基于数值仿真船体结构毁伤测点布设方法研究

为有效测量水下爆炸作用下船体结构的毁伤程度,优化测点布设,建立了典型舰船有限元模型,运用大型有限元分析软件ABAQUS提供的声固耦合方法,对船体结构在爆炸载荷作用下的冲击响应进行仿真。依据数值仿真结果,分析船体结构薄弱环节,并将这些薄弱环节作为重点测量部位,结合工程实践和海上试验经验,在准确测量结构毁伤的基础上,合理布设传感器测点,研究设计了水下爆炸作用下船体结构毁伤测点布设方法。经海上爆炸试验验证,数值仿真结果与试验测试结果吻合良好,该毁伤测点布设方法设计合理。     

本期摘要

毁伤场参数存储测试备份系统的设计 摘要：针对当前毁伤场参数测量中存在通用测试系统布设不便、存储测试系统需要回收读数、回收困难等问题,设计了一种毁伤场参数测试备份系统．综合运用了数据采集技术、存储测试技术与无线和光纤通信技术,采用”智能传感单元记录＋集中备份1＋集中备份2＋的多备份存储方式．将数据存于不同位置．保证所测数据在恶劣环境下的可靠性。实测数据分析证明了该备份系统的可靠性与优越性。     

人体下肢运动光纤带感知方法研究

鱼雷武器近场爆炸毁伤试验风险高、试验环节多、实施复杂，为解决近场爆炸作用下舰船的毁伤测量问题，分析了测量的关键环节，提出采用气液缓冲器作为缓冲原件对测量设备进行缓冲防护，采用远程无线遥控爆炸解脱加水激活电池接触海水解脱两种方式互相备份的解脱方式确保测量爆炸后测量设备与靶船的可靠分离，采用无线传输方式进行测量数据转存备份，从端采用全向天线，主端采用三个定向天线组合的方式,通过实际测试验证了方法的可行性。研究内容为近场爆炸毁伤测量的实施提供了一种思路，也可以为相关工作开展提供参考。     

毁伤场参数存储测试备份系统的设计

针对当前毁伤场参数测量中存在通用测试系统布设不便、存储测试系统需要回收读数、回收困难等问题,设计了一种毁伤场参数测试备份系统,综合运用了数据采集技术、存储测试技术与无线和光纤通信技术,采用“智能传感单元记录＋集中备份1＋集中备份2”的多备份存储方式,将数据存于不同位置,保证所测数据在恶劣环境下的可靠性.实测数据分析证明了该备份系统的可靠性与优越性.     

高精度多径时延估计

提出了一种无线信道多径时延估计模型,将时廷估计问题转换为频谱估计问题,再利用具有高频谱分辨力的多重信号分类(MUSIC)算法和root MUSIC算法实现对信道多径时延的超分辨率估计,分析了基于单次测量数据进行时延估计的可行性.仿真并测试了MUSIC算法和root MUSIC算法应用于单次测量数据的性能.仿真结果表明,...     

基于板块元法的水下目标回波亮点仿真

针对传统亮点模型模拟水下目标回波亮点精确度不高的问题,给出了一种运用板块元法仿真实现目标回波亮点的方法。采用建模软件对潜艇模型进行精确几何建模,运用板块元法计算了潜艇目标的高频回波数据。仿真结果表明：该方法可以更真实地反应水下目标的回波亮点特性,为水下目标的探测与识别提供数据支持。     

基于扩展卡尔曼滤波的潜艇破损进水估计研究

研究潜艇水下撞击破损后进水位置和水量优化估计问题,当潜艇因碰撞和触雷等破损进水时,准确的获取潜艇水下破损进水时的进水量和进水位置信息,对潜艇指挥员采取及时有效地抗沉手段具有重要的现实指导意义。由于进水后形成较大的系统干扰,造成信息不稳定。为解决上述问题,提出采用滤波器将潜艇水下破损进水后产生的干扰力和干扰力矩定义为潜艇垂直面运动系统的扩展状态变量,用扩展卡尔曼滤波对潜艇破损后的进水量和进水位置进行状态估计识别。仿真结果表明,改进方法能够较为精确地估计出潜艇水下破损时的进水量和进水位置,对潜艇指挥员在潜艇水下破损情况的指挥决策具有重要的参考价值。     

