空投声呐浮标降落伞的设计与仿真计算

本文通过对常见降落伞的对比分析,结合声呐浮标投放时的要求,选择了十字形伞作为浮标的减速降落装置,控制浮标入水时的速度及角度。根据投放浮标的要求,对十字形伞地进行设计计算。通过仿真计算,浮标离机后约14.5s入水,入水速度约为24.7m/s,入水角度约为89.5°。     

浅海条件下吊放声呐最佳入水深度的研究

航空吊放声呐主动工作模式下的作用距离不但与海域的声速剖面和装备自身性能有关,还与吊放声呐的入水深度有关.首先利用BELLHOP模型分别对带有跃层声速剖面、正声速剖面和负声速剖面3种情况下的声传播特性进行了仿真分析;然后研究了不同声速剖面下潜艇在不同深度航行的概率分布,建立并分析了潜艇运动规律模型,结果表明,不同声速剖面下,潜艇在不同深度航行的概率分布不同;最终通过潜艇在不同深度航行的概率分布,计算出吊放声呐不同入水深度下的平均探测距离,得到了不同声速剖面下吊放声呐的最佳入水深度,更能充分发挥声呐装备的最佳性能.     

声呐浮标测试系统设计与实现

声呐浮标测试系统能够模拟水下声信号,用以检测声呐浮标的工作状态和性能.该设备能够辅助浮标的设计者和维护者进行系统的测试和维护.声呐浮标测试系统是基于计算机平台设计,按照浮标的数传格式模拟水下声数据,通过PCI总线,FIFO,CPLD,单片机完成数据的格式化与传输.基于浮标测试系统的设计指标,给出了系统的方案设计和仿真结果.讨论了设计中的关键技术和工程化中的关键问题.通过系统调试,验证了设计的可靠性和可扩展性.     

浮标定位算法的仿真研究

声呐浮标可以对目标进行检测、定位、跟踪和分类识别,因此浮标定位算法的研究非常关键。目前常用的算法有低频搜索与记录（LOFAR）,相关探测与搜索（CODAR）等,主要对这两种声呐浮标定位算法进行了研究和计算机仿真分析,在不同背景条件下研究了各种算法的原理和性能。     

反潜巡逻机声呐浮标区域搜索研究——布听异步搜索

基于对区域搜索特点的认识,提出反潜巡逻机使用声呐浮标对潜区域搜索时,必须将布设浮标阵、监听浮标阵以及布阵与听阵之间的关系综合一体考虑的观点。基于对声呐浮标区域搜索态势的分析,提出了反潜巡逻机使用声呐浮标对潜区域搜索的"两类三种"搜索方法,本文主要对布听异步搜索方法进行探讨,提出了针对该方法的标准浮标阵的概念,建立了该搜索方法的搜索效率计算模型和浮标分配模型,给出了使用该搜索方法对潜区域搜索筹划的范例。对于反潜巡逻机使用声呐浮标对潜搜索时得到接触后的态势进行了分析,给出了得到接触后的行动方法。提出了反潜巡逻机使用声呐浮标对潜区域搜索时,搜索法选择的基本原则和搜索筹划的一般步骤。     

一种浮标投放装置弹射模型的研究

本文采用AMESim系统建模与仿真平台对浮标水平弹射进行了仿真,根据输入参数活塞进口压力和电磁阀开启时间的不同对浮标水平弹射的出口速度进行了分析。     

反潜巡逻机声呐浮标区域搜索研究——布听同步搜索

基于对区域搜索特点的认识,提出反潜巡逻机使用声呐浮标对潜区域搜索时,必须将布设浮标阵、监听浮标阵以及布阵与听阵之间的关系综合一体考虑的观点。基于对声呐浮标区域搜索态势的分析,提出了反潜巡逻机使用声呐浮标对潜区域搜索的"两类三种"搜索方法,以及得到接触后的行动方法。针对每种搜索方法,提出了标准浮标阵的概念,建立了各种搜索方法的搜索效率计算模型。给出了反潜巡逻机使用声呐浮标对潜区域搜索的筹划步骤。本文主要探讨布听同步搜索的两种方法,并给出了使用这两种搜索方法对潜区域搜索筹划的范例。     

