Simulink/Stateflow的AUV群体协作合同网快速原型仿真

基于合同网的AUV群体协作系统是一个混合系统,既包括合同网任务分配这一离散事件驱动模型,又包括AUV运动学模型.在研究合同网任务分配方法的基础上,提出了基于Simulink/Stateflow的AUV群体协作合同网快速原型的建立与仿真方法,实现了基于Stateflow的合同网任务分配模块与基于Simulink的AUV运动学模块的混合仿真,并给出了有、无合同网的仿真对比.仿真结果表明,该方法能够简单、快速和形象地模拟AUV系统的协同作业过程,是验证任务分配方法和分析效能的有效手段.     

子母型自治水下航行器回收控制视景仿真

基于VisualC++,Vega Prime,Multigen Creator和Matlab对子母型自治水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)回收控制视景仿真系统进行了开发研究。通过建立子/母AUV的动力学方程,给出了一种基于主-从运动状态同步思想的母AUV自主回收子AUV的控制方案。依据该方案,利用Multigen Creator创建了子/母AUV的实体模型,并由Vega Prime导入模型进行场景配置,以Matlab作为后台对子/母AUV的动力学方程进行实时计算,然后,采用VisualC++平台进行综合集成,得到子母型AUV回收控制视景仿真系统,并通过实例演示进行了验证。     

基于人工势场的潜艇搭载AUV回收路径规划

紧密结合未来无人作战侦察对潜艇搭载自主水下航行器(AUV)水下自主回收的需求,对水平面内基于水声定位的AUV的自主回收对接技术进行了研究。运用了基于人工势场的导引方法规划了AUV的回坞路径,然后基于AUV的运动方程设计了滑模跟踪控制律来解决AUV在复杂的回收环境下的避障问题,并通过引入"填平势场"来引导AUV走出局部极小点。最后采用了REMUS AUV的模型参数对水下回收进行了仿真试验研究,仿真结果验证了方法的有效性。     

编队式自主水下航行器无碰协调控制技术研究

针对自主水下航行器(AUV)编队式航行中存在智能体间相互碰撞的危险,提出一种自主水下航行器的无碰协调控制技术,包含了编队协调控制和无碰策略等多种基本行为的融合.在编队控制中运用基于级联方法的路径跟踪控制技术和参数一致性的协同控制方法,保证了跟踪误差的渐近稳定,采用HRVO算法的无碰避障策略,使得AUV可以同时避开一般障碍物和其他AUV的碰撞危险.仿真结果表明,该AUV编队式无碰协调控制技术可使各AUV在避开碰撞危险的情况下,快速收敛到各自的参考路径,并保持编队的协调一致性.     

基于AKF的AUV对接回收组合导航研究

针对自主水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)在回收过程中的组合导航精度问题,提出了一种改进的高斯距离迭代法及改进的自适应卡尔曼滤波算法(Adaptive Kalman Filter,AKF).基于AUV回收对接系统,研究并建立了针对惯导SINS、超短基线USBL、多普勒计程仪DVL和深度计的基于斜距的组合导航模型.通过对SINS/USBL/DVL/深度计组合导航量测信息误差特性分析,设计了改进的基于斜距的SINS/USBL/DVL/深度计组合导航模型;针对该模型突出的滤波发散问题,设计了基于滤波收敛性判据和强跟踪滤波思想改进的AKF滤波算法进行有机融合.仿真结果表明,此研究使实际AUV系统具有更高的滤波精度和可靠性.     

