潜布自航水雷障碍效力分析探讨

基于自航水雷毁伤目标的实际,从自航水雷的散布规律入手,采用数学方法计算了自航水雷障碍对舰船的毁伤概率。并通过蒙特卡洛法结合的编程方法验证其正确性。     

自航水雷雷障宽度对舰船毁伤概率影响

水雷障碍毁伤概率是其作战效能的重要指标之一。综合考虑了雷障中自航水雷的布放完好率、命中概率、动作概率和水雷的可靠度等主要因素对目标舰船毁伤概率的影响。建立了服从均匀分布和正态分布目标舰船通过雷障正面宽度时毁伤概率的理论模型,并对理论模型进行了仿真验证,对自航水雷障碍的优化配置进行了初步的探讨。     

一种自航水雷散布概率的计算方法

自航水雷的散布概率是评价自航水雷封锁效能的一项重要指标,但目前对自航水雷散布概率的研究还不多,为此本文从分析自航水雷的散布规律入手,结合自航水雷毁伤目标的实际,采用数学解析方法计算了自航水雷的散布概率以评估自航水雷的封锁效能,并通过编程、计算和绘图研究了多枚水雷在不同散布精度下的散布概率。最后通过与蒙特卡洛模拟方法的比较,验证了这种数学计算方法的高效率和正确性。这种方法符合实际且方便灵活效率较高,更利于评估和把握自航水雷的封锁效能。     

自航水雷落入预定障碍区域概率模型

基于自航水雷(SLMM)的使用特点,提出了计算自航水雷落入预定障碍区域概率的2种方法——直接法和间接法,并建立了相关理论模型,通过仿真实例对这2种模型进行了计算和验证,从方法体现的规律性、计算精度及适应性3个方面对仿真结果进行了分析,相关结论可用于自航水雷雷位散布特性研究及水雷障碍结构优化。     

基于遗传算法的自航水雷障碍雷位配置

根据自航水雷的散布特性,以水雷障碍对目标舰船平均毁伤概率为评估指标,建立自航水雷障碍期望雷位配置优化模型,并用遗传算法进行模型求解。针对障碍期望雷位的互换性,采用启发式有序算术交叉算子和高斯变异算子,引入精英保留策略,确保并加速算法收敛。算例结果表明该方法是有效可行的,为科学制定布雷计划提供理论依据。     

基于不同定次的雷障毁伤概率与坚持力分析

通过引入水雷障碍毁伤概率的概念,定量描述了潜布雷障的坚持力;提出了根据不同作战任务所需要的雷障毁伤概率和坚持力来确定水雷定次方案的方法,并进行了计算机仿真。为潜艇布设水雷障碍时设定水雷定次参数提供了科学依据。     

水雷障碍对舰船毁伤概率的计算模型研究

水雷通常以水雷障碍的形式进行水下作战,可用于海域的防御和航道、重要港口的封锁。水雷障碍对目标舰船的毁伤概率是水雷障碍作战效能最重要的组成部分之一,就水雷障碍对目标舰船毁伤概率进行建模分析。     

沉底水雷毁伤能力研究

为了科学准确评价沉底水雷的毁伤能力,研究了水下爆炸对舰船的破坏作用、舰船破坏标准、沉底水雷打击能力设计指标及水雷毁伤战例,分析了沉底水雷毁伤能力工程设计标准与战例中舰船毁伤的吻合情况;结果发现：对于新型装药沉底水雷对现代作战舰艇的毁伤情况,目前的沉底水雷毁伤能力工程设计标准应用有较大的局限性;标准忽视了装药爆炸能量输出结构差别、舰船结构特性及防护能力差别对毁伤效果的影响,因而不适用于新型装药水雷对现代舰艇的毁伤情况;提出了水雷毁伤能力能量评价方法和评估模型,在实船试验基础上建立舰船能量破坏标准,以此来评价水雷的毁伤能力。     

自航水雷抗扫能力分析

从实战出发，介绍了运用概率论计算水雷抗扫能力的方法．进行了计算机仿真，得出了自航水雷定次与抗扫能力及敌扫雷次数之间的关系，为设定水雷定次参数提供科学依据．     

超空泡射弹对水雷侵彻的数值模拟

以某型水雷为研究对象,通过结构及功能分析、毁伤级别的确定以及构建水雷功能毁伤树,建立了水雷目标易损性模型;分析了超空泡射弹水下侵彻水雷目标的一般过程,建立了水雷等效靶模型;采用AUTODYN完成了水下超空泡射弹对水雷侵彻毁伤过程的数值仿真.仿真结果表明,钨芯射弹在相应临界速度下能够穿透水雷壳体并破坏引信舱内部构件,造成水雷失效.     

Slant Range Distribution Characteristics of Submarine Launch Mobile Mine

With the bias between the predetermined planting location and the fact mine position,slant range of SLMM(submarine launch mobile mine)appears randomly scattered.The normal distribution model of slant range was proposed by the distribution theory of multivariate random variables,and the simplified model based on key parameters was present,and the laws of slant range distribution parameters such as mean and variance were given,which were affected by key parameters.The conclusions ensure that slant range of SL...     

