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期刊信息/Journal information
数字海洋与水下攻防
数字海洋与水下攻防

李嫣

季刊

2096-5753

shuilz@csic710.com

0717-6436460 6436040

443003

湖北省宜昌市胜利三路58号

数字海洋与水下攻防/Journal Digital Ocean&Underwater Warfare
正式出版
收录年代

    近海海洋环境对水声网络性能影响试验评估

    郝帅峰杨逍宇马伯乐童峰...
    137-145页
    查看更多>>摘要：水声网络已成为海洋信息获取、传输和感知的关键技术,并得到广泛研究.目前的水声通信研究主要集中于考虑时延、多径等水声信道影响因素.当海洋环境发生变化时,水声信道中的时延、多径的特性也会相应发生变化,从而影响水声通信系统的性能.然而,对于复杂海洋环境现象与水声网络性能的直接关联性的研究还较为有限.基于厦门海域进行的水声网络实验,从平均端到端时延、丢包率等网络性能指标评估风、浪、潮汐等典型近海海洋环境因素对水声网络性能的影响,并基于试验结果对海洋环境与水声网络性能进行关联性分析,实验结果表明:水声通信网络的时延受到温度、风速和潮位变化的影响,存在一定程度的关联性.评估分析结论可为复杂近海海洋环境下水声通信网络的设计和应用提供参考.

    水声通信网络海洋环境多径潮汐

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    大功率超低频膜结构电磁声源振动特性研究

    杨明智胡敏汪柏松高兵...
    146-155页
    查看更多>>摘要：膜结构电磁式声源具有体积位移大、超低频声场可控、适装性佳等显著优势,在扫雷声源方面具有广阔的应用前景.辐射膜是声源核心振动部件,研究辐射膜的振动特性对于电磁声源的设计及应用具有重要意义.研究了一种膜结构电磁声源振动特性的解析方法.首先,建立真空中电磁声源圆环膜自由振动的解析模型.其次,采用分离变量法求解得到真空中圆环膜自由振动的固有频率和振型,通过与文献数据对比及有限元仿真验证了理论解的正确性.然后,分析了不同边界条件下和圆环膜半径的变化对膜在真空中的振动特性的影响.最后,考虑声源实际水下工况粘性液体负载与内部填充压力的影响,得到了电磁声源实际工况中不同尺寸圆环膜低频强迫振动的幅频特性与声源振动体积位移.所提方法可较准确地反映实际工况下电磁声源振动特性与声辐射能力,可为大功率电磁声源的设计和结构优化提供重要参考.

    圆环膜电磁声源分离变量频率特性

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    充分利用海洋环境提升声呐装备性能的研究

    陈涛
    156-163页
    查看更多>>摘要：声呐装备的性能发挥与海洋环境密切相关.研究海洋环境对声呐装备的影响,积极推动环境适配型声呐装备的发展,对于综合利用水下探测和通信手段,提升我国水下信息化能力具有重要意义.着重分析典型海洋环境和过程对声呐性能的影响,包括不规则海底边界、海水的介质特性以及多尺度海洋动力过程,通过算例对比说明环境效应对声呐的影响.进而,针对声呐装备的使用和发展,围绕环境适应与适配提出相关建议与措施.

    海洋环境声呐装备性能

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    面向多区域高效搜索的UUV集群任务分配

    吴楚鲁辛凯周河宇曾令东...
    164-169页
    查看更多>>摘要：UUV集群在执行大范围搜索任务时分配方案的优劣对于提高任务执行效率至关重要.研究解决UUV集群同时进行多区域搜索中的任务分配问题,使得全部区域搜索完成时长最小.针对传统匈牙利算法无法高效解决不平衡任务分配的问题,提出一种改进匈牙利多轮分配算法.该算法通过多轮任务分配,实现空闲UUV高效利用和目标区域合理分配,通过在代价函数中引入边际代价和保守估计时长,大大减小了全部区域搜索完成时长.仿真实验结果表明:提出的算法相比传统匈牙利算法能够合理分配空闲UUV,提高分配效率.此外,相较于仅采用搜索时长为代价函数,在代价函数中引入边际代价和保守估计时长能够针对耗时长的区域最大限度缩短搜索时长,保证随着UUV数量的增加,全部区域搜索完成时长单调递减.

    UUV任务分配匈牙利算法区域搜索

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    基于自抗扰的双环路UUV航向角控制方法

    胡红波李晨
    170-176页
    查看更多>>摘要：针对水下无人航行器(UUV)受到海流海浪等外部扰动与内部模型不确定导致航向角控制品质下降的问题,提出一种基于自抗扰(ADRC)的双环路航向角控制方法.首先,建立了UUV的六自由度动力学、运动学模型与水平面动力学模型.然后,设计了一种非线性控制器,将自抗扰控制与双控制环路相结合,针对系统航向控制所受内部与外部等非线性因素的影响,采用扩张状态观测器对"总和"扰动进行观测与补偿.在采用自抗扰控制的航向角反馈控制回路的基础上,增加航向角速度内环,降低系统对扰动的灵敏度,改造被控对象的传递函数,为外环路提供良好的被控对象模型.最后,通过仿真实验验证了该控制方法的有效性.

