智能无人水下航行器水下回收对接技术综述

针对目前水面母船回收智能无人水下航行器存在的受环境影响大、隐蔽性差、成本高、自动化程度低等不足,AUV水下自主回收对接日益成为研究热点。水下对接可以完成AUV能源补给、数据下载/上传、设备检修等操作,实现AUV水下不间断隐蔽作业,具有重要的应用价值。本文结合AUV水下回收对接的特点,归纳了水下对接的优势和困难,分类总结了水下对接的关键技术,包括导引技术、搭载方式、对接装置形式、安全性分析等。综述了近年来各国在AUV水下对接领域的研究成果,并对未来发展方向进行了展望。     

连铸结晶器非正弦振动电液伺服系统设计及改进型PID仿真

随着钢铁连铸的发展,结晶器振动技术的发展成为提高生产效率,改善铸坯产品质量的主要手段．基于先进的液压伺服技术,建立由电液伺服阀、伺服油缸等组成电液伺服激振系统,根据实际生产参数建立数学模型．同时还在研究中加入了改进式PID控制方法,并由MATLAB进行结晶器伺服系统仿真分析,证明控制方法对系统的快速性、精确性、稳定性都有显著提高,也说明了此系统具有很强的实用型．     

浅水受限区水下油气田开发方案

针对国内浅水油气资源开发环境影响及空间受限等问题,本文提出了国产浅水水下生产系统的总体设计方案。通过对浅水水下生产系统关键设备结构进行分析,提出了一种满足受限区海域开发要求的环境友好型设计思路。结果表明：通过系统和总体布置的设计,国产浅水水下生产系统与深水相比在单体重量、作业方式、维护检修方面更加经济。     

微小型自主式水下机器人系统设计及试验

为了解决自主式水下机器人智能控制问题,设计了一种微小型自主式水下机器人。介绍了微小型自主式水下机器人的系统结构和关键部分系统,然后针对运动控制系统耦合问题,采用3个分控制系统方式实现水下机器人运动控制,最后进行了自主式水下机器人运动控制的试验研究。试验结果表明:研制微小型自主式水下机器人及其控制系统能够完成自主运动任务,实现自主化,为同类型的水下机器人提供参考。     

局部干法水下焊接技术的发展

为了引导和促进局部干法水下焊接的发展,完善局部干法水下焊接技术在海洋资源开发以及核电站建设和维修中的应用,探讨局部干法水下焊接的研究内容,评述相关应用背景、水下环境特点及各种工艺方法,以利于局部干法水下焊接工艺技术研究“标准化”和“科学化”的实现. 针对局部干法水下焊接自动化的发展问题,列举和分析水下自动化移动平台、双目立体视觉、排水装置、熔池模拟和焊接质量预测等关键技术存在的主要问题以及研究现状,总结了局部干法水下焊接技术未来的发展趋势和重点研究方向.     

海底管线干式维修技术

海底油气管道维修是海洋资源开发的重要保障,海底管道维修方法因管道自身参数与所处环境条件不同,采取的方法和手段也不同.海底管道维修技术可分为水上维修和水下维修2类,水下维修又可分为干式维修和湿式维修2种.文中对各种维修技术进行了综述与评价,重点研究了干式维修技术."水下管道干式维修系统"是国家"863"高科技项目,旨在为水下油气管道及管桩结构的干式维修提供技术手段.水下管道干式维修系统的基本设备是一套大型水下干式舱,辅助设备有开孔封堵机、专用作业机具和干式高压焊接机等.水下干式管道维修系统具有自主知识产权,其研制成功突破了国外技术和设备垄断状态.     

黄河河道整治工程水下基础探测试验研究

“X-STAR全谱扫频式数字水下剖面仪”是一种世界先进的水下剖面探测仪器,该仪器被广泛地用于海底、航道探测等工作,但在河道整治,尤其是根石探测方面的应用研究还是空白。本文在阐述了黄河河道整治工程水下基础探测的意义和水下基础探测技术研究现状之后,对利用“X—STAR”水下剖面仪开展黄河河道整治工程水下基础探测试验研究涉及的试验过程、关键技术等进行了介绍。     

水下微机器人的研究现状及分析

近年来 ,随着微电子机械系统 (MEMS)的发展 ,水下微机器人成为越来越受到关注的前沿研究课题之一 .本文综述了水下微机器人的研究现状 ,讨论分析了水下微机器人的研究内容和相关技术问题     