爆炸场参数探测头抗电磁干扰性研究

针对炸药爆炸的强电磁干扰影响实际测试的问题,改进毁伤威力场参数测试系统中探测头外壳的机械结构和连接方式,并对改进后的结构进行Ansys电磁仿真验证;结合现有的研究基础和测试要求,成功实现了探头对爆炸引起的强电磁脉冲的屏蔽,对3 kg TNT药柱的爆炸毁伤威力冲击波进行多点实测,捕获数据完整可靠,给出了屏蔽干扰后测量到的冲击波参数曲线,该数据对比表明改进后的系统很好地屏蔽了爆炸场产生的电磁脉冲干扰。     

潜艇动力抗沉运动仿真

为模拟潜艇水下运动规律使潜艇指挥员对艇的下沉和上浮、纵倾等运动特性,进行全面了解。利用数学模型对潜艇动力抗沉运动进行数字仿真,通过各种不同动力参数的计算得到不同运动结果曲线,并与实际测试结果进行比较。     

潜射弹道导弹时潜艇运动仿真的数学模型

通过操纵潜艇使之满足水下发射弹道导弹时所需的条件,是影响导弹齐射时间间隔的重要因素.为了研究这一动态过程,需要对潜艇的运动过程进行仿真,而建立潜艇运动的数学模型是仿真的关键.潜射弹道导弹时潜艇要受到静力、艇体水动力以及复杂的激变力的作用.采用Gertler六自由度运动方程对潜艇的运动状态进行仿真时,需要充分收集潜射导弹试验数据,掌握潜艇的水动力系数和基本构造,在此基础上合理处理复杂激变力是建立潜艇运动仿真数学模型的关键.该文通过分析水下垂直发射弹道导弹阶段潜艇的受力情况,应用简化的Gertler六自由度运动方程建立潜艇空间运动的微分方程组,得到了用于潜艇运动仿真的数学模型.     

水下复杂声源结构自振特性分析

为解决水下复杂声源结构--潜艇的湿模态提取和扩展问题,用ANSYS非对称模态算法对其研究. 重点阐述浸没于水中的潜艇有限元建模方法,包括结构与流场的一体化单元划分、边界条件施加以及结构与流体耦合界面的处理等.通过仿真计算得到的潜艇湿模态和空气中干模态的分析结果,为潜艇外水域辐射声场预测提供重要参考依据.     

机载视频测试技术在空中加油试飞中的应用

结合某型飞机空中加油试飞课题,叙述了机载视频测试技术在空中加油试飞中的应用.主要介绍了利用机载视频测试技术进行外部参数测试的测试原理、测试方法、数据处理和精度分析等,并对测试结果进行了分析.飞行试验结果表明本次试飞所采用的机载视频测试系统方案可行、方法正确、测量的结果和精度满足课题要求.     

Underwater inspection of bridge substructures using sonar and deep convolutional network

Bridges are vital structures for worldwide physical infrastructure networks, and efficient inspection methods are needed to reveal and evaluate the health conditions of damaged critical bridges. In contrast to the superstructure inspection, underwater inspection methods are still time-consuming and labor-intensive tasks. As the underwater environment is invisible and hard to access, scouring and damage are easily neglected in traditional human diving. To address this problem, this paper presents a rapid underwater inspection framework using a sonar device and a deep convolutional network to provide quantitative measuring results for scour depth and apparent damage. The side-scan sonar and fixing platform were used to collect underwater images, and a modified semantic segmentation was designed based on the U-Net architecture. The pretrained residual building blocks and a designed feature fusion connection called Respath were utilized to replace the original encoder and skip connection. Comparative experiments showed that this modified architecture achieved the best performance in multiple-class segmentation for sonar images in which the mean intersection over union (mIoU) and IoU for specific apparent damage can reach up to 0.918 and 0.63, respectively. An on-site test was also conducted to validate the applicability of the proposed method, and the scour depth and two points of damage were identified based on the pixelwise segmentation images. Therefore, further structural evaluation can proceed based on these accurate measuring results.     

