矢量水听器在水下滑翔机上的应用研究

水下滑翔机通过改变自身浮力上浮和下潜,借助水动力实现前进滑翔运动,将其用于水中目标长时间、高隐蔽和大范围探测已成为当前研究的热点。通过在现有水下滑翔机平台上集成单个矢量水听器,研制出具有水中目标探测能力的水下声学滑翔机。对矢量水听器和水下滑翔机平台自噪声进行测试,分析了矢量水听器自噪声水平和平台主要噪声源,分析结果对指导滑翔机平台进行减振降噪处理和优化声学系统工作模式具有重要指导意义。利用2018年5月南海某海区水下声学滑翔机试验数据,分析水下声学滑翔机对水面航船目标的探测性能。结果表明,深海良好水文条件下,水下声学滑翔机对航速10 kn的试验船目标最远探测距离大于14 km.     

水下无人平台协同探测行动过程

水下无人平台的协同，可以弥补单个水下无人平台航速慢、航程短等缺陷，更好的完成各种水下探测、作战任务．为此，根据水下无人平台的特点，给出了水下无人平台网络的概念，描述了水下无人平台协同探测指挥和行动的一般过程．     

水下探测机器人的研发与测试

为研究水下输油管道漏油点检测方法,基于水下机器人平台设计具有自主决策的探测机器鱼,使用智能检测判断规则,并通过试验验证该方法的可行性。实验结果表明,水下探测机器人可以自作决策并有效进行水下探测任务。     

水下武器探测和信息处理的综合化与平台多样化

近年来,鱼雷技术内涵的延伸和功能的扩展给水下武器探测和信息处理带来了新的应用和发展空间,水下探测与信息处理模式呈现出了多样化和综合化的新局面,主要体现在新的探测平台带来的优势。未来作战模式的改变,使得实现平台—武器探测一体化以及武器探测与信息处理技术的融合成为其技术发展的主流趋势。利用平台的成套传感器,把接敌信息下载到武器上,以改进其捕获目标能力和提高其自导性能;利用平台处理器来增强武器的处理能力;利用平台显示器可以实时显示武器的战术态势;利用平台能实现武器对威胁的快速响应等等。当前常规鱼雷、低速UUV和反鱼雷鱼雷的技术发展分别代表了水下武器探测技术的3个主要应用方向。本文试图跟踪近年来这3种武器平台的发展状况以及与其相关的探测技术的发展趋势,归纳了这3种武器平台探测与信息处理技术的发展动向,并阐述了其目前的研究状况和面临的主要问题。     

水下目标可见光隐蔽深度分析

针对可见光目标探测提出了水下目标可见光隐蔽深度的概念,并基于目标背景对比度的传输理论,建立了获取水下目标可见光隐蔽深度的遥感模型,最后利用实验数据对模型进行了验证.     

激光扫描条纹管成像水下探测技术进展

论述了激光扫描条纹管成像的基本原理、国内外发展和应用情况以及国内初步试验结果。可利用以条纹管成像为基础的水下激光扫描成像探测技术,增加水下光学探测距离,提高水下探测速度和效率;在水下无人航行体(UUV)、舰载、机载等装备上实现快速探测和识别水下目标。     

一种水下巡逻机器人设计与实现

针对目前如何实现水下巡逻、水下作业等问题,介绍一种可对水中环境实时监控并在水下进行作业的巡逻机器人.采用半球罩加三舱式结构设计,模块化设计分为控制模块、动力模块、探测模块、导航模块和水下作业模块,并通过实验进行验证.实验结果表明:该机器人具有功能实用,操作简单,航行稳定,机动性强,易于携带、回收等优点.     

水下对直升机探测技术研究

直升机辐射噪声是水下探测直升机的基础。讨论了直升机辐射声场指向性、频率特性及空气声向水下传播特性。结果表明,空气声入水折射波在水下传播具有余弦指向性特性,远距离传播损失与海底类型有关,与声源高度关系不大。最后分析了水下对直升机噪声的探测能力,结果表明水下探测直升机可行。     

水下爆炸对抗鱼雷声纳效能分析

水声对抗中由于战术使用及作战态势的复杂性,使得水下连续爆炸对抗鱼雷声纳的效果难以评估.本文分析了水下连续爆炸对抗鱼雷声纳的原理及其对抗主动、被动声纳的模型,针对有无水下爆炸干扰的2种情况,建立了主动声纳探测模型,并且根据模型求解了在不同频率、不同装药量下主动声纳的探测距离,然后以探测距离平均缩减量及平均缩减率为准则,运用仿真判断对抗效果,分析了有无水下爆炸声干扰时主动声纳探测距离随频率、装药量的变化规律.     