虚拟环境下自主水下航行器的避障研究

为了在虚拟环境下模拟自主水下航行器的水平面避障过程，基于软件平台MultiGen Creator和Vega，在HP工作站上开发了自主水下航行器避障视景仿真系统。提出了一种前视声纳的仿真方法，利用Vega提供的碰撞矢量函数和自定义的Volume碰撞方式，模拟前视声纳的功能，并根据声纳所测得的障碍物相对于自主水下航行器的位置关系设计一个模糊推理系统来求解其避障角度，实现了虚拟环境下自主水下航行器的水平面避障。仿真结果表明，该视景仿真能够使仿真系统更加逼真和接近于实际情况，并且满足系统仿真的实时性要求。     

AUV前视声纳模拟及避障研究

基于软件平台MultiGen Creator和Vega,在虚拟环境下模拟自主水下航行器的避障过程,在HP工作站上开发了自主水下航行器避障视景仿真系统,提出了一种前视声纳的仿真方法,利用Vega提供的碰撞矢量函数和自定义的Volume碰撞方式,模拟前视声纳的功能,并利用声纳所测得障碍物的数据实现了虚拟环境下自主水下航行器的避障。仿真结果表明,该视景仿真能够使仿真系统更加逼真和接近于实际情况,并且满足系统仿真的实时性要求。     

面向复杂障碍场的多智能体系统集群避障模型

针对在地面战场中机器人集群执行任务时的避障问题,建立复杂障碍场中多智能体系统集群避障模型。障碍体采用多边形进行几何建模,减少最小外接圆（球）描述时造成的通道变窄或堵死的概率。基于人工势能方法,给出智能体与智能体、智能体与障碍体、智能体与目标相互作用的数学模型和求解流程：以智能体外心与多边形障碍体内心、外心、边的相互关系,确定障碍体的排斥边和排斥区域;以智能体外心、多边形障碍体边以及目标的相互关系,确定多边形障碍体的捕获边和智能体的临时目标,解决智能体被多边形障碍体边捕获的问题。仿真结果表明：不论静态目标还是动态目标,该模型都可以实现多智能体系统的集群避障控制,验证了其实用性和有效性。     

基于虚拟障碍物法的无震荡航路规划

人工势场法作为路径规划的一种算法,凭借其解算得到的平滑航路,特别适用于不够灵活的移动机器人、智能体的路径规划。由于人工势场法自身不可避免地存在局部极小值以及算法执行不可避免的离散化,导致航路点解算可能会陷入局部极小值陷阱而进入死循环以及出现航路点震荡问题。针对局部极小值陷阱问题,提出改进型虚拟障碍物法;对虚拟障碍物位置的确定,引入了威胁区的概念,并提出了一个确定标准。针对航路点震荡问题,提出过滤震荡点法。仿真实验证明：改进型虚拟障碍物法能够有效地使陷入局部极小值陷阱的航路点解算,成功逃出陷阱;过滤震荡点法能够有效地消除震荡航路点,得到相对平滑的航路。     

基于改进势场法的移动机器人路径规划

针对传统势场法存在的路径不被识别、局部极小陷阱、振荡问题,提出适用于复杂障碍环境情况下机器人路径规划、结合多行为策略与可变影响范围的势场法。通过对障碍物影响范围做可变处理,消除问题共同必要条件,提前规避路径不识别、多障碍区导致的振荡、多障碍区导致的局部极小陷阱3个问题;采取新的步进与振荡分类方式,设计多行为行动策略,并给出各行为的准确起止条件,通过预判问题的共同表现形式以及起止条件的衔接进行行为切换,提前规避单障碍区导致的局部极小陷阱和单障碍区导致的振荡2个问题;基于数学仿真软件MATLAB平台的仿真结果验证所提方法在战场复杂障碍环境下的有效性与稳定性,与传统势场法、动态窗口法、A星算法、快速随机树算法的对比结果更突出了该方法的可行性与优越性。     

基于蚁群算法的舰载机避障路线分析

为了使舰载机编队在突破飞行过程中保持最大的生存概率,针对具有不同威胁程度的威胁体的舰载机避障路径规划问题,提出了一种不同于V图的初始路径构图方法,通过蚁群算法得到了模型中舰载机遭遇各威胁体的避障方式,以及相同威胁度与不同威胁度情况下的避障路线,并进行仿真验证.仿真结果表明:该方法给出最优的避障路线能有效解决V图只能对相同威胁体进行规划的难题,在威胁度与距离2个问题上取得平衡,可进一步推广应用于不同威胁体的多机协同路径规划,为舰载机飞行中过程中的路径规划问题提供了理论依据.     

障碍物环境下的多AUV主从式编队控制

针对当环境中存在障碍物时,Leader-Follower编队控制中的Follower可能会与障碍物相撞的问题,提出了一种障碍物环境下的多自主水下航行器（AUV）主从式编队控制方法。首先,提出了一种通过改变AUV编队目标点的避障方法,并对其进行数学模型的建立和解析。然后,在Leader-Follower编队控制中,基于级联方法,研究了欠驱动AUV的编队控制问题。将Follower跟踪系统分解为相互级联的位置跟踪系统和航向角跟踪系统,推导出保证系统全局一致渐近稳定的控制参数。仿真结果表明,该方法具有良好的避障和编队控制效果,控制设计可以保证闭环系统渐近稳定,是有效的和可行的。     

基于粒子群算法的移动机器人路径规划

基于粒子群算法的移动机器人路径规划,通过建立目标函数、变换坐标等对环境建模,再引入粒子群优化算法,得到全局最优路径.MATLAB仿真结果显示,此方法可有效地解决空间作业机器人路径规划及避障问题.与传统遗传算法比,该法建模容易,计算快捷,可以在不同的障碍物环境下得到不同的优化轨迹,