问题的研究具有明显的优势。仿真分析了鱼雷入水过程中运动姿态的变化,以及入水冲击加速度的变化趋势,文中所做研究为进一步研究鱼雷入水问题提供参考。 展开更多

关键词 鱼雷入水 FEM/SPH耦合方法 非定常参数

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水声成像半实物仿真系统设计与实现

7

作者 范若楠 蒋继军 孙乃葳 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2768-2774,共7页

构建了一个基于水声成像并针对水下尺度目标的半实物仿真系统。提出了仿真系统的功能需求,通过板块元算法建立了水下尺度目标空间声图像回波模型,设计了仿真系统的组成结构、硬件和软件等,研究了将模型应用于仿真系统的实时信号生成技... 构建了一个基于水声成像并针对水下尺度目标的半实物仿真系统。提出了仿真系统的功能需求,通过板块元算法建立了水下尺度目标空间声图像回波模型,设计了仿真系统的组成结构、硬件和软件等,研究了将模型应用于仿真系统的实时信号生成技术。水池试验结果证明仿真系统能够模拟Benchmark标准潜艇模型的水声成像回波信号,成像结果具有一定的可识别性,并能推广到任意水下目标的水声成像回波仿真,可满足水声成像系统研究的仿真需求。 展开更多

关键词 尺度目标 声成像 实时半实物仿真 仿真系统

原文传递

基于DoDAF的无人潜航器作战效能静态评估研究

8

作者 隋先辉 韦定江 +1 位作者 王晗秋 魏霄冉 《舰船电子工程》 2023年第4期121-125,135,共6页

无人潜航器协同作战效能评估对于提升潜航器自身作战效能有着重要意义,针对无人潜航器的作战编队,基于DoDAF构建无人潜航器协同作战体系框架,分析作战活动与能力之间的关系,建立协同作战能力指标体系;对于不同类型的指标进行差异化处理... 无人潜航器协同作战效能评估对于提升潜航器自身作战效能有着重要意义,针对无人潜航器的作战编队,基于DoDAF构建无人潜航器协同作战体系框架,分析作战活动与能力之间的关系,建立协同作战能力指标体系;对于不同类型的指标进行差异化处理,结合ADC模型,考虑综合性指标,减少单项指标的局限性的影响;以对海作战背景下的无人潜航器协同作战为场景,对不同作战方案进行效能评估和计算验证其有效性。 展开更多

关键词 无人潜航器 DODAF ADC 效能评估

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鱼雷供电系统电磁兼容性研究与设计 被引量：5

9

作者 潘进 王凯国 +1 位作者 亢凯 吴斌 《水下无人系统学报》 北大核心 2020年第4期456-460,共5页

针对鱼雷研制初期供电系统电磁兼容性超标问题,通过分析鱼雷供电系统的组成及其电磁特性,研究供电系统对雷内电子系统产生电磁干扰的原因和传输途径,采取抑制电磁干扰的设计措施,并进行试验对比验证,试验结果表明,传导和辐射干扰均被抑... 针对鱼雷研制初期供电系统电磁兼容性超标问题,通过分析鱼雷供电系统的组成及其电磁特性,研究供电系统对雷内电子系统产生电磁干扰的原因和传输途径,采取抑制电磁干扰的设计措施,并进行试验对比验证,试验结果表明,传导和辐射干扰均被抑制在国军标所规定的极限线以下,满足总体性能要求。 展开更多

关键词 鱼雷 供电系统 电磁兼容性 电磁干扰

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水下航行器动力装置动力学特性研究 被引量：3

10

作者 曹浩 文立华 +1 位作者 王志杰 赵昌利 《水下无人系统学报》 北大核心 2019年第6期673-679,共7页

动力装置是水下航行器辐射噪声的主要来源,为了有针对性地隔离振动、控制辐射噪声,有必要研究关键零件的运动特性和力学特性。文章采用自下而上的方法,建立了包含发动机、燃料泵等在内的详细动力装置模型,完成了虚拟样机建模。基于虚拟... 动力装置是水下航行器辐射噪声的主要来源,为了有针对性地隔离振动、控制辐射噪声,有必要研究关键零件的运动特性和力学特性。文章采用自下而上的方法,建立了包含发动机、燃料泵等在内的详细动力装置模型,完成了虚拟样机建模。基于虚拟样机研究了活塞、配气阀体、减振垫、海水管等关键零件的运动特性及受力情况。经分析,活塞的加速度突变、配气阀体和阀座脱离是轴向振动的主要成因;受装配位置的影响,6个减振垫径向载荷数值相当、规律相同,而轴向的受力差异较大;海水管轴向受力呈现单频周期特性。在工程设计中,应区别设计减振垫刚度并用柔性海水管代替刚性海水管,这些措施为降低辐射噪声提供了结构改进方向。 展开更多

