基于探测概率的UUV搜潜路径规划

针对无人航行器(Unmanned UnderwaterVehicle,UUV)在潜搜索中目标运动状态难以准确描述、传统搜索方法难以保证有限搜索时间内发现概率最大的问题,本文提出一种基于探测概率的UUV搜潜路径规划方法。首先,将搜索区域栅格化,建立基于隐马尔科夫模型(HiddenMarkovModel,HMM)的目标运动模型,可实时更新目标的后验概率分布。然后,以探测概率为目标函数,采用改进的遗传算法对UUV搜索路径进行规划,使得在确定的搜索时间内对潜探测概率最大。在仿真实验中,通过与经典算例对比,验证了方法的正确性;通过与矩形搜索、随机搜索2种常用搜索方法的对比,验证了该方法的有效性。

水声对抗中的频响反演法声调控分析

声调控通过调节水声信号的频谱特性实现对探测声呐的诱骗和压制,是水声对抗的关键环节。论文基于控制理论基本原理,提出一种可用于声调控的频响反演法。以运用铝合金柱壳获得宽频均匀谱为例,在COMSOL环境中对频响反演法声调控实施过程进行了演示。剖析了频响反演法声调控在水声对抗中的三种典型运用,分别是模拟目标辐射特征以诱骗被动声呐探测系统、掩盖目标辐射特性以压制被动声呐探测系统、掩盖目标反射特性以压制主动声呐探测系统。研究表明,论文提出的频响反演法声调控可有效诱骗和压制被动声呐,并对主动声呐具备压制效果,可在一定程度上满足水声对抗需求。

反鱼雷鱼雷目标识别方法研究

由于反鱼雷鱼雷的作战对象为鱼雷,鱼雷具有目标强度小、速度快、弹道复杂多变等特点,所以反鱼雷鱼雷自导系统必须具有小目标检测、高目标信息数据率和快速的自适应、目标识别等能力,论文分析鱼雷与其他水下目标之间信息的不同特点,确定目标识别需提取的特征值,同时采用类内加权的LDA算法对目标进行识别。

面向联合作战的水下攻防体系建设需求分析

水下攻防作战正在从“平台对抗”转向“体系对抗”,建设水下攻防体系,实现复杂环境认知、智能指挥控制、有人无人协同、信息综合保障、火力协同打击与作战效能评估的有机综合,是维护海洋权益、保障海洋安全的必由之路。阐述了美海军战略演变,总结了美海上新概念作战模式,分析了联合作战背景下美水下作战体系的发展趋势,牵引出我水下攻防体系建设的必要性和要素组成,并给出了水下攻防体系的发展建议。

军用UUV发展方向与趋势(上)——美军用无人系统发展规划分析解读

美国国防部(DoD)于2007~2013年间,连续发布了4版《无人系统(一体化)路线图》,提出了空中、海上、地面无人系统未来25年一体化发展战略规划,着重强调了各类无人系统跨域协同作战能力和通用技术。此后,DoD相关组织和各军种也分别发布了一系列具有军种特色的无人系统研究报告,其中,美海军在2016年最新发布的《2025年自主水下航行器需求》报告中提出了海床战、反AUV战等新兴作战概念;美国防科学委员会(DSB)的《自主性》报告详细阐述了加速采用自主性技术的实施建议;DSB在《下一代无人水下系统》报告中建议重点发展可大量部署的低成本水下无人系统,以保持和增强美国的水下优势。文章对以上报告进行了解读和分析,重点介绍了新的UUV分类分级方法、美海军UUV任务需求的变化、DoD无人系统采办现状及策略,详细阐述了UUV互操作性、自主性、通信、高级导航、有人-无人系统编组、持久韧性、武器化等关键技术领域,描述了部队面临的后勤保障、训练、兵力结构等关键问题,介绍了推动UUV发展的一些新兴技术,展望了UUV的未来发展趋势,提出了相关发展观点,指出:应积极探索新的无人系统作战理念和装备发展理念;抓住体系作战、低成本、互操作与模块化等关键问题;建立统一的无人系统顶层管理机构和组织;探索军民融合产业模式下的UUV采办新模式、新型保障模式和保障策略;同步开展无人系统作战运用研究。

军用UUV发展方向与趋势(下)——美军用无人系统发展规划分析解读

（续前）5军用关键技术领域在无人系统的众多关键技术领域中,互操作性、自主性、通信、髙级导航、有人-无人系统编组（MUM-T）、持久韧性及武器化等是军方最重视的技术,这些技术是联合作战的基础,

被动定向声纳浮标的目标运动分析

依据被动定向声纳浮标多站纯方位定位的使用特点,采用分步进行的方法估计潜艇目标的运动状态。首先,使用最小二乘法融合多枚浮标的测量信息,给出某一时刻目标位置的综合定位结果和定位误差;然后,利用卡尔曼滤波器估计目标在该时刻的位置、航速和航向等运动参数,避免了直接从方位测量入手时,需要建立非线性量测方程,再进行线性化的问题;最后,采用蒙特卡洛仿真方法统计分析了系统的误差性能,结果表明该方法具有较高的目标运动分析精度,而将目标运动参数估计改用扩展卡尔曼滤波器时,精度明显降低。