复杂海战场环境下AUV全局路径规划方法

针对无人自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)在复杂海战场环境中路径规划时环境模型复杂、约束条件多的情况,建立了包括战场地形、敌方威胁、障碍物和海流场等在内的比较完善的海战场环境模型。以AUV航行时间、威胁时间最短为优化目标,给出了一种基于振荡型入侵野草优化(Invasive Weeds Optimization, IWO)算法的AUV全局路径规划方法,并分别与标准IWO算法、全振荡型IWO算法以及粒子群算法等三种路径规划算法比较。仿真结果表明,所提方法具有较强的寻优能力和鲁棒性,可在复杂海战场环境下为AUV高效地规划出满足性能要求的航行路径。     

基于高斯和粒子滤波的AUV水下地形辅助导航方法

针对自主式水下无人航行器(AUV)长时间潜航时的精确导航定位需求,以多波束测深系统为水下地形测量设备,提出一种基于贝叶斯估计的AUV水下地形匹配导航模型。针对贝叶斯滤波后验概率密度函数的求解问题,用高斯混合密度函数近似状态的后验概率密度函数,提出了基于高斯和粒子滤波的水下地形匹配导航方法。基于多波束测深数据的回放式仿真试验表明,提出的方法可以有效近似地形匹配的贝叶斯滤波模型,具有良好的实用性。     

运动矢径对AUV协同定位精度影响的仿真

针对在基于运动矢径的自主水下航行器(AUV)协同定位算法中运动矢径对定位精度的影响进行了仿真分析.利用扩展卡尔曼滤波设计了AUV协同定位算法,通过设定不同的运动矢径对该协同定位算法进行仿真,分析研究了运动矢径的变化对定位精度的影响.仿真结果表明,该定位算法受运动矢径的影响,增大运动矢径会使滤波误差波动变大,降低定位精度.     

双伪测量的多水下航行器移动长基线协同导航算法

用最近邻理论研究了基于移动长基线的多AUV协同导航.移动长基线多AUV协同导航结构中,主AUV内部装备高精度导航设备,从AUV内部装备低精度导航设备,外部均装备水声装置测量相对位置关系,利用协同导航融合内部和外部传感器信息,实现从AUV进行实时导航定位.基于最近邻理论,建立了双伪测量的数学模型,设计了协同导航算法,进行了数学仿真研究.研究结果表明,在双领航者结构下,通过构建双伪测量可以显著提高群体的导航定位精度.     

基于SINS/GPS组合导航的AUV半实物仿真系统设计(英文)

为了满足水下航行远航程和长时间的要求,远航程自主水下航行器(AUV)采用的是以SINS导航为主、卫星导航定期修正的方式,以提高导航的精度和可靠性.设计一种采用GPS卫星定位导航模拟器、GPS接收机、惯性测量器件(IMU)和实时仿真计算机构成的采用SINS/GPS组合导航方式的AUV导航半实物仿真系统,并对该系统的硬件接口设计、算法和软件开发进行了论述.所开发的系统通过外部的线运动补偿实现了惯性导航系统的完整计算,通过时间同步策略解决了各导航子系统的并行同步问题.部分仿真试验的结果表明,所设计的半实物仿真系统方案可行,可用于更高置信度的AUV组合导航仿真实验.     

应用马尔科夫链的空中战役过程数学概念模型

空中战役过程的数学概念模型是对实际作战过程的抽象,是仿真建模的基础.在对空中战役过程物理特性分析基础上,根据典型化、模块化等手段对空中战役的典型作战过程进行处理,使其符合马尔科夫链的判别条件,将整个作战过程看作多个作战阶段组成的状态转移体系,建立用马尔科夫链描述的空中战役典型作战过程数学概念模型,探讨了作战阶段持续时间、状态转移概率的确定和其他影响因素,并对适合作战阶段数学模型的建模方法进行介绍.所得研究结果可以为仿真建模人员的仿真建模工作提供有益的指导.     

不同攻角下AUV回收过程中的水动力规律

通过对AUV(Autonomous Underwater Vehicle)回收过程中运动规律的研究和对纳维—斯托克斯方程(Navier-Stokes equations)及其求解方法的分析,基于CFD(Computational Fluid Dynamics)理论建立了AUV回收运动的三维计算模型,并使用CFD软件完成其物理模型的建立、网格的划分及求解设置。在此基础上对AUV回收过程中的阻力、升力干扰进行分析计算,得到不同攻角下AUV所受到的水动力干扰与AUV和回收平台之间距离的相互联系。     

