拖曳系统的水翼控制运动模型及仿真

针对水下拖曳系统深度难以实现精确控制的问题,提出并建立了基于水翼控制的水下拖曳系统运动模型,其中拖缆和拖体的动力学模型分别采用了有限差分法和水下运载器的六自由度运动方程。在此基础上,使用数值计算方法,实现了水下拖曳系统三维的运动响应分析,并运用PID方法控制水翼攻角,达到了对拖体目标深度的控制。仿真结果验证了这一运动模型的正确性,为进一步实现水下拖曳系统在各种复杂的海洋环境和船舶机动影响下的定深控制研究奠定了理论基础。     

潜用自航式声诱饵发展有关问题探讨

对潜用自航式声诱饵发展的有关问题进行了探讨.从潜艇防御作战的特点和对手情况出发,研究了潜用自航式声诱饵所担负的作战使命,提出了受迫式和主动式使用自航式声诱饵的概念,分析了各种反潜兵力、反潜兵器和海底反潜网所具有的反水声对抗能力,以此为基础,探索现代潜用自航式声诱饵所应具备的功能.指出了潜用自航式声诱饵应具备声学、运动和尺度三维的诱骗能力,此外,潜用自航式声诱饵还应具备固定弹道射击控制模式、实时规划弹道射击控制模式等战术使用功能.     

基于雷达海面回波的水下潜艇非声探测

由于潜艇降噪技术的提高,使得传统的声纳设备对水下潜艇的探测变得越来越困难.根据水下潜艇在运动时形成的尾流、尾迹,引起海面雷达后向散射系数发生"异常"这一特征,提出了一种直接利用雷达海面回波信号来探测水下潜艇的方法,并利用计算机仿真实验对此探测方法的实验结果进行了分析评估,为研究潜艇的非声探测提供了有价值的参考.     

潜艇水下推算舰载机作战时间动态计算模型

由于受探测手段的限制,水下潜艇对空中目标的威胁评估一直是研究难题.针对潜艇所能获得的各种信息,分析了舰载反潜直升机作战起飞影响因素、跳跃时间影响因素以及声纳定测时间影响因素,给出量化形式,构造出了潜艇水下推算舰载反潜直升机作战时间的动态计算模型,为潜艇定量评估潜在空中目标的威胁程度提供了合理的逻辑支持.     

科学计算可视化在水下可视化战场建设中的应用

科学计算可视化作为一门新兴应用科学,为水下可视化战场建设提供了一种新的表达手段。首先介绍了科学计算可视化的基本概念,然后通过对其在水下战场建设领域的应用举例,展现了科学计算可视化在该领域的应用前景及其对潜艇战术发展的巨大推动作用。     

水下航行器动力定位下的运动轨迹设计与仿真

对远程低速水下航行器在动力定位系统作用下的运动进行了研究.远程低速水下航行器由于航程远必须采用GPS全球导航定位系统进行导航,于是水下航行器就必须具有动力定位的能力,使之可以在需要GPS导航的时候上浮到近水面,导航完成后再下潜回航行深度.在建立水下航行器运动数学模型及进行推力分配的基础上,对远程低速水下航行器的典型运动轨迹进行了仿真,并对仿真结果进行了分析.     

纵桁对环肋圆柱壳体水下振动与声辐射的影响

采用结构有限元耦合流体边界元的附加质量附加阻尼算法,对具有不同数量纵桁的加筋环肋圆柱壳水下振动与声辐射噪声进行了数值计算,并对数值计算结果进行了初步的比较和分析,讨论了纵桁的数量对圆柱壳水下振动与声辐射的影响.结果表明:纵桁对圆柱壳水下的减振降噪有较好的效果,并且纵桁的数量越多,减振降噪效果越好,但增加纵桁的数量也相应增加了艇体的重量,在潜艇结构设计时须在降噪及艇体重量间综合权衡.     

间接边界元法模拟含裂纹介质中弹性波的传播

介绍了间接边界元法的基本理论,利用二维弹性动力边界积分方程解决了地震波在含裂纹介质中的散射问题。编写了地震波在二维非均匀介质中传播的数值模拟程序,模拟了爆炸点源在含裂纹介质中的传播情况,分析了裂纹的分布及填充物对波传播的影响。结果表明,边界元法是研究含裂纹介质中弹性波传播的有效工具。     

美国海军正在发展的水下探测系统

本文介绍了目前美国海军正在发展的几种水下探测系统。主要包括：先进可展开系统（ADS）,商用现成技术固定式分布系统（FDS-C）,商用声学流行技术快速嵌入计划（A-RCI）,潜艇拖曳阵系统（TB-29A）和无人水下航行器(UUV)。     

国外潜航器水下隐蔽导航定位方法探析

针对潜航器自主惯性导航误差随时间不断增大的问题，研究了基于运载器、信标中继、海底固定基站的国外潜航器的典型导航定位方法。通过水声通信方式，运载器、信标中继站将其卫星精确定位数据发送至潜航器，或海底固定基站接收到潜航器发射唤醒信号后，量测相关信息并发至潜航器。潜航器被动接收水声通信数据，并对其进行综合处理，实现潜航器在水下隐蔽工作模式下对自身位置的实时修正，提高潜航器导航定位精度，具备较强的工程可实现性。     

基于水下声场信息的三维航路规划研究

针对目前大规模水下复杂战场环境中的航路规划困难的问题。设计了一种以距离值传递法为基础的航路规划方法,该方法以水下声场为主要威胁源,运用三维抛物方程(PE)模型计算水下声场数据,并以此建立三维水下战场环境。利用限制线性八叉树的方法对数据场进行数据分割,从而达到对搜索空间的压缩,最后通过距离值传递法搜索得到最佳航路。仿真结果表明该方法较快的实现了三维声场环境下的不同起始点、多目标寻径,满足一定条件下航路规划要求。     

水下导航系统误差辨识及修正方法

水下航行器经常采用航位推算方式进行定位.由于存在传感器误差,航位推算的定位误差是随着时间发散的,而直接准确检测这类误差非常困难.对航位推算导航系统误差源进行分析与辨识,在此基础上推导出一种新的辨识AUV (Autonomous Underwater Vehicles)导航误差参数的方法,经实航试验结果表明,该算法能够准确辨识AUV导航误差参数向量,简单有效.     