关键词 水下航行器 动力装置 动力学特性 虚拟样机

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基于主动倾斜转弯的超空泡航行器机动控制方法 被引量：2

11

作者 宋书龙 吕瑞 +2 位作者 周景军 万亚民 李建辰 《水下无人系统学报》 北大核心 2019年第6期607-613,共7页

针对超空泡航行器采用传统方式机动能力不足的问题,文中建立了一种基于主动倾斜转弯的机动控制方法。在分析超空泡航行器流体动力的基础上,根据不同工况下航行器的沾湿情况,求解了滑行力系数及力矩系数表格,对滑行力进行了重构,建立了... 针对超空泡航行器采用传统方式机动能力不足的问题,文中建立了一种基于主动倾斜转弯的机动控制方法。在分析超空泡航行器流体动力的基础上,根据不同工况下航行器的沾湿情况,求解了滑行力系数及力矩系数表格,对滑行力进行了重构,建立了超空泡航行器六自由度动力学模型,基于极限操舵模式设计了超空泡航行器深度与横滚通道的比例-积分-微分控制器,提出了基于主动倾斜转弯控制策略的横滚-航向协调控制的机动控制方法。数学仿真结果表明,所设计的控制器动态性能良好,可以满足超空泡航行器的机动要求。文中方法可为单自由度空化器超空泡航行器的机动实现问题提供参考。 展开更多

关键词 超空泡航行器 主动倾斜转弯 动力学模型 比例-积分-微分控制

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高压下含大比例不凝气体的水蒸气对流冷凝数值仿真 被引量：4

12

作者 耿少航 党建军 +3 位作者 赵佳 张佳楠 孙军亮 秦侃 《水下无人系统学报》 2021年第1期88-96,共9页

为适用于大航深的水下航行器热动力系统中含不凝气体的水蒸气对流冷凝换热现象进行数值仿真。首先通过定义连续性方程、动量方程、组分输运方程和能量方程的源项对冷凝过程进行建模,仿真了经典Kuhn试验工况以验证数值模型的有效性,结果... 为适用于大航深的水下航行器热动力系统中含不凝气体的水蒸气对流冷凝换热现象进行数值仿真。首先通过定义连续性方程、动量方程、组分输运方程和能量方程的源项对冷凝过程进行建模,仿真了经典Kuhn试验工况以验证数值模型的有效性,结果与试验数据对比良好,换热系数最大误差小于20%。在此基础上,对10 MPa压力下不同比例水蒸气和不凝气体冷凝换热过程进行数值仿真,在仿真中考虑了冷凝液膜的影响,从热流密度、液膜厚度、饱和温度及冷凝质量流量4个方面分析了高压下不凝气体对水蒸气对流冷凝换热的影响。仿真结果表明:当不凝气体质量分数达到30%时,水蒸气冷凝换热的平均热流密度仅减小50%。与经典文献中常压下含不凝气体的水蒸气冷凝换热研究对比,可知高压下不凝气体对水蒸气换热的抑制作用被削弱。 展开更多

关键词 水下航行器 热动力系统 不凝气体 冷凝换热

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水下滑翔机中尺度过程空间采样运动仿真 被引量：2

13

作者 秦悦 王冠琳 +2 位作者 官晟 王岩峰 丁军航 《水下无人系统学报》 2022年第4期474-484,513,共12页

海洋中尺度过程包括涡旋、锋面和内波等现象,是海洋中一类重要的动力过程,在全球气候变化、海洋能量热量和物质输送过程中起着重要作用。对此类过程的观测与研究,在海洋资源勘测、海洋生物探索以及军事等领域也有着较为重要的现实意义... 海洋中尺度过程包括涡旋、锋面和内波等现象,是海洋中一类重要的动力过程,在全球气候变化、海洋能量热量和物质输送过程中起着重要作用。对此类过程的观测与研究,在海洋资源勘测、海洋生物探索以及军事等领域也有着较为重要的现实意义。水下滑翔机已成为近年来观测中尺度过程的重要工具之一。文中以海燕-Ⅱ自主式无人水下滑翔机作为研究对象,首先,根据动量和角动量定理建立了其六自由度动力学模型;然后,利用Simulink仿真对该模型进行了验证,由仿真结果可知,所提出的动力学模型能够较好地实现运动仿真;最后,针对几种中尺度过程不同的探测要求,设计了水下滑翔机的运动方案,并进行了空间采样运动的仿真,仿真结果可为日后实际观测应用提供参考和优化参数。 展开更多

