UUV水下带缆回收纵向运动研究

对UUV水下带缆回收运动模型进行了受力分析,并结合动力学基本原理建立了适用于UUV水下带缆回收运动的数学模型。在此基础上结合UUV水下带缆回收相关理论知识,文中提出了UUV水下带缆回收的纵向弹道规划,并对其进行了仿真研究。研究结果一方面对文中所提出的UUV水下带缆回收纵向弹道规划进行了可行性验证,另一方面总结出了UUV水下带缆回收的相关结论,具有一定工程实用价值。     

水下无人航行器结构环境SFEKF同步构图定位方法

针对传统同步构图定位(SLAM)传感器具有数据量大、处理速度慢、实时性差的不足和基于扩展卡尔曼滤波的同步构图定位(EKF-SLAM)具有对水下无人航行器(UUV)位置估计精度低、甚至发散的缺陷,把带次优渐消因子的扩展卡尔曼滤波器应用到了导航系统中,提出了基于多元测距声呐(MRS)的UUV结构环境SFEKF-SLAM(suboptimal fadingextended Kalman filter-SLAM)方法.首先建立基于霍夫变换的水下MRS特征提取模型,设计了基于SFEKF-SLAM的UUV导航系统,利用该系统可以对UUV的状态进行预测,结合MRS信息可以对UUV周围结构环境进行状态更新.海试结果验证了基于霍夫变换的水下MRS模型能够有效提取环境特征,基于SFEKF-SLAM的UUV导航系统相对于常用的基于EKF-SLAM的UUV导航系统具有更高的定位精度,能够构建更加精确的港口堤岸地图.     

一种回收过程中UUV对运动母船的跟踪方法

在无人水下航行器(UUV)对运动母船的跟踪过程中,跟踪方法需要适应母船的运动特性,为此该文提出了引入速度量的人工势场法。为了保证跟踪过程安全可靠,考虑到母船外部形状的复杂性,在母船周围划定四个禁航区。在运动规划过程中除了将UUV、母船和禁航区的位置信息作为规划要素外,加入了三者的速度信息,得到改进的势场法。基于改进的势场法得到UUV的速度和航向方程,并在母船以运动场方式运动的工况下进行了UUV跟踪母船的仿真实验,结果表明所设计的运动规划方法能够实现UUV水下自主回收作业中对运动母船的安全跟踪。     

共同观测环境多UUV协同导航

协同导航方法是一种利用无人水下航行器(UUV)之间相对位置信息,提高配备低精度自定位传感器个体定位精度的方法。然而个体间相对位置的改变,即协同结构的不同,会导致不同的定位精度。当多个UUV由于相距较近,被在较远处的配备高精度定位传感器的另一UUV上的同一声纳同步观测时,即它们处于"共同观测环境"中,各个UUV所受到的噪声干扰具有相同或相近的性质。因此,可以利用误差间这种相关性对量测信息进行粗估计,再利用合适的滤波器融合粗估计量测与航位推算估计以提高配备低自定位精度传感器UUV位置估计的精度。最后的仿真结果显示了这种处理方法的有效性和一致性。     

欠驱动UUV自适应RBF神经网络反步跟踪控制

针对水下无人航行器(UUV)模型存在一定的误差以及流体中存在时变扰动问题,引入径向基函数(RBF)神经网络控制技术进行自适应补偿估计,结合反步法设计UUV的位置、姿态及速度控制器,使用虚拟速度来代替姿态误差的控制手段,将姿态跟踪控制转化为对速度控制。仿真结果说明此种方法是有效的,提高了UUV的鲁棒性及自适应能力。     

美国海军研发无人潜航器水下无线充电技术

正美国海军空间与海战系统司令部太平洋中心(SSC Pacific)的研究人员正在研发一种可以在水下为无人潜航器(UUV)充电的技术。研究人员称,这种水下充电技术将拓展UUV可执行任务的范围。UUV无需人员操作,但需要适时补充能源。目前,潜航器充电需要上浮至邻近的舰船或陆上基地。使用长航时UUV可收集水面舰艇和潜艇无法到达的环境的数据,提高UUV的效用,也可增加UUV执行任务的安全性。据悉,这种水下充电技术是基于共振无线充电技     

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.     

"海龟"号无人水下航行器

澳大利亚对1艘名为“海龟”号无人水下航行器(UUV)进行了试验．通过试验来演示其最新的用于水下导航和监视能力的技术。     

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。     

水下声速场构建方法综述

实时、精确地构建区域声速场是建设水下综合定位、导航、授时与通信体系的重要组成部分。本文梳理并分析了水下声速场构建领域的研究现状，总结了声速剖面直接测量方法与反演方法。声速反演法相比于直接测量法具有更高的便捷性和可接受的精度性能。然而，声速反演方法依赖于声呐观测数据，因此难以适用于无水下观测系统覆盖的地区，并且无法对未来时刻的声速分布进行预测。如何在无声场观测数据情况下，综合利用历史先验信息进行智能化、高精度地全海深声速场构建，弹性化为水下用户提供不同精度、实时性需求的声速分布估计服务，是未来声速场构建研究主流趋势。     

