摘要:

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摘要:随着智慧海洋的不断发展，海洋研究中海洋信息的可靠获取、高速传输和高效处理越来越重要。为此，考虑一个面向智慧海洋的多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）探测通信一体化系统，在同一平台上共享相同的频谱资源来同时实现水下目标探测与通信。首先，对基于通信信号以及基于通信和探测信号叠加的 2 种一体化波形构成方法进行研究，在满足总功率及通信用户信干噪比需求的约束下，最小化 MIMO 探测发射波束图匹配误差和互相关图。然后，针对建立的 2 种波束成形设计问题，将其转化为二次半定规划问题并采用半正定松弛算法进行求解，得到探测通信一体化波束成形矩阵。最后，仿真结果验证了 MIMO 探测通信一体化波束成形设计的可行性。

摘要:单机动平台基于时差定位（TDOA）对水下目标定位时，观测平台的航行轨迹对定位精度有很大影响。 针对如何规划航路并提升定位精度的问题，提出了一种基于改进动态窗口法（DWA）的单平台航路规划方法。在传统 DWA 算法的评价函数中引入了以水平精度因子（HDOP）最小化为准则设计的定位精度评价子函数。同时考虑到航向角和定位精度评价子函数的权重与观测平台到目标的距离有关，优化了航向角和定位精度评价子函数的权重系数，使其可以动态调整。仿真结果表明：改进 DWA 算法规划的航路能够在避开障碍物的同时提高定位精度。

摘要:AUV 等无人装备研制过程中如何选择合适的多波束测深系统以满足特定作业场景需求是工程技术人员关心的问题之一。从多波束测深声呐系统与 AUV 等无人系统的匹配角度出发，采用混响背景下的主动声呐方程建立了不同工作频率多波束作用距离计算评估方法，对 100 kHz~500 kHz 的多波束测深声呐作用距离进行了计算对比。在此基础上，采用线性调频、FFT 波束形成、脉冲压缩、样条插值扩充目标角度、Rife 算法优化角度估计技术，建立了多波束测深声呐的成像仿真方法，并通过直线地形、台阶地形对多波束测深声呐的成像特点和测深分辨率进行了分析。主要结论：1）建立了一种多波束作用距离评估的方法，可用于指导无人装备用多波束测深声呐频率参数的选型；2）建立的多波束测深声呐仿真办法可以帮助工程技术人员更直观地理解多波束测深声呐的成像特点；3）通过仿真分析了 CW 信号与线性调频信号下的距离分辨率，可用于指导波束测深作业时的高度、信号参数设置。

摘要:无人机编队具有广泛的应用价值和发展前景，然而，无人机动力学模型的非线性和耦合性，以及实际应用中的不确定性限制了其应用。为了解决模型不精确问题，提出了一种数据驱动的自适应动态编程 （ADP）最优编队控制器设计方法。该方法结合了分布式一致性和线性二次方相关理论。首先，通过建立虚拟领航–跟随者模型，可以将四旋翼无人机的复杂非线性动力学模型简化为 4 个线性子系统，并解耦它们的相互影响；接下来，针对每个子系统设计编队控制器；随后应用李雅普诺夫理论对算法进行稳定性分析；最后通过仿真，验证了所提算法的稳定性和有效性。

摘要:针对含有模型参数不确定性、外界干扰与抖振现象的无人船编队问题，提出了一种基于扰动观测器的非奇异模糊终端滑模编队控制方法。首先，将领航者–跟随者与人工势场法相结合，获得无人船的编队构型并保证无碰撞现象；其次，基于 Lyapunov 能量函数设计出模糊控制规则，消除了控制器中的抖振问题； 进而，提出了一种扰动观测器来补偿未知动态和外界干扰，增强了系统的鲁棒性和稳定性。通过理论分析和仿真结果验证了所提控制方法的有效性。基于所设计的编队控制方法，无人船最终可形成期望的编队构型。

摘要:声学多普勒测速计程仪（DVL）是利用多普勒效应研制的一种为水面、水下载体提供速度信息并计量航程的自主导航设备。对 DVL 的发展现状进行了分析，对美国 Teledyne RDI 公司目前在产的 4 款 DVL 系列化产品特征和性能进行了阐述。针对当前研究的关键技术难点，如大深度多普勒计程仪体积受限、水面航船空化造成能量衰减导致作用距离降低、航船姿态摇摆和安装误差、非典型海底地形等因素导致解算错误等问题进行了分析，从工程实用角度展望并分析了未来的研究发展趋势及面临的挑战，为高精度 DVL 产品的设计提供了有益参考。

摘要:卫星的通信导航定位是现代海洋环境立体观探测平台不可或缺的重要组成部分。基于北斗三号卫星全球导航通信融合技术特点，结合全域海洋环境探测任务背景，以站位国家海洋战略发展和工程集成现实的双向视角，剖析北斗三号功能、性能特性及在海洋环境立体观探测领域的应用需求；立足终端，重点从形态、方案、 指标 3 个方面探讨北斗三号导通一体模组与海洋环境观探测无人平台嵌入式、模块化综合集成方案的实现。