    水下无人航行器自抗扰控制双控制环路非线性控制器

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    UUV定深控制模型参数优化设计方法

    谢虎吴维董元发孙善春...
    177-185页
    查看更多>>摘要：合适的控制模型参数能够保证被控对象在较快的响应时间和较小的超调量下达到控制目标,无人水下航行器定深控制模型参数的优化设计对提升水下航行器使用性能具有重要意义.首先,建立了水下航行器空间运动学方程,基于 Modelica 建模语言构建了航行器虚拟样机及其定深控制模型.然后,以响应时间和超调量最小为优化目标,采用非支配排序差分进化算法建立了水下航行器定深控制模型参数多目标优化流程,基于OPTIMUS平台构建了水下航行器定深控制模型参数优化设计工作流.以某水下航行器为对象的实验结果表明:所提方法可快速获得较优的PID控制模型参数,优化后的水下航行器定深运动控制特性显著改善.

    水下航行器定深Modelica参数优化OPTIMUS

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    半潜式航行体回收辅助操控技术应用

    万骏张钰竹
    186-194页
    查看更多>>摘要：半潜式航行体回收过程耗时较长,对操纵者经验、技术门槛高,试错成本大.针对此问题提出VH-PPO算法,从收敛性、期望收敛时间的上下界、时间复杂度 3 个方面分析其性能.通过人工操控成功的历史数据给予初始概率分布并在此基础上进行训练,省去了自由探索不断试错的过程,可有效减小期望收敛时间,使训练模型更快地收敛,从而降低算法的时间复杂度.针对训练时不同的阶段,选择更优的超参数,防止超调和欠调现象,可帮助训练模型更好地收敛,降低期望收敛时间的上下界,从而降低算法的时间复杂度.在 OpenAI Gym 上通过该算法进行强化学习,训练完成后应用于操控软件,在某海域进行验证并进一步调整模型.实验结果表明:随着试验次数增加,智能体在真实环境中的适应能力越来越好,辅助操控指令在总操控指令中占比超过 50%,有效地减缓了操纵者的疲劳,降低了新手训练难度及替换操纵者的门槛.

    半潜式航行体算法复杂度可视化界面OpenAIGym强化学习辅助操控

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    采用泵喷补偿技术的近底拖体水压场数值模拟研究

    李晨陈帅谢涛涛
    195-199页
    查看更多>>摘要：采用标准k-ε模型,结合Fluent软件,对采用泵喷补偿技术的拖体水下被拖行运动所产生的压力场变化进行了数值模拟实验.结果表明:采用泵喷补偿技术对拖体水压场的"马鞍形"分布特性影响较小,但随着喷水速度的增加,拖体首端压力负值略有增加,而中段的负峰幅值显著增加,当喷水速度达到一定值后,拖体的压力特性曲线已经较为接近期望值,证明泵喷补偿技术具有一定的可行性.

    泵喷技术近底拖体水压场数值模拟

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    装备研发流程中数字孪生和数字纽带的应用分析

    彭荆明胡敏孙蕴博
    200-206页
    查看更多>>摘要：介绍了数字孪生和数字纽带这两项数字工程技术的基本概念、二者关系以及其在美军装备项目建设中的应用情况.为了清晰阐述两项技术在现代武器装备建设中发挥的重要作用,借鉴传统技术状态基线,定义了数字基线概念.从我军装备研制企业的视角,探索思考了数字孪生和数字纽带技术在我军武器装备全生命周期的应用需求.最后对数字工程技术在装备研制中存在的问题进行了分析,并提出相应的对策建议.

    武器装备数字工程数字孪生数字纽带数字基线

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    多波束系统搜救水下目标的探测深度计算

    梁川贾帅东刘一帆
    207-214页
    查看更多>>摘要：针对多波束测深系统种类、探测模式等因素影响水下目标搜索效能的问题,提出了一种面向水下目标搜索的多波束系统探测深度计算方法.分别对多波束系统等角与等距模式进行探讨,考虑波束间重叠角的影响,由多波束横向分辨率计算公式推导了 2 种模式的探测深度公式,并将不同波束角度的探测深度进行计算.经过结果比对,总结出等角模式搜索水下目标的探测能力要优于等距模式.最后结合算例,得出多波束探测能力与目标尺寸、海水深度、波束开角有关.

    水下目标搜救多波束测深系统探测深度等角模式等距模式

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