关键词 水下滑翔机 中尺度过程 海燕-Ⅱ 空间采样 运动仿真

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热动力水下航行器润滑系统建模与仿真

14

作者 曹浩 屈明宝 +3 位作者 王祎 李育英 赵丽刚 汤田 《水下无人系统学报》 北大核心 2020年第4期452-455,460,共5页

随着水下航行器航速不断提高,航程不断增加,其润滑系统的重要性日益凸显。文中介绍了一种热动力水下航行器润滑系统流动与传热的仿真方法,对其润滑系统进行了一维建模,对发动机在高、低转速工作时的润滑系统进行了仿真。流量分配的计算... 随着水下航行器航速不断提高,航程不断增加,其润滑系统的重要性日益凸显。文中介绍了一种热动力水下航行器润滑系统流动与传热的仿真方法,对其润滑系统进行了一维建模,对发动机在高、低转速工作时的润滑系统进行了仿真。流量分配的计算结果与试验数据的对比显示,流量误差在30%以内,可满足工程应用需求。换热仿真结果说明,发动机无论是高转速启动还是低转速启动,滑油温度都需要200 s左右时间才能达到平衡状态,其平衡温度在润滑油正常使用温度范围内。 展开更多

关键词 热动力水下航行器 润滑系统 流动 换热

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胸鳍推进模式仿生推进器研究进展及前景 被引量：4

15

作者 胡举喜 王平 +1 位作者 吴均云 田忠殿 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2020年第S01期14-17,共4页

介绍了无人仿生推进器的概念,综述了胸鳍推进仿生推进器的国内外研究情况,分析了胸鳍推进仿生推进器的特点,着重提出了仿生推进器研究的意义,并据此分析了胸鳍推进仿生推进器的技术发展趋势。

关键词 仿生推进器 胸鳍推进 推进模式

原文传递

基于自适应干扰观测器的水下机器人—机械臂系统反步控制 被引量：7

16

作者 侯冬冬 都军民 +3 位作者 秦丽萍 王凯 经慧祥 李广华 《水下无人系统学报》 2023年第3期413-420,共8页

针对水下机器人-机械臂系统的强耦合、建模不确定性和环境扰动复杂的特点,提出了一种自适应干扰观测器的反步控制方法。将海洋多源干扰用线性外系统描述,设计自适应观测器进行估计。针对实际驱动器存在的输入饱和问题,设计了辅助动力系... 针对水下机器人-机械臂系统的强耦合、建模不确定性和环境扰动复杂的特点,提出了一种自适应干扰观测器的反步控制方法。将海洋多源干扰用线性外系统描述,设计自适应观测器进行估计。针对实际驱动器存在的输入饱和问题,设计了辅助动力系统。在此基础上,进一步设计了反步控制器,并通过李雅普诺夫理论分析了闭环跟踪系统的有界稳定性。最后通过2关节水下机器人-机械臂系统进行仿真验证,结果表明与传统的比例积分微分控制相比,文中方法能够更好地使机器人-机械臂系统跟踪预定轨迹,且具有更好的抗干扰能力。 展开更多

关键词 水下机器人-机械臂系统 自适应干扰观测器 反步控制

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基于泵喷整流机理的螺旋桨空化抑制研究

17

作者 赵晓宇 武天龙 +2 位作者 林兴华 武建国 张敏革 《水下无人系统学报》 2022年第1期68-77,共10页

为抑制水下推进器螺旋桨空化的形成,提高其水动力性能,基于泵喷整流机理,以导管螺旋桨推进器为研究对象,分别设置前置定子和后置定子,利用计算流体力学仿真分析和实验的方法,研究了前、后定子对导管推进器的空化抑制、扭矩平衡及推进效... 为抑制水下推进器螺旋桨空化的形成,提高其水动力性能,基于泵喷整流机理,以导管螺旋桨推进器为研究对象,分别设置前置定子和后置定子,利用计算流体力学仿真分析和实验的方法,研究了前、后定子对导管推进器的空化抑制、扭矩平衡及推进效率等方面的影响。研究结果表明,前置定子对空化抑制效果明显,相对弯度对提高推进效率的影响显著,能够平衡部分横滚扭矩;后置定子对抑制螺旋桨尾流区的空化效果明显,剖面弦径比和安装位置对提高推进器效率和扭矩平衡具有最优值。因此可以通过在导管螺旋桨上加装合适的前后定子,降低螺旋桨的噪声等级,优化螺旋桨的空化性能,提高水动力性能,为类泵喷推进器的结构设计提供参考。 展开更多

