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期刊信息/Journal information
水下无人系统学报
中国船舶重工集团公司第七〇五研究所
水下无人系统学报

中国船舶重工集团公司第七〇五研究所

杨芸

双月刊

2096-3920

bianjibu705@sohu.com

029-88327279

710075

西安市锦业路96号

水下无人系统学报/Journal Journal of Unmanned Undersea Systems北大核心CSTPCD
查看更多>>《水下无人系统学报》（前身《鱼雷技术》）是由中国船舶重工集团公司主管，第七〇五研究所主办、国内外公开发行的综合性学术期刊。我刊主要刊登水下无人系统科学与技术领域的基础研究、应用研究和工程技术方面的论文，主要包括: 水下无人系统相关技术、水下信息网/系统、声学及非声探测系统、水下无人平台、水下预置系统、无人水下航行器（UUV）、无人水面艇（USV）、水中兵器等。我刊为国内多家主流数据库收录，现为中国科技核心期刊（中国科技论文统计源期刊）、《中文核心要目总览》收录期刊。
正式出版
收录年代

    海上异构无人集群协同运用发展概况及启示

    孙海文王溪野王兆辰孟祥尧...
    275-281页
    查看更多>>摘要：无人系统集群凭借其协调度高、完全自主、群体智能等显著特点,可直接影响并改变海上作战样式,世界各海洋强国竞相开展跨域异构无人装备协同运用研究.文中重点分析了当前世界海上异构无人集群协同运用发展现状及典型作战运用案例,分析了其具备的跨域多异构节点自组网通信、多域多源信息融合态势感知和多域大规模异构集群编队控制等特点,最后提出,海上异构无人集群应融合有人无人感知信息、精细化智能决策、强化行动控制模拟训练、构建去中心化集群体系等启示建议.

    跨域异构无人集群协同运用

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    水下航行器视觉控制技术综述

    高剑何耀祯陈依民张元旭...
    282-294页
    查看更多>>摘要：视觉控制是通过视觉信息进行环境和自身状态感知的一种控制方式,文中将该技术应用于水下航行器控制,并对不同应用场景下的相关研究进展、难点与趋势进行分析.首先介绍水下航行器视觉控制技术发展现状与任务场景,然后对水下图像增强、目标识别与位姿估计技术进行介绍,并从水下视觉动力定位与目标跟踪、水下航行器对接及水下目标抓取作业等 3 个任务场景,对水下航行器视觉控制技术发展现状进行总结和分析,最后梳理了水下航行器视觉控制技术的难点与发展趋势.

    水下航行器水下视觉视觉控制

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    基于MBSE的鱼雷武器装备数字化研制方法

    温志文王中谢彬蔡卫军...
    295-303页
    查看更多>>摘要：随着未来战争对鱼雷武器装备的研制和运用提出"数字化、智能化、敏捷性"的新要求,为解决鱼雷在传统基于文本研制模式下所面临的总体与分系统、设计过程与生产过程存在割裂,致使发现错误不及时、早期验证不充分、信息传递不完整、模型数据不一致、验证范围不完整以及过程追溯不清晰等切实问题,为缩短鱼雷研制周期,提高研制效率和质量,文中结合先进系统工程方法,融合新技术,在对基于模型的系统工程(MBSE)国内外实践应用研究的基础上,提出基于MBSE的鱼雷武器装备数字化研制方法,将MBSE思想方法与鱼雷技术特点和研发流程融合集成,构建跨阶段、跨专业和跨层级的鱼雷全生命周期MBSE技术体系,提出鱼雷MBSE数字化应用框架及技术路线,提炼了基于MBSE的鱼雷数字化研制过程中需要解决的主要关键技术.该方法可为鱼雷武器装备的数字化研制实践以及全面数字化转型提供参考.

