摘要:

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摘要:水陆两栖平台是一种既可以在陆上行驶又可以在水中航行的特种装备，在军事和民用领域具有广泛的应用前景。随着近年新域新质无人化装备的深化和智能化技术的发展，水陆两栖无人平台成为世界强国竞争发展的新高地。回顾并分析了近年水陆两栖无人平台及其关键技术的研究进展，根据推进模式将水陆两栖无人平台分为轮/履式水陆两栖无人平台、复合式水陆两栖无人平台和仿生式水陆两栖无人平台 3 大类， 按照分类归纳了水陆两栖无人平台的典型样机及其参数。梳理了未来水陆两栖无人平台发展的关键技术，为开展水陆两栖无人平台的研究提供借鉴。

摘要:掌握衡重参数对水下航行体机动特性影响对结构布局与总体方案设计极有帮助。针对铅垂面机动问题，建立了经过试验验证的回转外形航行体水下运动动力学模型，获得了不同衡重参数匹配关系下的机动弹道特性，分析了衡重参数及控制策略对机动性能的影响规律。研究发现，综合考虑机动方向等因素利用重力矩增大可用舵角是改善机动特性的关键。对铅垂面内向上机动，使质心位于浮心后方较远处，配合短时无控策略能够显著提升机动性能。

摘要:控制圆柱体或翼型的行波壁会抑制大规模的分离流动，进而减少阻力。鱼类在游动过程中经常出现行波壁，而行波壁对鱼类游动性能的影响机制尚不清楚。以金枪鱼游动为基础，耦合行波壁，采用锐利界面浸没边界法(IBM)解决摆动过程带来的大变形运动边界问题。结果表明：行波壁的出现改变了金枪鱼体后涡的形成和发展，进而改变了摩擦阻力和压差阻力的分布；耦合行波壁使得摩擦阻力的波动幅值增加，压差阻力有所减小，从而降低了金枪鱼游动过程的阻力。研究的行波壁减阻机制可应用于提高仿生机器鱼的性能，随着智能材料的发展，该机制将在仿生机器鱼的研制中体现其现实意义。

摘要:为改善传统滑行艇在波浪环境中耐波性问题，提出了一种兼具快速性与耐波性的变结构滑行艇， 通过收放两侧片体实现滑单体形态与三体形态之间自由转换。为分析片体在斜浪航行中的减摇效果，采用数值方法对滑行艇 2 种形态在斜浪航行中的耐波性进行对比分析，结果表明：片体能够起到减横横摇作用，且其减横摇效果在单体形态的共振区域内最明显，在 β_w=60°时，片体最多能减少 70.45%的横摇幅值。

摘要:为了研究高速射弹小角度入水空泡发展与弹道特性，开展了入水角度为 20°时的高速入水试验研究。高速射弹由空气炮加速获得入水初速，利用高速摄像实现对入水空泡形态的记录，由内测单元记录射弹入水过程的运动参数。试验发现入水初期形成了光滑透明的空泡，射弹以超空泡状态近直线弹道运动；由于横滚角速度和俯仰角速度的存在，射弹入水后形成了尾拍+旋转滑水耦合运动特征。基于 VOF 多相流模型和空化模型，结合动网格技术，对试验工况进行数值仿真。结果表明：仿真获得的空泡形态、弹道特性与试验结果吻合度高，该方法可有效预报入水弹道。

摘要:以X 舵智能水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)为研究对象，提出了一种改进 Super-Twisting 滑模与非线性干扰观测器结合的 AUV 控制方法。首先，对 AUV 进行了运动学、动力学以及 X 舵分配进行了建模；之后，按照 Super-Twisting 理论设计了 AUV 控制器；然后，考虑到原算法中符号函数引起的控制输出抖振现象，提出了基于 Sigmoid 函数的改进 Super-Twisting 控制器，考虑到未建模动态以及外部环境干扰，设计了非线性干扰观测器对集总干扰进行补偿；最后，通过仿真验证了所提控制器的有效性。仿真表明，在干扰影响条件下，所提方法能够在大幅降低输出抖振并保证良好的控制精度。