自主式水下机器人试验平台研制与实验研究

为了进行自主式水下机器人智能行为的研究,自行研制了“海狸”水下机器人试验平台．介绍了“海狸”水下机器人的系统结构,在分析推进器性能的基础上,通过数字罗盘、加速度计以及深度计等传感器获得的运行速度、角速度等位姿信息,建立了水下机器人前向运动模型,进行了水下机器人运动控制与状态监测系统的实验研究．水池实验结果表明,“海狸”水下机器人可实现自主式水下机器人的基本运动控制,所建立的水下机器人前向运动模型能够描述水下机器人试验平台的动态行为,状态监测算法能够识别水下机器人的典型故障,从而验证了所提算法的有效性,同时也验证了作为水下机器人智能行为研究载体的试验平台的有效性和可行性．     

水下网络系统定位与控制联合设计：研究现状与发展趋势

水下网络系统是构建海洋监测体系的重要一环，其中定位与控制协同是其高效运行基础。本文简述了水下网络系统的内涵，深入挖掘水下协同定位与追踪控制间的耦合关系与内在本质关联，综述了水下定位相关的通信技术与算法，分析了协同控制研究的架构与策略，调研了国内外定位与控制联合设计的挑战与最近进展。最后，对水下网络系统定位与控制联合设计未来可能的研究方向进行了总结与展望，以提升水下网络系统整体性能，为未来水下观测等应用提供必要理论依据与技术支持。     

关于国外水下枪械发展分析

随着当今世界各国经济实力的增强,军事实力也在不断变化。国防军事问题一直是各国关注的焦点,而枪械始终是武装军事在军事装备方面必不可少的装备。特别是各国越来越重视海上军事力量的较量对比,因此,在水下枪械的研究和研发反面越来越成为热点。无论是水下枪械的内弹道研发性能还是其在水下的有效射程都是研究的重中之重。本文在阐述水下枪械内涵概念的同时,概述了国外水下枪械的发展现状,重点探析了国外水下枪械的发展研究策略以及展望了未来国外水下枪械的发展前景,对于研究水下枪械的发展具有一定的借鉴意义。     

仿生水下机器人运动控制方法研究

近年来仿生技术在水下机器人上的应用已经成为水下机器人的重要研究方向之一.仿生水下机器人采用尾鳍提供前进动力和改变航向,比传统的桨舵具有高效性和高机动性.根据仿生水下机器人水池试验结果讨论了其运动性能,并在此基础上提出了仿生水下机器人运动控制方法,最后通过仿真试验验证了该方法.根据试验结果得出,针对现阶段仿生水下机器人的运动能力,其控制内容和控制方法是合理、有效的.研究和试验表明,符合实际的仿真模型与可行的运动控制方法使仿生水下机器人运动性能得到了不断的完善和改进;最终实现"仿生-Ⅰ"号的纵向速度控制、艏向控制和深度控制,从而使其具有大范围的转移能力.     

基于规则法的水下避碰专家系统

针对复杂环境中船舶实现自动避碰问题,设计了一种基于规则法的智能型专家系统,即水下避碰专家系统．该系统具有多元分层知识库体系结构,采用框架式知识表示方式,实现了水下避碰知识的表示、存储,避免了传统专家系统的“窄台阶”问题．应用模糊理论,分别建立了针对水下静止目标和运动目标的碰撞危险度模型,实现了定性推理与定量计算的结合．给出了水下会遇态势分类模型,总结了水下常见的多种会遇态势．结合所建立的系统模型给出水下多目标避碰仿真示例．仿真实验结果表明,系统能对各种水下避碰情况及时给出正确的避让方案．     

飞翼式水下滑翔机的性能分析与控制策略优化

相比传统的水下滑翔机,飞翼式水下滑翔机具有更高的滑翔效率,但存在诸多技术难题,值得深入研究.基于以上技术背景,本文探讨了飞翼式水下滑翔机的滑翔性能分析和垂直面运动控制设计问题.建立垂直操纵面的动力学方程,解算水下滑翔机平衡条件下的运动状态,预报飞翼式水下滑翔机的运动性能.针对其操纵性和稳定性较差的特点,设计一个跟踪微分...     