LEACH—DRT算法中基于神经网络的数据预测算法

为了保证无线传感器网络中数据的完整性,针对基于LEACH路由协议的动态轮时间算法存在的问题,提出一种基于人工神经网络的数据预测算法。该动态轮时间算法中,部分簇因调整后的轮时间不足以完成数据的采集而丢失数据。数据预测算法结合传感器节点数据具有时空相关性的特点,将时空延迟算子引入神经网络模型,并通过建立的神经网络模型对数据进行预测。仿真时采用伯克利英特尔实验室的传感器数据,通过Mafl软件对模型进行测试并分析仿真结果。实验结果表明：该算法对连续多个数据的预测效果理想,预测误差始终保持在较低水平。     

自治式潜水器规避航行神经网络控制器设计

在规避机动状态下,为了实现对自治式潜水器良好的航行控制,通过分析潜水器的运动状态,建立了运动状态方程,确立了非线性单输入/单输出系统.同时,将复杂的非线性模型通过微分同胚的方法转化为降阶的线性模型,并在此基础上提出了一种基于神经网络的控制方法:将滑模控制思想、反馈线性化理论及神经网络在线建模方法相结合,提出了基于神经网络的鲁棒自适应控制算法,并将此方法用于自治式潜水器高度保持的仿真中,从仿真的结果来看,控制器具有满意的控制效果,证实了该方法的有效性,能为自治式潜水器航行控制提供一定的参考.     

基于HLA的维修保障仿真系统设计研究

针对作战单元维修保障能力评估的需求,提出建立基于HLA的维修保障仿真分析平台。在分析维修保障系统构成和运行过程的基础上,阐述了仿真联邦的设计思想和构建方法,并进行了系统设计。根据实际系统的运行逻辑开发了联邦剧情,基于HLA的开发和执行过程模型构建了联邦系统框架,设计了联邦对象模型,并指出了仿真实现的关键技术所在。     

反舰导弹典型攻击模式及运动仿真研究

针对当前反舰导弹的主要特点,研究国外典型反舰导弹的攻击模式和运动仿真模型。采用简化六自由度动力学模型,对其典型航迹进行了模型描述,建立了导弹蛇形机动、比例导引、末端跃升俯冲航迹的动力学仿真模型,并得到了几种典型航迹的仿真结果,为水面舰艇的防空反导作战提供了理论支持。     

基于MDA的HLA系统开发流程与框架设计

HLA作为IEEE认定的分布式仿真标准，随着在军事、民用等仿真领域的广泛运用，其自身的模型重用性、互操作性等不强的弱点逐渐暴露出来，越来越不能满足大型复杂仿真系统的需要。将MDA方法引入HLA仿真系统设计中，尝试用MDA的模型思想对HLA系统进行开发，提升HLA的模型重用性和互操作性。对MDA在HLA系统中各种模型的设计和表述方式进行了分析研究，提出了一个基于MDA开发HLA仿真系统的开发流程，建立了一个基本开发框架，从软件开发的角度提高了系统的开发效率。     

天线宽频辐射功率的FDTD数值计算

为了实现混响室的仿真电场值与实测值的直接对比,需要计算发射天线的宽频辐射功率．基于坡印廷矢量的面积分,利用时域有限差分算法和快速傅里叶变换,得到了天线宽频辐射功率的快速计算方法．应用该方法对半波偶极子天线和短偶极子天线进行数值仿真,通过仿真值与理论值的比较,验证了该方法的正确性．该方法适用于任何能够用FDTD进行合理建模的电磁设备的辐射功率计算,且一次计算即可得到宽频辐射功率,不仅为混响室仿真结果的归一化打下基础,而且也是分析其他电磁设备宽频辐射特性的可行方法．     

导弹对抗离散数学模型

针对现代非接触战争的特点,用数学方法研究导弹对抗模型问题,针对作战的不同目的和要求,建立两个导弹对抗的非线性规划数学模型,对模型求解设计了近似方法,该方法把上述非线性规划模型化为多个线性规划模型进行求解.对一类较简单的特殊情况进行了仔细分析,得到了分析解.最后指出该方法如何应用于动态实时优化决策.本文的方法可用来预测和评估导弹对抗的效果,为作战实时优化决策提供参考.