摘要:国内外许多研究超空泡的论文中，经常会引用 PARYSHEV 的滑行力模型，但是在引用时会出现 2 个现象：1)引用的模型虽然在数学形式上基本相同，但是在细节上有各种变体，其中一些是符号抄错的数学表达式，也被误认为是一种新模型；2)看到 PARYSHEV 模型的数学形式中仅包含航行体尾部最后截面的参数，因此误认为 PARYSHEV 模型只研究了尾部截面的受力而没有考虑全部浸湿面上的受力。显然，如果在 PARYSHEV 模型的“误解”基础上开展对弹道、稳定性及控制方法等研究，就有可能包含从“误解”而得到的“新发现”，导致对超空泡的研究带来弯路。为了澄清 PARYSHEV 模型的关键点及其物理意义，对 PARYSHEV 等学者的研究思路进行了梳理，以一种较易理解的简洁方式，推导了定常滑行力的解析表达式，并直接给出了对飞溅水花的修正，最后指出了模型的改进方向。

摘要:针对水下大型航行体的小样本远场低频特征提取与鉴别问题，从 3 个方面综述了目前国内外小样本低频特征提取与鉴别的传统方法和智能方法。时频域单独、时频域结合和视听感官特征提取的传统方法需要一定的先验知识与假设，易受环境干扰；专家系统、统计类方法和 BP 神经网络等早期的智能方法存在可移植性差、学习能力差、上限低、梯度消失等问题；深度置信网络(DBN)、卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)、自编码器(AE)神经网络、生成对抗网络(GAN)、迁移学习深度网络等深度智能方法对先验知识依赖度低，可以提取深度不变特征，较其他方法更稳定，识别精度更高，但是也存在依赖数据量、可解释性不足的缺点。未来，传统方法与智能方法更深度的互补融合有望减少当前方法对数据量的依赖，提高深度特征的可解释性。

摘要:鱼雷打靶试验对评价武器系统对目标的打击性能具有重要意义。水动力参数是模拟鱼雷水下运动轨迹、预报鱼雷打靶落点的关键参数。随着现代 CFD 技术的发展，采用数值方法获取水动力参数，提高了轨迹预报精度，但计算效率不高，不利于多工况下鱼雷打靶预报。首先，基于刚体动量和动量矩定理建立了鱼雷的水下运动方程组，运用 4 阶龙格–库塔(Runge-Kuta)法对运动方程组进行数值求解，对鱼雷水下轨迹进行模拟，从而获取鱼雷打靶性能。其次，提出了基于遗传算法的近似模型(GA-BP)和自适应遗传算法优化的近似模型(AGA-BP)模拟鱼雷水下打靶落点，对鱼雷打靶性能进行快速预报。通过仿真和数据对比，结果表明：AGA-BP 预测模型相对于 BP 预测模型更稳定、GA-BP 预测模型收敛速度更快，实现对鱼雷水下打靶快速预报。

摘要:近年来，非线性能量阱(NES)以其宽频减振、鲁棒性好等优点被广泛应用于隔振抗冲领域。 针对船舶隔振装置受到冲击载荷作用，建立了具有非线性能量阱的双层隔振系统动力学模型。利用三折线冲击谱来模拟基座受到的冲击波，并通过 Runge-Kutta 法计算系统的瞬态响应。通过能量分析法讨论了非线性刚度、阻尼系数、附加质量对设备的抗冲击效果的影响。计算结果表明：非线性能量阱性能良好，在最优参数范围内，可显著降低设备的冲击能量，控制残余振动。