水下无线电能传输研究进展

首先对水下无线电能传输技术进行了分类,然后给出了磁感应式水下无线电能传输的基本结构和工作原理,讨论了该技术的最优工作频率、传输距离、线圈结构选择、涡流损耗与频率分裂现象.随后简要给出了磁谐振式水下无线电能传输技术和电场耦合式水下无线电能传输的研究现状.最后对水下无线电能传输技术有待研究的问题进行了展望.     

飞翼式碟形水下滑翔机流动与运动特性分析

为提高碟形水下滑翔机的水动力性能和滑翔经济性,提出一种新型飞翼式碟形自主水下滑翔机,采用计算流体力学中SST(shear stress transmission)湍流模型对其流体动力特性进行分析,得到其在0°~21°小攻角范围内升力系数、阻力系数、俯仰力矩系数以及升阻比的变化规律.并与模型实验结果进行对比,得出数值模拟结果与实验结果具有良好的一致性,验证了数值计算方法的有效性,且与传统水下滑翔机相比,飞翼式碟形自主水下滑翔机具有更优的综合水动力性能和滑翔经济性能.对于其运动特性,则基于多体动力学理论建立了该型水下滑翔机的动力学与运动学模型,并考虑了其内部纵向、横向调位滑块移动速度以及浮力驱动系统压载质量变化速度等调节变化的影响,代入数值仿真所得水动力系数,对该型水下滑翔机锯齿滑翔和螺旋滑翔等两种典型水下滑翔运动进行运动仿真.结果表明,该型水下滑翔机具有一定的运动稳定性,从理论上验证了其水下滑翔的可能.     

异构无人潜水器水声通信技术发展综述

作为构建无人潜水器水下信息链路的关键技术，水声通信一方面受不确定海洋环境下水声信道多径、多普勒、环境噪声等制约因素严重影响；同时，不同类型异构无人潜水器具有完全不同的工作模式、航行状态、平台适装要求，对水声通信造成极大挑战。本文的目的是对异构无人潜水器水声通信技术近年来取得的研究进展进行分类综述。首先对自主式水下航行器、水下滑翔机、波浪滑翔机等典型异构无人潜水器水声通信面临的挑战进行介绍，然后从模型方法理论、技术系统实现及工程化应用等方面分析异构无人潜水器水声通信国内外的研究现状。考虑到当前异构无人潜水器水声通信技术仍无法满足高性能海洋立体信息体系建设的需求，本文围绕典型应用场景探讨了相关技术发展趋势并从适应性、体系化、一体化等角度进行展望。     

水下成像探测能量阈值的分析

近年来,水下成像系统已成为海洋开发中必不可少的探测设备.在水下要清晰成像,成像接收器件接收到的能量必须满足能量阈值的要求.以光在海水中的传输特性为基础,分析光的能量传递过程,深入研究了水下成像接收器最低灵敏度与光子传递能量阈值关系.研究结果表明,可根据目标物的特性,科学设计辅助光源、选取摄像机的参数,合理布设光源、摄像机的位置.旨在建立全新的水下非均匀光场,为水下远距离、高清晰获得图像提供技术支撑.     

水下跟踪、监视新概念

美国国防高级研究计划局正在寻求具有军事和商业应用潜力的海洋技术新概念，特别是在浅水和水下监视方面。这些受关注的领域包括：用于反潜战的非传统和非声纳大范围搜索和提示技术；网络化传感器应用和网络中心、近海底、轻便水下跟踪系统；深海高速宽带潜艇通信；可提高潜艇能力的用于跟踪多艘水面舰艇的深海高性能／价格比传感器。其它关注的主题有：快速舰艇概念、非破坏性测试技术、先进材料中故障探测和预测方法、高压环境下具有创新意义的仪器、作为舷外传感器的无人水下航行器（UUV）、在限定空间或人不可到达区域运行的UUV和机…     

基于信息熵的水下航行器灰色评估方法研究

利用信息熵具有客观性、确定性的良好特性,应用灰色聚类评估方法,结合水下航行器系统的自身特点,提出了基于信息熵的水下航行器灰色评估方法,解决了水下航行器传统评估方法中主观因素的干扰问题,提高了评估方法的客观性和可信性,为水下航行器系统的效能评估研究提供了一种新方法。采用该方法对水下航行器3种型号实例系统进行了应用分析,结果表明,该方法正确、可行,解决了存在的问题。可用于水下航行器系统的发展论证及实际应用,为水下航行器系统的设计、研发和使用提供了科学的理论决策依据。