实时数据处理系统自主闭环测试验证技术研究

本文针对实时数据处理系统人工测试验证模式中存在的效率低下、工作强度高、测试验证不充分等问题,提出了基于偏差模型的测量数据模拟方法,设计了基于经典误差分析方法的测试验证评估模型,构建了实时数据处理系统自主闭环测试验证体系,实现了实时数据处理系统测试验证的自动化。以航天测控实际应用场景开展实验,发现本文所提出的自主闭环测试验证体系能够有效降低人员的工作量,提高实时数据处理系统的测试验证效率。     

飞行试验脚蹬力测试系统在线校准技术研究

飞行试验中脚蹬力测试系统的校准,常规采用将测试系统拆卸后进行校准的方式,易造成传感器损坏,且所经环节多工作效率低。本文对脚蹬力传感器测力原理及供电电压对传感器输出的影响进行研究,提出一种新的脚蹬力测试系统在线校准方法以解决上述问题。并对该方法进行验证,对多架试验机共6组脚蹬力测试系统分别采用传统方法及新方法进行校准,结果表明两种校准方法下的校准曲线基本一致,最大偏差不超过总测量范围的0.15%,满足飞行试验机载测试精度的需求。最终表明该校准方法准确可靠,可应用于机载脚蹬力测试系统校准。     

基于XML的标准符合性测试方案

为了更好地提高标准符合性测试效率,对信息化标准的共性进行了研究,提出一个基于XML的标准符合性测试方案。给出了方案各阶段的具体测试策略,包括测试前的准备工作、测试用例的生成方法、测试用例的运行以及运行结果的符合性分析。该方案通过XML技术来格式化标准中的数据类型,对测试用例的生成采用边界值法和等价类划分法,并应用提出的测试结果分析法分析测试用例的运行结果。实验结果说明该方案可以有效提高标准符合性测试效率。     

基于潜艇深度的水下传感器网络部署

针对三维水下无线传感器网络在反潜方面的应用,利用潜艇出现深度信息的先验概率模型,提出一种基于潜艇深度的部署算法。节点采用均匀部署,依据潜艇可能出现的深度信息,对潜艇出现概率较大的区域,休眠较少的节点,增大活跃节点的密度,提高覆盖率;对其它区域,增加休眠节点的数目,以减小活跃节点的密度,降低覆盖率。仿真结果表明,本算法可以在保证较高覆盖质量的前提下,降低网络的整体能耗,延长网络生存时间。     

基于OpenCV的管道巡检水下机器人的设计与实现

本设计是基于OpenCV的管道巡检水下机器人的设计与实现,水下机器人通过所配备的OpenCV摄像头对水下管道进行探测,主要应用于对水下或海底管道的路线进行循迹,并且能够对外壁破损情况的检查以及清理附着的杂物。该设计的实现是应用OpenCV摄像头对所需巡检的管道进行探测,并将所探测到的图像反馈到STM32控制器中识别出管道的循迹路线,并通过驱动模块中的电机设计实现平稳的循迹以及转弯功能。最终通过水下机器人的循迹以及图像处理功能的设计将探测到管道外部轮廓的图像信息进行处理,突出外壁所存在的问题以及附着的杂物。本设计将水下机器人驱动模式与图像处理功能进行很好的结合与应用,从而实现对管道循迹的过程中管道外壁的收检测。