摘要:提出了求解近水面有限长谐振动圆柱远场声学特性的解析方法。首先，基于镜像原理，以假定虚源模拟自由液面影响；再结合 Graf 加法定理，将虚、实源各声压项进行合并；声压转换到波数域后，将得到其简洁显示表达式；最后，重要指标——远场辐射声压则利用稳相法进行求取。针对不同声学成分的分类形式，建立了对应计算模型，模型可用于深入研究自由液面影响及结构表面互散射机理。研究结果表明：自由液面的影响可归纳总结为类偶极子效应，且该效应对辐射声与散射声的计算结果均有显著影响，但二者除相似传播规律外还存在不可忽视的相位差；散射声压随散射次数增大将以固定倍率衰减，且衰减速率与圆柱壳浸没深度成正比，但与壳体表面谐振动激励频率成反比。

摘要:为了水下探测和声对抗，舰艇艏部舱室通常安装主动声呐设备，声呐发射声波经由透声窗向外传播，因此，开展透声窗声学特性的相关研究具有重大现实意义。为解决实际工程中透声窗透声性能计算较困难这一问题，一种用于快速预报透声窗的遮挡损失的解析–数值混合方法被提出。该方法用球谐波展开法和叠加原理求解阵列活塞声源声场，得到声激励下透声窗模型表面的声压和法向振速，进而利用 COMSOL 的 Kirchhoff-Helmholtz 模块通过再辐射的方法求解模型的遮挡损失。最后，建立了一个二维透声窗模型，分别采用解析–数值混合方法和纯有限元法计算了其全方位的遮挡损失，验证了该方法的准确性、有效性。

摘要:由于受到复杂水声信道影响，侧扫声呐生成图像一般存在分辨率低、细节模糊等问题，这给基于侧扫声呐图像的小目标检测与识别过程带来了一定难度。常见的图像超分辨率处理算法大致可以分为插值算法、稀疏表示的重建算法等。传统插值算法存在图像边缘模糊、细节不清楚的问题，因此提出了一种改进型超分辨率生成对抗网络(SRGAN)结构。该结构可在保留图像中的小目标细节的基础上提升细节特征显示度，并且可使目标边缘更加清晰，可为后续的小目标检测和识别在一定程度上提供技术支持。

摘要:目前鱼雷武器仍是水面舰艇在未来战场上的主要威胁之一，而鱼雷位置信息的获取对鱼雷防御具有至关重要的作用。随着声呐探测系统性能不断提升，舰壳和拖曳式声呐也可在较远距离上探测到来袭鱼雷方位信息，因此基于双声呐测向信息可以对鱼雷位置进行交叉定位。通过建立典型测量误差下的误差空间分布模型，仿真分析了常规交叉定位算法目标定位误差空间分布情况。针对测向方位这一主要定位误差影响因素，提出了基于测向方位滤波的交叉定位算法。动态场景下的仿真结果表明：该算法可以有效提高鱼雷目标定位精度。该研究可为利用单舰双声呐系统对鱼雷目标进行定位提供依据。

摘要:反鱼雷鱼雷(Anti-torpedo torpedo，ATT)作为一种可主动搜索并拦截多种制导类型来袭鱼雷的硬杀伤武器，毁伤概率高，成为各国水下防御的重要发展方向。在介绍现有鱼雷制导类型和各种鱼雷防御手段特点的基础上，指出了 ATT 武器的优势，整理了国外 ATT 武器发展现状，详述各国 ATT 武器的发展历程和基本特点。最后，对 ATT 武器的作战使用开展研究，仿真分析不同条件下 ATT 对来袭鱼雷的拦截概率，为开展 ATT 武器研制及其作战使用研究提供支撑。

摘要:在水下设备的设计过程中，往往需要根据不同的水深执行相应的动作或参与不同的运算处理。 提出一种数字深度传感器的设计和微分式标定方法，采用新华龙 24 位高精度模数混合处理器作为信号处理单元，对压力应变片的模拟量进行采集标定和变送，最终输出结果为数字信号传输。详细介绍了该数字式深度传感器的设计原理和标定方法，通过与以往该类别传感器实验对比以及在实际使用中充分验证，体现了该传感器精度高和抗干扰能力强的特点，具有工程应用价值。