    鱼雷基于模型的系统工程数字化

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    利用前视和测高声呐的UUV地形跟踪动态路径生成方法

    陈涛万首
    304-310页
    查看更多>>摘要：保持对海底地形的定高跟踪航行是无人水下航行器(UUV)执行海洋勘测和水下目标搜索任务时常采用的一种运动形式,其核心是UUV如何对未知起伏的海底地形进行实时探测,并基于探测信息在线、动态地生成跟踪路径,以实现对地形的定高跟踪航行,同时避免与地形发生碰撞.针对上述问题,提出了一种基于前视声呐探测地形信息、基于多项式拟合动态生成跟踪路径的方法.首先,UUV利用前视声呐对海底地形进行实时探测,对获得的地形探测数据进行仿射处理后,得到具有离散特性的定高仿射数据.然后,采用基于最小二乘准则的三次多项式方法对仿射数据进行拟合,生成基于多项式函数描述的UUV地形跟踪航行路径.最后,设计了一种包含声呐探测、数据仿射、路径生成和跟踪控制的动态执行框架,实现UUV的实时地形跟踪航行任务.文中所提出的跟踪路径生成和动态执行框架通过对典型的海底"上坡"地形和"山地"地形跟踪的仿真验证,证明了其有效性和可行性.

    无人水下航行器海底地形跟踪动态路径前视声呐多项式拟合

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    基于RBF神经网络补偿的ROV运动控制算法

    张帅军刘卫东李乐柳靖彬...
    311-319页
    查看更多>>摘要：针对作业型遥控水下航行器(ROV)在模型参数不确定和外部环境干扰下的运动控制问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的自适应双环滑模控制策略.首先,对于ROV外环位置控制采用改进趋近律的积分滑模控制方法,对于ROV内环速度控制采用指数趋近律的积分滑模控制方法;其次,为进一步改善滑模控制的抖振问题,引入双曲正切函数作为滑模切换项;然后,利用RBF神经网络控制技术对ROV模型的不确定参数和外部扰动进行估计与补偿;最后,利用李雅普诺夫稳定性理论证明了整个闭环系统的稳定性,并对作业型ROV的运动控制进行了数值仿真.仿真结果验证了所设计的控制器可以实现ROV航行的精确控制,并能够有效抑制模型不确定参数和外部扰动对ROV运动的影响.

    遥控水下航行器运动控制径向基函数自适应双环滑模控制神经网络

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    基于改进混合运动麻雀搜索算法的水电站ROV路径规划

    曾学文黄秀华陈敏周达...
    320-327页
    查看更多>>摘要：水下遥控机器人(ROV)路径规划是水电站水下巡检作业的关键.针对电站水库下复杂环境及现有路径规划算法存在规划时间长、算法稳定性差、易陷入局部最优及生成路径不平滑等问题,提出一种基于改进混合运动麻雀搜索算法的水电站ROV路径规划方法.首先,引入佳点集改进麻雀种群初始化方法,提高了种群多样性;其次,提出混合运动策略优化麻雀群体位置更新方式,提高了算法收敛精度及稳定性;然后,结合工程实际问题,考虑水库下水流速度大、强磁场、障碍物以及投入成本等因素,建立了包含时间成本、路径威胁、水流扰动和偏置函数的多元目标函数;最后,采用三次B样条插值得到最优光滑路径.仿真结果表明,相较于其他路径规划算法,所提方法在计算精度、收敛速度和稳定性方面表现更好,适用于水电站水下巡检任务.