摘要:水声网络已在海洋信息立体化获取、传输、感知领域中得到广泛研究和应用，水声网络节点的位置是水声网络协议设计、多样化应用中常常需要的重要信息。依托全球定位系统定位、采用常规水声定位技术获取水声网络节点位置等解决方案存在着无法直接水下应用、多节点需多次定位效率低、需要精确时间同步等问题。提出一种水声组网定位一体化方案，该方案利用水声网络运行过程中网络节点互联互通进行的交互可以直接通过应答测距方式进行节点位置解算，从而实现在不影响网络通信的情况下，无需精确同步的通信定位一体化功能。给出了系统组网通信、测距、定位、误差校正等核心环节的设计过程，设计了一套小规模水声网络通信定位试验系统，并开展湖试试验。湖试试验结果初步表明了该系统组网、定位一体化的有效性。

摘要:俄乌战争引人关注，尤其是海战领域双方的实战对抗对世界各国海军建设有重要的参考价值。 简述了俄乌海战概况，重点剖析了蛇岛攻防战、“莫斯科”号巡洋舰被击沉、塞瓦斯托波尔港遇袭等典型战例的作战过程及关键致胜因素。分析了俄海军作战不利的经验教训及乌海军在体系支撑下获得的局部战场优势， 并由此得到我海军装备发展的启示。

摘要:为研究航行体对十字形降落伞流场和阻力性能的影响，基于 Realizable k–ε 模型采用 PISO 算法开展了十字形降落伞–航行体系统的非定常绕流数值计算，得到了详细的流场计算结果。研究了不同拖曳比下十字形降落伞–航行体系统的流场分布规律与降落伞衣及航行体的气动特性变化，结果表明：当拖曳比 λ≤2 时， 航行体和降落伞衣形成闭式流动，降落伞衣阻力损失严重；当拖曳比 λ＞2 时，航行体尾流区的压力恢复，降落伞衣底部形成稳定的正压区，流动形式由闭式转化为开式，拖曳比 λ 最大时的压差 Δp 相较拖曳比最小时的压差增加 12%，降落伞衣阻力恢复，阻力波动减小；当拖曳比 λ=4 时，降落伞与航行体的阻力分别增加 1.8%、 25%。结果显示十字形降落伞–航行体系统的流场和压力分布更为对称，且气动特性处于最佳状态。

摘要:水下光通信具有高数据速率、低链路延迟等优势，但水体浑浊、对准困难等原因限制了其应用， 声通信则因具有互补性可被用于组成声、光混合通信系统。但考虑到声、光信号不同传播特性，常规上此类声、光混合通信系统均采用声、光用独立调制、解调的方式实现，造成较高的硬件系统开销。因此，提出了近程水下声光一体化高速通信方案，该方案采用 PPM 调制方式，基于同一套调制、解调模块以一体化的方式支持声、光 2 种通信链路，通过声、光 2 种通信模式的一体化实现，以更低的系统硬件实现复杂度提供具有更好的指向特性、水质、环境噪声适应性的近距高速链路。经水池实验验证：该系统在近程通信时，声、光通信链路均可实现 1 Mbps 数据速率的无误码通信。

摘要:水中未爆弹危害极大，航空磁探因探测效率高的优势，常用于水中未爆弹的探测。飞机干扰磁场的存在限制了航空磁探的发展。传统的 T-L 模型待求参数间具有很强的复共线性，难以满足高精度磁补偿的要求，而神经网络算法具有容错率高、求解精度高的特点。首先使用 BP 神经网络建立干扰磁场的数学模型； 随后，通过仿真生成干扰磁场以及未爆弹目标磁场信号对算法进行验证；最后，利用四旋翼无人机平台进行目标探测试验，补偿改善比超过 20。试验结果表明，算法可以用于提高平台对水下目标探测的精度。

摘要:面向数字式、小体积的磁场传感器应用需求，现有的感应式磁场传感器普遍存在硬件电路复杂， 数字化需要使用模数转换器件，难以实现小型化的问题，需探索一种新原理磁场传感器。因此，提出了一种基于自激振荡磁感应技术的磁场传感器，该传感器测量原理基于激励电压占空比与被测磁场的线性关系。与其他磁场传感器相比较，提出的磁场传感器输出为占空比形式，不需要额外的滤波电路和模数转换电路，硬件电路较为简单，因此有利于实现数字化和小型化。同时，分析了自激振荡产生过程，建立了激励电压占空比与被测磁场的理论方程；制作了原理样机，验证了基于自激振荡磁感应技术的传感器实现的可行性。结果表明，在开环条件下，±100 000 nT 量程下传感器的线性度在 0.98%。

摘要:以小型水下无人航行器（UUV）为研究对象，研究旨在探讨和分析关键参数变化对 UUV 下潜过程的影响，并采用控制变量法来研究单一因素对 UUV 下潜过程的影响。研究结果表明：在 UUV 行进过程中， 水流对舵翼产生升力，从而产生扭矩促使其下潜。因此，在 UUV 下潜时，姿态应尽量平稳，且俯仰角和下潜深度不宜过大。为了确保 UUV 在逆流和复杂环境下成功下潜，要求在保留一定余量的基础上，尽可能减小舵板舵角和螺旋桨转速。