自主式水下潜航器的多声呐测高策略分析

海底地形复杂多变,海底地形的匹配跟踪常采用自主式水下潜航器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）进行。为此,研究对比单声呐误差更小的三声呐地形跟踪策略,通过分析近海底地形的特性,采用彼此间相隔一定角度的三声呐地形感知系统,并对三个单波束声呐所测量的数据进行对比分析。由于AUV采用的是四桨无舵运动模型,研究姿态传感器所对应的姿态角俯仰角、航向角变化规律,结合地形特性,设计AUV航行高度指令的近海底地形跟踪策略。在Matlab/Simulink软件中对搭建的仿真模型进行仿真验证,对比单声呐和三声呐策略的优缺点,并在所得较合理的三声呐安装角度下,通过三声呐建模得出三种海底地形,通过地形建模得出仿真所需要的3种地形波形。     

一种修正的浮标用多波束比幅法测向精度研究

结合声呐浮标技术的发展方向,针对水下目标精确定向问题,在多波束比幅法测向原理的基础上,提出了一种修正型的多波束比幅法测向算法.首先推导了修正算法的基本原理.然后分别针对六元线列阵和五臂平面阵对不同方位入射声信号通过大量实验对算法的测向误差进行了计算机仿真.对比修正前后的测向误差分析,从仿真结果可以看出,在不同信噪比条件下,使用该方法所得的测向误差明显小于修正前的比幅测向法所得到的测向误差,定向精度优势明显.仿真分析的结果证实了修正测向算法在浮标目标定向应用中的可行性.     

声呐浮标网络区域阵形搜潜效能分析

声呐浮标网络具有成本低、可快速机动部署等优势,是一种有效的常态化水下预警探测手段.浮标网络的区域阵形设计是决定综合效能的重要因素之一,研究了浮标网络区域阵形的效能分析问题,提出了基于阵形拓扑结构的定位精度指数和有效区域指数两个效能指标,并给出了相应计算方法,通过理论计算和蒙特卡洛仿真对比分析了四种区域阵形结构,给出了相应建议.     

多技术状态产品性能可靠性仿真评估方法研究

针对某产品空投试验时多状态、小样本的特点,提出了一种基于正态环境因子的性能可靠性仿真评估方法。运用仿真技术获得了环境因子的仿真结果,利用环境因子将分散在不同空投条件下的试验数据折算到某一典型工况下,得到了较客观的产品入水可靠性评估结果。     

被动全向浮标HYFIX定位精度仿真分析

在HYFIX定位原理的基础上,建立了被动全向浮标HYFIX定位误差模型,通过计算机仿真分析了声纳作用距离、浮标布放间隔以及浮标布放阵形对被动全向浮标HYFIX定位精度的影响,为反潜机执行搜潜作战任务时,合理地选择浮标的布放间隔和布放阵形提供理论依据。     

Combined kinematic and dynamic control of vehicle-manipulator systems

A vehicle-manipulator system (VMS) is a class of mobile robots characterised by their ability to carry or be a robotic arm and therefore also manipulate objects. The VMS class includes vehicles with a robotic manipulator, free-floating space robots, aerial manipulators and underwater vehicle-manipulator systems (UVMSs). All of these systems need a kinematic controller to solve the kinematic redundancy of the VMS and a dynamic controller to follow the reference given by the kinematic controller. In this paper, we propose a combined kinematic and dynamic control approach for VMSs. The approach uses the singularity-robust multiple task-priority (SRMTP) framework to generate a velocity reference combined with a dynamic velocity controller based on a robust sliding mode controller (SMC). Any SMC can be used as long as it can make the velocity vector converge to the velocity reference vector in finite time. This novel approach allows us to analyse the stability properties of the kinematic and dynamic subsystems together in the presence of model uncertainty. We show that the multiple set-point regulation tasks will converge asymptotically to zero without the strict requirement that the velocities are perfectly controlled. This novel approach thus avoids the assumption of perfect dynamic control that is common in kinematic stability analyses for robot manipulators. We present two examples of SMCs that can make the velocity vector converge to the velocity reference vector in finite time. We also demonstrate the applicability of the proposed approach through a simulation study of an articulated intervention-AUV (AIAUV), which is a type of UVMS, by conducting three simultaneous tasks. The results show that both SMC algorithms can make all the regulation tasks converge to their respective set-points. In the simulation study, we also include the results from two standard control methods, a proportional-integral-derivative (PID) controller and a feedback linearisation controller, and we use two different AIAUVs to illustrate the advantages and robustness achieved from using SMC.     

