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超疏水表面在水下可以束缚气膜层,把部分固液接触界面转变为气液接触界面,并在气液界面上产生速度滑移以减小流动阻力,是一种新型高效减阻方法。从超疏水表面润湿特性出发,重点总结了超疏水表面水下减阻研究现状,分析了超疏水表面气液界面稳定维持的主要技术途径。最后,给出了提升气液界面稳定性的潜在突破方法,可为超疏水表面水下减阻技术的发展提供借鉴。 相似文献
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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。 相似文献
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针对无人水下航行器维修保障难度大、成本高的问题,论述了 PHM 技术在无人水下航行器的系统级、分系统级、设备级的应用问题,提出了一套适用于无人水下航行器机载、岸基故障预测与健康管理(PHM) 系统框架结构。分析了其中的关键技术,在此基础上进行了无人水下航行器 PHM 数据流结构设计。最后,以 PHM 技术工程应用为线索,提出了无人水下航行器 PHM 总体集成技术方案。 相似文献
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王松 《数字海洋与水下攻防》2022,5(3):260-265
随着海军无人作战平台技术的快速发展,各种武器系统的智能化和无人化是必然的趋势。无人水下航行器将是未来作战最重要的装备,其集成了探测、导航、定位、能源、推进、新材料、新工艺以及智能控制等高科技,可充当现代海战的力量倍增器,提升体系作战能力。由于反水雷作业的危险性,将无人水下航行器与反水雷技术相结合,是未来反水雷的重要发展方向。 相似文献
5.
固化的游动策略导致仿生航行器难以在变化的水下环境中保持高效率运动,以仿蝠鲼航行器为研究对象,提出了基于深度强化学习的仿生航行器胸鳍摆动智能控制方法,实现了航行器对高效摆动规律的自适应控制和优化。仿真示例表明：与初始给定的游动策略相比,优化后的游动策略在航行速度上提升了 14.46%,在游动能效上提升了 24.48%,从而验证了该方法在仿生航行器游动规律自适应控制与优化设计中的有效性。 相似文献
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针对自主水下航行器在水下航行中的姿态控制问题,采用经典控制律的数学模型,依据总体参数和流体动力参数,代入到下航行器纵向运动微分方程组中,通过MATLAB自编程序运用龙格库塔法求解此微分方程组,并将经典控制方程(算法)引入到微分方程组的求解当中,其仿真分析结果验证和支持了自主水下航行器的湖上试验,为某自主水下航行器项目实... 相似文献
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水声通信和测距能力是实现水下航行器准确定位的重要技术手段。当前基于水声定位的方法主要有利用测距和测向功能的水声定位技术以及水声测距辅助导航技术,二者的系统物理复杂度都比较高。本文提出了一种基于单水声信标距离量测的匹配定位方法,航行器在水声信标测距覆盖范围内,利用航行过程中多次测距信息构建测距圆序列形成位置约束,基于航位推算导航信息,将航行器在连续测距时间段内的相对航迹在圆序列上进行最优匹配,从而获得位置估计,通过对测距误差进行补偿可进一步提升定位精度。本方法所需物理系统结构复杂度低、可操作性强,仿真实验表明,该方法可以独立实现较高精度的定位。 相似文献
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凸体作为水下航行器表面的一种常见附体结构,其产生的涡流噪声对搭载在水下航行器上的声学仪器的信号精度有非常重要的影响。在马赫数为0.004 8条件下,采用LES-Lighthill等效声源法对三维方形凸体的流场及声场进行仿真,形象地再现了凸体周围涡旋运动变化规律,分析了涡流流动机制及辐射噪声特征。通过正交试验设计,以噪声最小为目标,优化了三维方形凸体结构参数。研究成果为水下航行器附体结构的设计提供了依据。 相似文献
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混合驱动自主潜航器融合了自主潜航器机动灵活和水下滑翔机续航能力强的优点,针对自身携带能源有限的问题,对在两种工作模式下如何实现最大航行距离进行了研究.从航行过程中的能源消耗入手,得出航行距离与速度、电子设备功率等的关系,通过理论分析和仿真手段得出最大续航能力的实现方法.在螺旋桨驱动模式下,当以经济航速航行时,可以达到最大航行距离;在浮力驱动模式下,当以最大滑翔效率航行时,水平方向上的滑翔距离最大,并且水平方向上的滑翔距离随着剖面深度的增大而增大,当剖面深度大到一定程度之后,最大滑翔距离趋于恒定.该研究方法可为类似水下航行器电源管理系统的能源分配提供参考,也可为航行器外形的设计和传感器的选型提供理论指导. 相似文献
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无人潜航器是水下智能化作战技术的重要突破口,然而目前其自主能力不足,无法支持水下无人自主作战。针对该问题,提出了一种基于有限状态机和行为树的无人潜航器交战行为分层建模方法,面向无人潜航器打击目标任务,设计行为模型框架与交战行为模型。该模型结合了有限状态机和行为树的优点,具有高解耦性、结构精简、易于修改与复用的特点,能够支撑无人航行器交战行为的定制化开发,并进一步根据任务剖面形成任务清单,支持无人航行器智能化作战。 相似文献