    水下遥控机器人路径规划麻雀搜索算法

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    基于自抗扰理论的欠驱动AUV无模型自适应路径跟踪控制

    付少波关夏威张昊
    328-336,375页
    查看更多>>摘要：面向自主水下航行器(AUV)精准回收的任务需求,针对AUV运动中模型不确定性、易受环境干扰导致的路径跟踪精度不足的问题,从无模型控制的角度出发,提出了一种适用于AUV的基于自抗扰控制理论的无模型自适应控制(ADRC-MFAC)算法.该算法针对 2 阶系统模型特性,结合视线角制导重新设计控制输入准则函数对无模型自适应控制(MFAC)进行了改进,解决了MFAC只适用于自衡系统的问题.引入跟踪微分器对期望信号进行指令平滑,考虑未知复合干扰的影响设计了线性扩张状态观测器,在控制器中对估计扰动进行补偿,并证明了所提控制器的稳定性,提升了系统鲁棒性.在同样的干扰情况下,文中控制方案相比传统比例-积分-微分控制器抗干扰能力提升了 42.37%,控制精度提高了 45%,表明ADRC-MFAC能够明显改善AUV的抗干扰性能,提高路径跟踪精度.

    自主水下航行器无模型自适应控制路径跟踪自抗扰

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    基于改进PSO-Lévy算法的海流环境下AUV节能路径规划

    杨惠珍王子江周卓彧杨钧...
    337-344页
    查看更多>>摘要：为了获取海流环境中自主水下航行器(AUV)的节能避障路径,建立了包含海流场速度信息和水下地形障碍的三维动态海流环境模型;基于航行能耗、AUV机动性能约束和障碍物约束,建立增广目标函数,提出了一种基于权重调节机制和随机游走特性的改进粒子群优化-Lévy(PSO-Lévy)算法.将基于最佳阻尼比的参数调节策略和基于Lévy-flight过程的步长随机游走策略引入PSO算法,通过概率执行粒子大步长游走操作以及对粒子惯性速度进行调控,弥补了PSO步长短、跳出局部最优能力弱的劣势.仿真结果表明,所提出的算法能在有效避开障碍物的同时利用海流信息规划出低能耗的最优路径.

    自主水下航行器动态海流路径规划能耗

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    基于非线性规划的X舵AUV容错控制

    陈莺
    345-353页
    查看更多>>摘要：为了充分发挥X舵自主水下航行器(AUV)的容错能力,提出一种面向舵故障的AUV容错运动控制算法,并将其部署在一种X舵AUV原型上.容错运动控制算法由动力学控制和控制分配两部分组成.其中,动力学控制中多闭环增量反馈控制算法的引入可以使输出的虚拟舵角指令平缓且平滑;控制分配算法通过求解以分配误差和控制输出最小化为优化目标,以舵故障、舵角饱和以及其他物理限制为约束条件的非线性规划问题,实现了虚拟舵角向X舵执行机构控制输入的转换,且赋予了X舵AUV容错运动能力.现场试验结果表明,所提出的容错运动控制算法产生的舵角指令是平滑的,且X舵AUV在舵故障后仍保持一定的航行控制能力,这对设计应用于X舵AUV的容错操舵系统具有一定的指导意义.

    自主水下航行器X舵控制分配容错控制非线性规划

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    基于主被动联合工作声呐探测信息的UKF目标运动要素解算方法

    张洪瑞苏骏李谦李斌...
    354-361页
    查看更多>>摘要：目标运动要素作为水下作战的重要信息,其解算结果会对目标命中概率产生较大影响,进而影响打击决策.目前传统的水面舰反潜目标运动要素解算方法信息来源为主动声呐.由于主动声呐采用固定送数周期,在连续跟踪过程部分时间段目标信息存在空隙,导致目标运动要素解算结果误差大、收敛速度慢.为了更加快速、准确地获得目标运动要素,文中将被动声呐观测信息加入到滤波过程中,使用无迹卡尔曼滤波方法对只采用主动声呐探测信息方式及主被动声呐联合探测信息方式进行仿真研究,并对结果进行对比分析.仿真结果表明,在其他条件相同的情况下,与传统方法相比,文中方法可明显提高收敛精度和速度,使速度解算精度平均提升 33.55%,方位角解算精度平均提升 38.99%,航向解算精度平均提升 35.29%,验证了该方法的有效性.

    水下作战目标运动要素无迹卡尔曼滤波主动声呐被动声呐

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