摘要:

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摘要:水下同步定位与地图构建（SLAM）技术是水下机器人探索未知区域的重要手段，在复杂海洋环境中广泛应用。水下 SLAM 主要分为 3 种主流技术：前视声呐 SLAM、水下光学 SLAM 及基于测深信息的 SLAM。首先，对这些技术在海底地形测绘和深海资源勘探中的应用进行了总结，不同的技术显示出不同的适用性和准确性，其中多波束声呐技术因其高分辨率和大范围覆盖能力，在大规模海底地图构建中展现了优越性。然后，总结了人工智能技术等关键技术在处理复杂海底数据中的应用，例如通过神经网络优化的数据处理提高了地图构建的效率和精度。最后，对未来的 SLAM 技术进行了展望，未来通过算法优化和硬件发展， 进一步提升数据处理速度和降低能耗。

摘要:水空跨介质航行器凭借其能够在水下和空中 2 种介质中航行的特性，在近几年一直保持着很高的研究热度。跨介质航行器在军用和民用领域的应用前景均非常广阔，不仅能够完成水下侦察、探测等工作， 还能实现高速巡航和隐蔽突防。该类航行器需要自主完成出入水过程，故以一些能够穿越水气界面并在 2 种介质中行动的动物为研究对象展开的仿生研究也成为了持续关注的焦点。由于柔性材料更符合自然界中一些生物的身体构造，且柔性机翼的设计有助于解决采用刚性机翼时出现的一些问题，柔性翼仿生跨介质航行器有着广阔的研究前景。简要介绍了目前国内外已有的刚性翼跨介质航行器，重点介绍柔性翼仿生水空跨介质航行器的研究成果，并探讨目前柔性翼仿生水空跨介质航行器研制过程中可能出现的难点。

摘要:针对海底复杂地形地貌场景，以及自主水下潜器（Autonomous Underwater Vehicle，AUV）航行时存在扰动，搭载大量程侧扫声呐设备进行广域快速搜探时，采集的侧扫声呐数据在生成图像时，存在严重的瀑布图畸变、增益失衡、亮暗不均的问题，难以直观呈现海底地形地貌。结合侧扫声呐成像原理、侧扫声呐设备特点、AUV 运动传感信息、图像处理方法，提出融合运动特性与海底基线提取的畸变校正方法、融合侧扫声呐设备特性的垂向增益校正方法、自适应直方图均衡的亮度校正方法。实验表明，所述方法可清晰呈现地形地貌信息。

摘要:水下移动对接是无人水下航行器（UUV）回收的重要发展方向，它对坞站的集成化设计、水动力设计等有较高要求。为进一步研究 UUV 移动坞站回收技术，提出一种水面船有缆拖曳式坞站结构，进行紧凑型布置设计与稳态流体性能评估，并结合现有 UUV，通过湖试验证了 2 kn 拖曳航速下的坞站姿态特性与对接性能，最终对接成功率达 80%。结果表明，该方案具有较高的可行性，其研究成果对水下移动对接技术研究具有一定借鉴意义。

摘要:在深水海管监测中，特别是对于海管着泥点定位和管线屈曲的监测，现有采用 ROV（Romotely Operated Vehicle）搭配多功能作业母船的监测技术方案存在监测成本高，船舶交叉作业风险高等缺点。提出一种具备扁平体构型、多推进器布置的新型混合式水下机器人 ARV（Autonomous Remotely Vehicle）。该 ARV 兼顾了 AUV（Autonomous Underwater Vehicle）智能性和 ROV 实时传输特点，可以满足海管铺设过程中自主性和实时监测的需求。根据设计目标和任务要求，采用模块化设计思想，完成了 ARV 的总体设计，并着重给出了艇型、耐压舱、推进系统以及控制系统的设计方案。为验证 ARV 的运动控制性能，在水池深水池进行试验测试，完成 ARV 定深、定向、定速控制实验，并模拟实际海管铺设过程完成了海管着泥点监测任务，实验结果表明控制系统能够有效支持 ARV 完成相关作业，验证了 ARV 的总体设计方法和控制系统的可行性和有效性。

摘要:SINS/DVL 水下组合导航时，受外界因素影响，DVL 信号不稳定和丢失情况时有发生，容易造成定位结果不连续或精度减弱。将 DVL 正常时段采集数据作为训练样本，采用径向基函数神经网络算法（RBF） 对 DVL 丢失时段信号进行填补。为降低系统噪声影响，选择采用扩展卡尔曼滤波（EKF）和自适应渐消 Sage-Husa 扩展卡尔曼滤波（SHEKF）2 种模式进行组合导航计算，得到不同计算结果。分析表明，RBF 算法能够用于处理 DVL 信号丢失情况，相同条件下，SHEKF 滤波模式能够得到更优计算结果，E 方向上位置误差相比 EKF 滤波减少约 50%。