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This paper provides an overview of a bioinspired delay stall propulsor (BDSP) concept that employs delayed stall unsteady lift enhancement to increase the lift on propeller blades without adding any complexity to the propulsor. This BDSP concept can provide greatly increased propeller thrust for a given propeller diameter, leading to both increased speed and/or maneuverability. Alternately, this technology offers reduced radiated noise while maintaining current thrust levels through reduction in both propulsor rotation speed and acoustic cancellation. Preliminary two-dimensional simulations have shown a potential 36% reduction in rotational speed at constant thrust, leading to an estimated 4-dB reduction in the total radiated acoustic power. It is believed that the BDSP concept will be simple to manufacture, rugged, and easy to retrofit into existing marine propulsors. This technology has direct application to torpedoes, unmanned underwater vehicles, maneuvering thrusters, submarines, and other propeller-driven devices. 相似文献
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水下滑翔机是一种浮力驱动的无人水下自治观探测平台, 具有持续性、鲁棒性、自主性等特点, 是构建海洋观测技术体系重要的水下航行器之一。文章从水下滑翔机发展历程、运行方式和专用传感器展开, 基于国内外海洋学文献综述研究, 重点对水下滑翔机在典型海洋现象观测应用方面进行总结。水下滑翔机的运行稳定性、长时续, 观测高分辨率、低成本的特点, 满足了对海洋中尺度涡、内波、湍流、环流/边界流和锋面的长时间、精细化立体观测要求; 鲁棒性、自主性的特点使其能够适应台风过境、地震、原油泄漏前后等紧急恶劣海洋状况的监测; 运行平稳、低噪声的特点使其成为声学监测与探测的良好平台。对比分析国内外的水下滑翔机(组网)应用状况可以发现, 国内水下滑翔机在传感器、数据处理和组网技术方面都需要进一步完善。最后总结并展望了国内外水下滑翔机面向海洋现象观测的应用。 相似文献
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水声通信及组网的现状和展望 总被引：1，自引：0，他引：1
水声通信是海洋中无线信息传输的主要技术手段。水声通信技术在海洋环境监测、水下航行器/载人潜水器作业等方面有着广泛应用。同时,水声信道传输状态多变、海洋作业环境恶劣,对通信算法和设备可靠性有较高要求,水声通信及组网成为目前的研究热点。文中面向海洋环境监测领域,从水声通信物理层技术、网络技术及组网应用等方面进行介绍,并对未来技术趋势进行展望。 相似文献
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Cochard N. Lacoume J.L. Arzelies P. Gabillet Y. 《Oceanic Engineering, IEEE Journal of》2000,25(4):516-522
The range capability of underwater acoustic equipment installed onboard underwater vehicles is limited by the noise generated by propellers, hydraulic pumps.... Measuring this noise at sea is quite expensive. Here is described a procedure allowing the measurement of the radiated noise in test tanks. This method is derived from techniques previously developed in aerial acoustics and in electromagnetism 相似文献