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…     

自适应多制式正交多载波高速水声通信技术研究

水下无人航行器(UUV)的水声通信涉及UUV与指挥舰船以及UUV之间的水声通信技术,通信系统的环境复杂、距离多变。若采用单一数据率传输模式,则通信系统受制于最大工作距离以及最恶劣信道而采用最保守的通信数据率,使得该类型的水声通信的数据率较低。提出了适合于UUV之间及其与指挥舰船之间远、中、近全程变数据率通信的自适应多制式正交多载波(MOM C)水声通信技术,该技术可使通信系统在不同距离、不同信道环境下的通信数据率逼近该信道的最高值。湖试结果为误码率<10-4时,5 km通信数据率为9090 b/s,25 km为2000 b/s。     

基于领航者的多UUV协调编队滑模控制

针对多无人水下航行器(unmanned underwater vehicle,UUV)编队控制易受外界环境扰动的问题,本文提出一种基于领航者的鲁棒滑模编队控制方法。该方法采用滤波反步法设计控制器,使领航者跟踪期望路径。为了使跟随者能够更好地跟踪上领航者,利用领航者的位置与速度信息进行编队控制器设计,增加系统的鲁棒性的同时,分别对跟随者的纵向速度误差和横向速度误差进行了积分滑模面的设计。仿真结果表明:针对外界环境扰动及参数的不确定性,本文所提出的鲁棒性的滑模编队控制器是切实有效的。     

螺旋桨驱动UUV推进系统研究

为了实现水下机器人(UUV,Unmanned Underwater Vehicle)的高精度控制,深入研究了螺旋桨驱动UUV推进系统各个环节运行机理,并建立了它们各自的数学模型,包括PWM模块、直流永磁电机、螺旋桨、舵的数学模型。多功能仿真试验和湖试试验的系统响应曲线基本吻合,一方面表明本文建立的推进系统模型的正确性,另一方面体现了在多功能仿真平台上调试的控制策略和控制器参数具有很大的可信度。     

基于UUV的水下水雷探测系统

针对传统水雷探测、扫雷方法的缺陷,结合国外反水雷的最新发展,本文提出了一种基于UUV的水下水雷探测系统。给出了系统的总体方案,提出并详细描述了各分系统,提炼了关键技术。最后,分析了在目前条件下研发、生产该系统并装备部队的可能性。     

基于积分滑模的欠驱动UUV地形跟踪控制

针对参数摄动以及外界环境扰动条件下欠驱动水下无人航行器(UUV)地形跟踪控制任务,提出了一种基于反步法(Backstepping)和积分滑模控制方法(ISMC)的地形跟踪控制策略。首先,利用航行器的运动学特性以及局部Serret-Frenet坐标系,建立UUV地形跟踪误差方程。然后,分别采用反步法和ISMC设计运动学控制(制导律)和动力学控制器。利用有限时间稳定性理论证明该地形跟踪控制策略作用下的闭环运动系统为全局有限时间收敛的。仿真结果表明,所提出的地形跟踪控制策略可以有效地实现地形跟踪任务,并且对于参数摄动以及外界干扰具有很强的鲁棒性。     

超短基线水下声学定位数据处理

该文在介绍超短基线定位原理的基础上,依据水下目标x、y、z3向在时间轴上各自的分布来识别定位跳点、并采用合理的数据结构与算法,实现对跳点的交互式剔除,从而得到可信的水下声学定位数据.最后介绍了基于航位推算的定位数据匹配方法,提升水下声学定位数据的效率,以满足现场作业中对水下定位的更高需求.     

水下机器人实时智能裂缝检测算法

大坝水下部分的裂缝检测是大坝维护维修的主要技术难点，采用水下机器人检测维修是未来发展的趋势。为解决水下机器人实现裂缝检测过程中的水下图像增强、语义分割、裂纹识别以及裂纹面积计算等问题，本文基于该工程需求提出了改进金字塔场景解析网络算法，并对该算法神经网络结构的超参数进行了优化。针对水下作业需求提出了激光辅助测量的面积计算方法，并进行了真实环境实验验证。实验数据表明：与其他算法相比所提出的网络结构优化了损失值、平均交并比。研究表明：优化后的语义分割算法能满足水下机器人作业对不同形态裂缝检测的实时性、精准性要求。     

应答器未校准情况下的水下长基线定位方法研究

针对应答器未校准情况下的水下长基线定位问题，提出了基于无迹卡尔曼滤波的同步定位与地图创建方法。应用随机地图技术，将自主水下航行器的位置坐标和应答器的位置坐标组成增广状态矢量，以到应答器的距离为测量值，用无迹卡尔曼滤波进行求解。该方法是一种实时在线算法，充分利用了速度和航向信息，克服了非线性方程方法存在的状态矢量维数高、求解易发散的问题，并且对水下航行器的运动方式没有约束。仿真结果表明，它能够抑制航位推算法定位的累积误差，提供水下长期的、误差有界的定位信息。     

高空远程滑翔UUV低空突防段弹道运动仿真与分析

高空远程滑翔UUV技术是一种集高空滑翔与水下航行于一体的综合设计研究,低空突防段弹道是高空远程滑翔UUV弹道流程中的重要部分。通过建立高空远程滑翔UUV的六自由度数学模型,对低空突防段弹道进行了运动仿真和详细分析。采用常规等高控制方案控制飞行高度,仿真结果显示产生了掉高过大的现象,甚至在水平面以下,低空突防不能实现。为避免这种现象,选择两种方案解决这一问题,一是在突防段引入极限舵角的方式,一是修改高度控制方程。经仿真分析,两种方案均能改变掉高过大现象,且第二种方案具有较好的适用性,系统相对也较稳定。