摘要:研究了海洋机器人的水面协同通信对于实现海洋数据观测的关键性作用，并提出了一种基于 MQTT 与 LoRa 协同通信的解决方案，该方案能够有效解决海洋通信盲区和缺乏通用海洋机器人数据采集与控制一体化系统设计的问题。MQTT 通信协议具备轻量级、低带宽消耗和可靠性高等特点，适用于海洋环境中的数据传输。LoRa 通信技术则具备远距离传输和穿透障碍物的能力。通过结合这 2 种通信技术，可以克服海洋通信盲区和距离短的问题，实现水下机器人在水面的远距离数据传输和控制。此外，还通过模拟实验验证了数据传输链路的合理性，结果表明该系统能够有效解决水下机器人通信距离短和海上通信覆盖盲区问题。 因此，认为这种基于 MQTT 与 LoRa 协同通信的方案具备协同作用，能够为未来海洋物联网的搭建提供理论与技术基础，并推动物联网技术在透明海洋建设中的应用进程。

摘要:鱼雷是水面舰艇面临的主要威胁之一，如何有效防御现代鱼雷攻击是世界各国海军必须关心的问题。同水面舰艇导弹防御相比，水下作战空间的复杂性给水下鱼雷防御带来了更多挑战。水面舰艇成功防御现代鱼雷攻击，不仅需要采用软硬杀伤手段进行多层次防御，还应把对潜攻击作为一个高效的鱼雷防御手段。对水面舰艇综合防御鱼雷问题进行了探析，分析了防御对象多样性和防御手段相干性带来的挑战，讨论了现阶段制约鱼雷综合防御效果的突出问题，并从态势感知提升、防御手段改进和决策实施优化等方面给出了解决措施。成功实施攻防一体化的鱼雷综合防御，不但可以提高单次鱼雷防御成功率，还可以通过攻防转换影响后续鱼雷攻击，显著提高水面舰艇的生存概率。

摘要:海洋地处国防前哨，是维护国家安全的重要屏障，也是我国实施“一带一路”战略的重要载体。 超低频声波是唯一可以在水下远距离传播信息的载体，这使得大功率超低频声波发射装备逐渐成为海洋工程与研究的关键。电磁换能器具有结构原理简单、输出力大、成本低、易组成换能器阵列的优点，是实现大功率超低频发射的有效方式之一。目前，欧美发达国家已对大功率超低频电磁换能器进行了大量的理论和技术研究，并取得了一定的研究进展；国内该领域仍处于起步探索阶段，讨论了国内外大功率超低频电磁换能器的发展现状，分析了装备研制的关键技术，并对未来大功率超低频电磁换能器发展趋势和应用进行了展望。

摘要:针对水下航行体不规则波中波浪力计算的问题，基于三维边界元方法，考虑有限水深的影响， 开展了不同航速、航行深度和海况等级下的波浪力特性研究。首先，建立了适用于水下航行体波浪力计算的三维边界元模型。然后，采用数值积分方法解算速度势，并通过脉冲响应函数方法获得不规则波中航行体的波浪力和力矩时历数据。随后，通过模型试验结果验证了该方法的有效性。最后，对不同工况下的波浪力时历数据进行了统计分析。研究结果表明：增加航行深度可以显著降低波浪力，而恶劣的海况条件会显著增加波浪力。提出的基于三维边界元法的波浪力数值计算方法能够有效预测水下航行体在不同工况下的波浪力特性，为优化水下航行体的设计与控制提供了重要的理论支持和实际应用价值。

摘要:水声网络和北斗的结合为实时、原位、立体化的水下信息跨域传输提供了有效的技术手段。面向海洋环境监测应用，设计了一个基于北斗和水声网络的水下传感数据跨域传输系统并开展海试试验。该系统由多个水下传感节点与搭载北斗终端的跨介质节点组成，给出了系统水声网络物理层、MAC 层、路由层及北斗模块接口设计。厦门港的海试试验表明：原始海洋环境传感数据与水声–北斗跨域传输岸基接收数据完全一致，水下网络可通率为 92.5%，水下部分平均端到端延时为 101.43 s，初步验证了北斗–水声网络数据跨域传输的有效性。

摘要:垂直尺度特征是水下航行体目标区别于常规尺度模拟目标的重要特征。针对小孔径基阵目标尺度估计需求，提出了一种体目标垂直尺度估计方法，通过实测的水下航行体缩比模型高频回波测试数据进行垂直尺度估计。结果表明：能够通过小孔径基阵实现对水中航行体的尺度特征进行有效估计，并且发射信号的形式变化会有不同的特征表征结果。实验初步验证了方法的有效性。

摘要:分析了国内外典型海底信息网络，特别是海底观测网的建设发展现状；介绍了海底综合信息网的组成、各部分功能及网络拓扑结构；探讨了远程供电、水下接驳盒、信息传输及布放与维护等海底综合信息网建设和使用过程中的关键技术。基于以上信息，提出了构建一个集通信、观测和探测等功能于一体的海底综合信息网的设想。