反潜巡逻线搜索中声纳浮标发现概率的定量评估

无线电声纳浮标是一种效果好、受地域限制较小、使用方便的探潜设备,利用声纳浮标障搜索潜艇需要考虑的因素很多,其中最重要的是发现概率。主要研究了声纳浮标在巡逻线搜索时的发现概率,并给出了其数学模型及初步分析。     

基于粒子滤波的空-地目标跟踪算法

针对空-地目标跟踪中目标大幅度变速运动而引 起的跟踪失败问题,基于Kristan等人提出的双步(TS)动态模型框架,对空-地目标跟 踪中目标运动特点进行分析与建模,改进TS模型中 的保守模型以适应加速运动,提出适于描述大幅度变速运动的加速度双步(TSA)动态模型作 为粒子滤波(PF)跟踪算法的动态模 型,实现对粒子状态的精确预测,进而达到使用较少粒子即可对目标鲁棒跟踪的目的。对空 -地目标跟踪的测试视频进行测 试,结果表明,本文算法可对大幅度变速运动目标稳定跟踪,正确跟踪率为92%,对目标 尺寸约为25pixel×30pixel时的处理帧率为29frame/s。本文算法具有较好的鲁棒性与实时性。     

被动全向浮标LOFIX定位精度仿真分析

在LOFIX定位原理的基础上,建立了被动全向浮标LOFIX定位数学模型,通过计算机仿真分析了浮标接收信号声强比、声纳作用距离以及浮标布放阵形对被动全向浮标LOFIX定位精度的影响,并结合实际应用对仿真结果进行分析验证,结论为:反潜机在布放被动全向浮标时的最优布放间距应该是在1～1.5倍浮标作用距离之间;如果决定采用被动全向浮标LOFIX定位,则应尽量避免将浮标布放成直线阵.这些结论将为反潜机执行搜潜作战任务时,合理选择浮标的布放间隔和布放阵形提供理论依据.     

一种鲁棒性的光流算法研究

提出了一种用于计算帧间运动速度及速度变化都较大时的鲁棒性光流算法.通过对时间梯度误差的分析,得到了新的梯度约束方程;另一方面将各向异性扩散方程引入方向平滑约束,以改善包括运动不连续处的流速计算精度.以此建立的多栅格微分光流算法不但可以有效地缓解误差传播效应,而且对大的运动速度和速度变化有很好的适应性.实验结果表明,本文提供的算法不但能产生密度100%的光流场,而且对较大的运动速度及速度变化具有很好的计算精度和鲁棒性.     

Computed force and velocity control for spatial multi-DOF electro-hydraulic parallel manipulator

A novel dynamic trajectory tracking controller for spatial 6-DOF electro-hydraulic parallel manipulator considering system nonlinearity-computed force and velocity controller is proposed, with a view of improving the control performance with high computational efficiency of control algorithm. The dynamic model of electro-hydraulic parallel manipulator, both mechanical and hydraulic system, is described by using Kane and hydromechanics method. The requisite system states are estimated via forward kinematics based upon global Newton–Raphson with monotonic descent algorithms under the measured actuator position. The desired leg position and velocity required for the proposed controller are calculated by an analytical method corresponding to the desired generalized pose, and the desired driven force is computed with an effectively simplified inverse dynamics. Under feed-forward of the desired driven force and velocity, the computed force and velocity controller is developed with actual leg position as its feedback only, and the desired leg position, velocity and driven force as its input. The control performance of the proposed controller for multi-DOF parallel manipulator is evaluated in theory and experiment, especially for dynamic tracking performance. Experimental results show that the presented controller can greatly improve the dynamic trajectory tracking performance for high real time electro-hydraulic parallel manipulator.     

基于光流场理论测量物体变形相位的新方法

基于光流场理论,提出一种由两幅条纹图像解调出 物体变形相位的新方法。首先根据光流场理论,获 得两帧连续图像之间的光流矢量场;然后运用双幅图像中初始图像的条纹频率与矢量场进行 计算,获得 物体的全场变形相位分布。模拟结果和实 验结果表明,本文算法将直观的运动矢量场和变形相位的提取相联系,能够解调出物体变形 相位信息, 不需要相位解包络运算,过程简单方便,并且在条纹越密集处提取的变形相位信息越准确。 本文方法为计算 物体全场变形相位分布和动态测量提供了新的途径。