提拉活塞式导弹水下发射过程数值模拟

为综合潜艇和导弹在作战中的优点,将陆上导弹常用的提拉活塞发射方式移植到水下,并利用潜艇进行水下导弹发射,对提拉活塞式导弹发射过程进行数值模拟,建立了耦合求解非定常流场和运动的数值仿真模型,在给定初始条件下,模拟了导弹在水下和空中发射的出筒过程,分析了发射流场和导弹运动参数的变化情况.仿真结果表明:在水下发射导弹的过程中,海水来不及填补因导弹运动形成的弹尾区域空隙而形成了空化,产生了较大的压差阻力,减小了出筒速度和增加了出筒所需时间;弹尾处空化的产生增大了导弹水动力特性的不确定性,给发射内弹道的设计和控制造成了困难,弹尾处空泡溃灭后产生的压力波对弹尾和筒底形成巨大的冲击载荷,并对弹尾和筒底的结构防护提出了更高要求.     

冲击波作用下浮动冲击平台的刚体响应分析

根据考核工况药包的设定及冲击波的传播特性,计及冲击波的水面截断效应及平台底部的局部空化现象,给出平台在球面冲击波作用下的垂向刚体运动计算方法.通过数值仿真计算及相关试验数据,验证了计算模型的合理性及仿真计算的有效性.对于刚度较大的浮动冲击平台,其垂向刚体运动速度在总体响应中占有较大比例.理论计算模型及分析结果为舰用设备抗冲击能力的评估和新型浮动冲击平台的设计提供参考.     

水下甚低频目标的深度分类及布放预报

基于水下目标在甚低频段(10~100 Hz)其主要声学特征较为明显的现状,采用声压水平振速互谱的有功分量(PHVCA)进行了水面船和水下目标的区分.基于Pekeris波导模型,提出了被动垂直双矢量水听器的深度布放预报公式,用于指导双矢量水听器的实际布放.通过公式推导及仿真分析指出:当双矢量水听器布放深度之和等于有效深度时,PHVCA的正负号分布不再随着水平距离的变化而变化;在有效深度内,整个声场的PHVCA被分为三个不同符号的水平区域(负-正-负),两临界面之和等于有效深度,若第一临界面小于有效深度与实际水深之差,则第二临界面大于实际水深,从而实现水下目标的深度分类.仿真验证了该算法及布放深度预报公式的有效性.     

一种基于IDDF的多AUV协同导航算法研究

为提高多自主水下航行器(AUV)协同导航效果,克服由于水声通信限制引起的协同更新频率低,进而导致的先验估计误差大、协同导航效果差,以及大初始化误差条件下协同收敛速度慢的问题,提出一种基于迭代插值滤波(IDDF)的多AUV协同导航算法.该算法将迭代滤波技术与插值滤波(DDF)算法相结合,不仅降低了传统EKF(扩展卡尔曼滤波)算法模型截断化误差对滤波精度的影响,而且通过量测信息的迭代更新,保证了系统在弱可观测条件下量测信息的充分融合.仿真结果表明该算法明显改善了系统的协同导航效果,证明了该算法对于多AUV协同导航系统的有效性.     

贝叶斯网络增强型多模型AUV组合导航算法

针对复杂环境下自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)组合导航系统中存在噪声不确定或者易发生变化的情况,提出一种贝叶斯网络增强型交互式多模型(interactive multiple model filter based on Bayesian network,BN-IMM)滤波算法。该算法在多模型估计基础上,引入特征变量,并根据变量与系统模型之间存在的因果关系建立贝叶斯网络;利用贝叶斯网络参数修正多模型估计中的模型切换概率,能够降低多模型算法中真实模式识别对先验知识的依赖性。该算法能够解决交互式多模型(interactive multiple model,IMM)算法中模型转换存在滞后、模型概率易发生跳变等问题,增强多模型算法的自适应能力。以陀螺和加速度计的输出作为特征变量建立贝叶斯网络,对AUV组合导航系统进行仿真,结果表明所提出的BN-IMM算法相比于传统的IMM算法能够显著提高机动状态时模型转换速度和估计精度。     

水下声信道特性仿真实验

本文在水声双扩展信道的仿真方法的基础上进一步对信道全部有效多径的时变幅度以及多昔勒时间压扩因素进行测量仿真,并以一个实际直接序列扩频水声通信系统为例对仿真与实验结果进行比较。通过一个具体的直接序列扩频水声通信系统,表明在仿真与实验信道条件下系通性能具有较好的一致性。     

GZCORS在水下地形测量中的应用

现代水下测量定位常采用RTK作为平面定位手段,用回声测深仪作为测深手段,并根据水位面的高程来反算水底点高程的基本模式。广州市连续运行参考站系统（GZCORS）和广州市大地水准面精化成果（GZGEOID）确立了广州市的城市三雉定位系统。将英应用于水下地形测量可直接得到水底正常高,免去验潮和架设基准站等工序,在河道以及沿海港口水下地形测量中有着广阔的应用前景。     

中性浮力下实验体模拟对地定向控制律设计

中性浮力法是模拟空间微重力环境的一种常用手段,其原理是利用水的浮力平衡物体所受的重力,使物体处于漂浮状态。该方法模拟的微重力环境相似度高,持续时间长,可以提供6自由度运动模拟,因此采用该方法实现空间飞行器空间任务的地面模拟演示和功能验证是可行的。本文研究了中性浮力下实验体模拟对地定向控制律设计问题。文中首先根据流体力学和动量矩定理推导出实验体的姿态动力学方程,并通过本体坐标系与参考坐标系的关系,得出用于控制的动力学方程;然后在理想状态下基于该动力学方程,使用Lyapunov方法设计实验体模拟对地定向控制律,并证明了闭环系统的渐进稳定性;最后通过仿真验证了控制算法的性能。为中性浮力环境下实验体的空间任务模拟提供理论基础。     

基于全局最优和差分变异的头脑风暴优化算法

针对头脑风暴优化(brain storm optimization,BSO)算法的选择操作中仅部分个体更新追随全局最优和变异操作中步长不能自适应的问题,采用追随全局最优策略以充分利用全局最优信息,并用差分变异代替原来的高斯变异以自适应调节变异步长,提出了基于全局最优和差分变异的BSO (global-best diff...     

汾渭平原SO2与气温的函数型空间自回归分析

面对观测到的高维复杂数据,函数型数据分析方法能充分利用数据信息,有效处理这类数据,并分析不同数据类型之间的关系。收集了汾渭平原11个城市2019年月均SO_2浓度数据和逐时气温数据,为了在分析SO_2浓度与气温之间的关系时不丢失重要信息,首先通过函数型数据分析方法,对逐时气温数据进行函数化,并对气温曲线进行动态分析;其次,由于月均SO_2浓度数据存在空间相关性,故在气温曲线和月均SO_2浓度之间建立函数型空间自回归模型(functional spatial autoregressive model, FSAR)。通过函数型主成分基展开的方法对气温曲线进行降维,采用极大似然估计方法对FSAR模型中的参数进行估计。通过与函数型线性模型(functional linear model, FLM)对比,结果表明:FLM模型的均方误差远大于FSAR模型的均方误差。可见用FSAR模型处理SO_2浓度与气温数据的拟合效果更好。