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The multiple autonomous underwater vehicles (AUV) sailing in a specific configuration can reduce resistance if properly using the hydrodynamic interactions. This paper investigated the resistance characteristics of a multi-AUV system with both experimental and numerical approaches. A center-beam-support bar structure was designed to conduct the experiment. Validation of our numerical method was carried out by comparing with the experimental data. Parametric studies were then performed on the distance, the speed and the number of AUVs. The numerical results showed that SST-transition model is more suitable for simulating the multi-AUV system at Reynolds numbers (Re) ranging from 2.46 × 106 to 6.69 × 106. At Re = 6.14 × 106, the largest reduction of resistance can be 35.14% at d/L = 0. In the meantime, there appears some undesirable interference area between d/L = 0.042 and d/L = 0.063 where the total resistance of the fleet increases sharply. Apart from that, higher reduction of resistance can be expected with the increase of the speed and the number of AUVs. 相似文献
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海洋水下设施生物污损及其控制技术研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
随着经济和社会的发展,以及我国海洋强国战略的实施,海洋水下设施不断投入使用,严苛的海洋环境使得生物污损问题凸显。生物污损会对海洋水下设施功能造成严重的危害,缩短其服役期,影响其正常运行。因此,需要采取有效的防护措施,抑制或减少生物污损,实现海洋水下设施的有效运行。本文综述了海洋生物污损及其形成过程,总结了生物污损对海洋水下设施的危害,概述了几种我国沿海发现的典型污损生物,总结了目前采用的生物污损控制技术或解决方案,并讨论了近年来新型防污策略的发展及生物污损控制技术未来的发展方向。 相似文献
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水下视频可直观记录和反映海洋牧场生物资源的现状和变动,目前亟待开展基于图像的海洋牧场生物识别分类方法研究,以充分发挥图像处理技术在海洋牧场生物群落监测领域的应用潜力。利用采集自我国北方烟威地区包含鱼礁、藻床和泥沙三种图像背景的水下视频,开展了图像增强、图像分类数据集的建立和3种分类模型的应用。对比了基于绿通道的色彩补偿和限制对比度的自适应直方图均衡等方法在海洋牧场水下图像增强上的效果。建立了北方海洋牧场常见岩礁生物图像分类数据集,包括花鲈(Lateolabraxjaponicus)、(Lizahaematocheilus)、许氏平鲉(Sebastes schlegelii)等鱼类11种、棘皮类3种和蟹类1种,共23 211张图像。基于飞桨深度学习框架和PaddleX全流程开发工具,选择AlexNet、MobileNetV3和ResNet50三种图像分类卷积神经网络进行迁移学习,并分别验证了其在含噪音水下图像上的鲁棒性。结果表明,三种模型在测试集的类准确率分别达到96.64%、94.75%和99.23%,其中ResNet50模型在含有高斯噪音的图像集验证具有更好的鲁棒性。综之,基于深度学习的计算机视觉技术在我国海洋牧场生物群落监测中具有较大应用潜力,可为我国海洋牧场监测和管理提供新的思路和方法。 相似文献
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以海豚、海狮、鲸等为代表的海洋动物具有发达的大脑,具备天生的潜水和超声波定位等卓越本领。利用海洋动物的这些特性及通过训练养成的反射动作,可以完成人类或水下航行器无法完成或难以完成的任务。海洋动物行为控制技术则是实现.上述功能的关键。通过对国外海洋动物部队及海洋动物行为控制技术的研究,从运动行为、条件反射和神经类型等方面分析了海洋动物行为控制技术的基本机理。在此基础上,分析了操作性条件反射和人工电刺激等两种主要的行为控制方法,提出了海洋动物行为控制技术的未来可能应用方向。研究表明,以正强化为主导的操作性条件反射方法在各国海洋动物控制实践中占据主要地位,而人工电刺激方法的研究则稍显迟滞且成功的应用实例较少。可以预见,海洋动物行为控制技术在未来的海洋争夺中必将发挥越来越重要的作用。 相似文献
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基于多波束探测获得的高精度海底地形数据,通过对水下地形进行设色纹理渲染生成地形和纹理数据集,以三维建模软件Multigen Creator和Terra Vista为主要工具,采用细节层次LOD(Levels of Detail)技术和虚拟纹理映射技术,建立起视景仿真领域通用的OpenFlight数据格式的三维地形数据库模型。利用交互式三维可视化分析软件Vega Prime可以真实直观地反映海底地形环境,实现了海底地形的三维可视化与漫游,可以更直观地表现和解译水下地形数据。虚拟现实技术为海洋测量数据的三维可视化展示方面提供了新的技术途径,在水下目标分析、航行保障和水下AUV、ROV安全保障中具有良好的应用前景。 相似文献