圆柱壳在水下爆炸载荷作用下的抗冲击性模拟

利用LS-DYNA动力有限元程序对张效慈等人做的深水爆炸水动压力场对潜体结构的动态响应试验进行数值模拟，其模拟结果与实际具有较好的一致性；同时模拟了不同厚度圆柱壳在不同质量炸药爆炸情况下所表现的抗冲击性，为提高潜艇的抗冲击性提供参考。     

自主水下航行器的自适应反演变结构控制器设计

由于水下航行器是高度耦合、复杂的多输入多输出不确定性非线性系统。对水下航行器进行精确作业时的运动控制一直是其实用化过程中困扰人们的问题。将自适应反演控制技术和变结构控制策略相结合,提出了一种基于反演技术的自适应变结构控制器设计方法,实现AUV水平侧移和航向控制,并利用自主水下航行器模型进行了仿真研究。仿真结果表明,该控制方法对模型不确定性和不确定环境干扰表现出良好的鲁棒性和自适应性。     

基于单元故障模式的水下恒流远供系统可靠性分析方法

以水下单元的短路/开路故障模式为基础,提出了一种分析缆系海底观测网络恒流远供系统可靠性的方法。根据系统供电和结构特性,将系统分成不同的供电链路和链路段。详细研究了处于不同位置的各种水下单元发生故障时,对链路和观测设备的供电状态的影响。归纳了导致系统和各链路无法正常导通、观测设备无法得到供电的状态情况,分析了不同故障状态发生的概率,进而得出了求解系统、供电链路与供电设备的供电可靠度的方法。通过算例分析,进一步梳理了3种供电可靠性的共性规律,说明在设计和建设恒流远供系统时,应综合须考量这3种供电可靠性。     

波浪作用下水下航行体出水成功概率预报

为了实现实测波浪作用下水下航行体出水成功概率预报,为潜艇作战提供一种水下发射的快速预报方法,基于边界元方法建立了水下航行体出水姿态计算模型,对不同波浪条件下水下航行体出水姿态参数进行了计算。同时,将不同波浪条件下的出水姿态参数进行集成,形成了规则波浪数据库。以渤海湾某时间段的实测海况作为发射环境,建立符合瑞利分布的波高概率分布模型,将尾部触水俯仰角作为判定条件,对实测波浪下水下航行体出水成功概率进行预报。计算结果表明,在考虑最恶劣工况下,相对于静水条件下的出水俯仰角偏差随着波高的增加而减小;相同波高下,受到出水相位的影响,出水俯仰角偏差呈余弦变化规律。该预报方法对于潜艇作战判定发射时机具有一定参考价值,为水下发射的成功概率预报提供参考。     

水下潜器自导搜索策略仿真平台设计与应用

根据研究实际需求,本文基于作战能力评估理论对水下潜器自导搜索策略仿真平台进行了开发设计,并结合建立的多指标评估体系和相应的评估方法,借助均匀设计法,将其成功应用于水下潜器自导搜索策略的设计优化中。文中首先分析了仿真平台的系统需求,进而确定了其总体构架,并针对自导搜索策略研究的特点确定了相应的人机交互界面。最后给出了进行自导搜索策略仿真优化的基本思路和方法,并通过水下潜器最优自导搜索策略方案仿真研究的实例表明,本文设计的仿真平台和研究方法不仅完全能够满足水下潜器的自导搜索策略仿真研究需求,还能有效节省科研成本,具有重要的工程应用价值。     

水下无线传感器网络的节点精确定位

以无线传感器网络(WSN)水下应用为背景,针对特定的环境要求,提出了一种可实现网络规模升级的分布式无锚点网络节点自定位机制。该定位算法通过距离误差估计和分布式坐标计算方法,有效地减少了由于测量距离误差所带来的坐标计算误差和节点坐标计算所带来的通信开销,有利于网络节点能量的合理使用和大规模的WSN布放。通过试验仿真计算,验证了该定位机制的合理性,为水下WSN应用提供了有力的技术支持。     

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。     

水下滑翔机建模与纵向运动控制

水下滑翔机是一种浮力驱动的新型水下航行器,其特殊的驱动方式和结构特点增加了建模和控制分析的复杂度。为获得准确有效的水下运动控制方法,通过滑翔机运动学和动力学分析,建立了较为完善的三维空间数学模型,并进行了合理的假设和简化,得到纵平面内小扰动线性化模型。在此基础上,运用了线性二次型最优控制理论设计了LQR调节器,分析系统对于控制指令的跟踪响应情况。最后针对滑翔机的纵平面运动进行了仿真分析,仿真结果显示,LQR调节器有很好的干扰抑制能力和指令跟踪性能,并准确地描述了纵平面内滑翔机的运动特性。