关键词 水下推进器 空化抑制 计算流体力学 泵喷 整流

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水下无人平台动态布放UUV过程水动力特性 被引量：3

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作者 杨壮滔 张镇 +3 位作者 何文生 邵永勇 赵荣华 马滇滨 《水下无人系统学报》 2022年第1期115-121,共7页

无人水下航行器(UUV)在无人平台动态布放时易受平台航行的干扰,因此对水下无人平台动态布放UUV过程水动力特性研究极为重要。文中基于雷诺平均法和k-ε湍流模型,使用重叠网格并结合多参考系模型,建立了一种适用于研究动态布放与双体分... 无人水下航行器(UUV)在无人平台动态布放时易受平台航行的干扰,因此对水下无人平台动态布放UUV过程水动力特性研究极为重要。文中基于雷诺平均法和k-ε湍流模型,使用重叠网格并结合多参考系模型,建立了一种适用于研究动态布放与双体分离的数值水池。通过开展典型算例研究,将仿真结果与标模试验结果进行对比,结果表明:该方法仿真误差小于8%,精度满足工程应用需求。进一步使用该方法对大型水下无人航行平台动态布放UUV进行仿真,对该状态下UUV水动力参数进行预报,并与自由航行状态参数进行对比,结果表明:布放状态下,UUV操作性较自由状态明显减弱,对布放过程与控制策略设计具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 无人水下航行器 动态布放 双体分离 重叠网格 多参考系模型 水动力特性

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基于IMM算法的多AUV协同定位水声传播延迟处理方法

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作者 陈世杰 刘锡祥 +3 位作者 黄永江 章彩霞 陶育杰 童金武 《水下无人系统学报》 2023年第2期259-268,277,共11页

针对主从式自主水下航行器(AUV)协同定位系统存在的水声探测与通信的延迟问题,提出一种基于交互式多模型(IMM)算法的时间延迟处理方法。首先建立多AUV系统的协同定位计算模型,针对系统非线性运动方程与非线性量测,分析扩展卡尔曼滤波(E... 针对主从式自主水下航行器(AUV)协同定位系统存在的水声探测与通信的延迟问题,提出一种基于交互式多模型(IMM)算法的时间延迟处理方法。首先建立多AUV系统的协同定位计算模型,针对系统非线性运动方程与非线性量测,分析扩展卡尔曼滤波(EKF)协同定位结果因水声信号传播延迟产生的定位误差;其次阐述常规延迟扩展卡尔曼滤波(DEKF)在处理时间延迟环节中无法实现对机动性目标AUV运动状态的精准跟踪问题;最终设计IMM-DEKF算法,选择适当的运动模型作为子滤波器,利用新息更新模型概率,精确跟踪主AUV运动状态,降低从AUV滤波器中对主AUV状态值的估计误差,实现整体协同系统定位精度的提高。仿真结果验证了所提算法在常规EKF的基础上有效提高了从AUV滤波器对主AUV航迹预测精度,使得协同定位系统的整体定位精度得到提升。 展开更多

关键词 自主水下航行器 传播延迟 协同定位 交互多模型 扩展卡尔曼滤波

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鱼雷自导新型基阵支撑结构减振设计及性能研究 被引量：2

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作者 马锐磊 田丰华 +2 位作者 刘一鸣 田文强 刘礼文 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第15期163-167,共5页

为了减少传递到鱼雷自导基阵的振动能量,采用声学黑洞原理设计了一种多边形减振环结构。采用加速度振级落差表征其减振性能,开展激振器激励下的多边形结构减振性能试验研究。结果表明,多边形减振结构在50~10kHz的频率范围内具有良好的... 为了减少传递到鱼雷自导基阵的振动能量,采用声学黑洞原理设计了一种多边形减振环结构。采用加速度振级落差表征其减振性能,开展激振器激励下的多边形结构减振性能试验研究。结果表明,多边形减振结构在50~10kHz的频率范围内具有良好的减振效果。试验结果充分说明了本文设计的多边形减振结构具有轻质、高效、宽频的减振特点,具有广泛的潜在应用价值。 展开更多

关键词 鱼雷基阵支撑结构 声学黑洞 减振 加速度振级落差

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