水下拖曳系统中拖曳缆设计问题探讨

在水下拖曳系统中,拖曳缆实现了水下拖体与拖曳平台之间的连接,承担着电力传输、信号传输以及承载拖曳力等功能。从实现拖曳缆这三方面功能的角度出发,简要地介绍了拖曳缆设计时的一般思路和方法以及应注意的问题。     

基于图像识别的水下机器人自主避障系统

随着人类海洋活动的发展,水下自主机器人成为海洋勘察和科学研究的重要装备。设计一种基于图像识别的水下机器人自主避障系统,在无人干预的条件下实现机器人水下自主巡航、规避障碍、上浮下潜和实时数据传输。该系统采用CMOS模拟摄像头结合LM1881视频分离芯片提取视频模拟信号,MC9S12XS128单片机外部中断功能和内部AD转换器转换成数字信号,被转换出来的数据直接使用边缘检测算法实现障碍物的识别。数字信号和视频流也会经nRF24L01无线数据模块传到上位机,上位机将数据接收后进行相应显示,并可直接显示视频流,对水下环境进行实时监控。同时无线视频采集卡的影像模块采用OpenCV库进行的二次开发,完成上位机更加复杂的图像识别算法。并通过实例进行实验验证。实验结果表明,该系统能通过图像识别实现自主的水底探测和避障,具有较高的性价比和实用价值。     

双谱幂次水下检测空中高速运动声源方法

提出一种水下检测空中高速运动声源的方法。采用波数积分方法对空气中运动声源激发的水下声场进行建模,仿真分析了水下接收信号的时域波形。并利用信号的时频域临近连续性和高阶谱抑制高斯噪声的特点,以信号的双谱替换DFT得到双谱幂次检测器,利用该检测器在高斯背景下检测空中声源水下噪声。仿真和实测数据处理结果表明,所提出的方法切实可行。     

基于VGG网络的轻量化小型水下构筑物探伤模型

针对水下构筑物伤痕形态随机多变,特征提取困难,导致水下探伤识别精度较低的问题,提出一种基于视觉几何组(visual geometry group,VGG)网络的轻量化小型VGG(lite small visual geometry group,LSVGG)模型。采用经典VGG网络结构,减少卷积层和提高特征数量的方法在保证识别精度的前提下降低运算时间和系统开销。实验结果表明：该LSVGG模型可以部署在小型无缆水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)上,具有较高水下构筑物探伤识别精度;与传统模型相比,水下构筑物探伤识别精度提高了近一倍,识别准确率高达99.7%。     

基于DSP的水雷引信硬件系统设计研究

所设计的引信硬件系统，针对现代水雷引信工作于复杂的水下环境中且依靠电池供电要求系统具有工作可靠性高和功耗低的需求，利用TMS320VC5509A的MCBSP和新增的EMIF模块构建了一个通用硬件平台。平台采用主从机工作方式，主机系统以低功耗混合信号处理器MSP430F1611为核心，从机系统由数字信号处理器TMS320VC5509A构成。通过消声室的类比试验，验证了所设计硬件系统的可行性。     

基于人工视觉的四旋翼飞行器室内定位与控制

为提高室内四旋翼的定位精度,提出一种基于人工视觉的四旋翼室内定位方法。在地面铺设与地面颜色有差别的参考线,利用机载下视觉传感器采集图像,并进行参考线特征提取,确定参考线与机体的相对位置并与微惯性测量单元数据融合,给出四旋翼飞行器的位置。使用AR.Drone四旋翼飞行器对该方法进行了验证。结果表明:该方案能在室内实现精度较高的定位,可以满足四旋翼航迹跟踪的精度要求。     

基于水下管道巡检机器人的优化设计方案

针对传统水下管道巡检机器人设计存在的弊端,设计一款水下巡检机器人。结合前沿技术及水下智能机 器人的发展趋势,通过加载双目摄像头,实现对水下管道小范围的目标精准定位,并配合机械手远程遥控完成管道 表面异物清除及回收。结果表明：该机器人结构合理,功能完善,稳定性与操控性能良好。     

基于沿海声层析技术的水下目标探测技术

针对难以对水下目标进行快速有效探测的难题,利用声层析的方法观测域内的水下目标尾流分布及其随 时间演变过程,通过流场变化以实现对水下目标的探测。通过沿海声层析(coastal acoustic tomography,CAT)5 站声 同步传输观测试验,获得双向声传播时间数据,进行流场分布反演;利用3 维反演方法观测得到自主式水下潜器 (autonomous underwater vehicle,AUV)潜航所在深度的水平流场演变过程,反演结果与直接计算的路径平均流速基 本吻合;实验过程中,鱼雷型水下机器人经过后流场产生明显波动,声学多普勒流速剖面仪(acoustic doppler velocity profiler,ADCP)与CAT 观测结果分别为1.57, 1.43 m/s。结果表明：利用CAT 方法在小尺度区域内观测探测AUV 目 标取得的成功,为后续的观测实验打下了基础。     

新型随控布局水下航行器近水面运动非线性模型研究

采用随控布局的新型水下航行器配备有多个不同方向的推进器,实现了直接升力控制和直接侧向力控制,具有巡航和悬停2种运动模式。文中详细分析并建立了不同运动模式下的流体动力模型以及环境因素的扰动作用模型,建立了新型水下航行器的6自由度非线性低频运动模型以及波浪作用下的高频运动模型,并进行了计算机仿真。仿真结果表明,该模型不仅可以模拟航行器的巡航以及悬停运动状态,还可以描述航行器的低频运动和高频运动状态,为航行器近海面运动的控制系统设计与仿真提供了参考。