国外水下预置武器发展及关键技术

水下预置武器作为一种未来新型的水下攻防武器装备,将无人机、无人水下航行器、导弹及鱼雷等作战装备预先放置于大陆架、岛链等敏感海域并进行长时间潜伏,通过远程激活后执行侦察、打击及区域拒止等任务,该体系将岸-海-潜-空-天等资源根据作战任务进行整合,通过发挥整体优势来夺取未来水下战场空间。文章通过整理近年来国外公开报道的水下预置武器装备信息资料,分析其主要功能特点,概括提炼出包括远程激活技术、深海长时耐压防腐技术、预置载荷发射技术、隐蔽布放技术、深海探测侦察技术、水下组网通信技术、深海能源自持及补给技术和辅助决策技术等8项关键技术,旨在推动我国水下预置无人作战装备的构建。

多自主水下航行器编队控制系统设计

针对在大范围海域完成搜索和侦察任务的多自主水下航行器(Multiple AUV,MAUV)系统,提出一种MAUV控制系统的体系结构和编队航路点跟踪控制算法。控制系统采用分层递阶体系结构,包含任务规划层、控制协调层、运动控制层和执行控制层。而编队控制算法则采用"领航者-跟随者"法,基于横向跟踪控制,领航者沿连接航路点的直线运动,而跟随者则以一定的横向队形,平行于领航者航路运动,并通过速度调节实现纵向的队形控制。采用该编队控制方法,跟随者仅需要获得领航者的坐标即可实现编队控制,极大地降低了AUV之间的通讯要求,仿真结果验证了该系统的有效性。

水下目标亮点结构仿真技术

在研究水下目标亮点结构数学模型的基础上,通过以TMS320C25为核心器件的硬件和软件相结合的方法,实现了水下目标亮点结构的仿真。经在消声水池进行实验,取得了满意的结果。文中主要介绍了水下目标亮点结构的数学模型、硬件结构。

基于目标方位走向的水下目标尺度识别技术仿真研究

分析了水下探测设备目标方位走向法的目标识别技术 ,提出了双通道短时互谱法的目标方位精确测定方法 ,并对其进行计算机仿真。

反潜导弹空中末弹道及入水控制问题研究

基于反潜导弹空中飞行和入水跟踪的安全性可靠性要求,从空中末弹道的阶段划分、开伞前的弹道控制、降落伞拉直和充气时的物理过程、弹伞系统空间弹道及控制等方面,分析了反潜导弹空中末弹道的物理过程与控制技术,总结了降落伞增阻减速的能量方程以及雷伞系统空间弹道方程的基本动能公式;从外载荷和冲击环境、导弹结构动响应分析、导弹结构动响应分析、导弹冲击稳定性、导弹入水缓冲技术等方面阐述了反潜导弹(鱼雷)入水及缓冲的关键技术和典型部件,为反潜导弹的设计与使用提供理论依据。

水下运动体横—滚控制弹道稳定性探讨

本文根据水下运动体空间运动方程与横—滚控制方程,探讨了控制参数与舵机特性对控制弹道稳定性的影响。

基于分布式概念的水下无人作战系统发展研究

海上分布式作战是利用海上有人无人平台组成的具备部署分散、信息联通、指控智能、火力集中的作战体系,以较低成本消耗/牵制敌作战力量,对敌形成“非对称”优势。美国是分布式作战概念的提出者及引领者,将其视为应对未来可能发生的大国战争的制胜关键,大力支持DARPA积极开展水下无人平台研制、水下无人体系构建及水下有人无人协同指控等项目。本文以促进水下体系构建、形成有人无人联合作战能力为目标,分析国外典型项目、典型作战模式,总结国外水下无人系统及有人无人协同应用发展趋势,探讨分布式作战概念下的水下有人无人作战新模式,可为水下体系发展及装备研制提供借鉴。

水下爆炸数值仿真

基于MSC.Dytran软件,通过一维球对称数值仿真模型,模拟了水下爆炸冲击波传递以及第一次气泡脉动过程,其计算结果与经验公式计算结果吻合较好,在此基础上讨论了网格划分方式、网格密度以及计算区域大小对计算结果精度的影响。通过一维模型与三维模型数值计算结果的对比,论证了基于一维球对称数值仿真模型,通过Remap映射技术进行三维模型数值仿真的计算方法。该方法在保证计算精度的同时较大地提高了计算效率,具有较强的工程应用价值。

基于拖曳长线阵的水下目标模拟系统

水下目标模拟系统对于水下航行体试验与训练、舰艇水声对抗与安全防御等具有十分重要的意义。基于水下目标声学多亮点回波理论,给出了多亮点目标宽带回波信号模型。通过计算机仿真,验证了目标回波各重要特征和目标回波信号模型的有效性。基于拖曳长线阵和高速数字信号处理技术构建了水下目标模拟系统,根据目标回波信号模型综合模拟了水下分布式多亮点运动目标声散射特性,准确模拟了目标不同部位声学亮点的空间方位分布特征。分别对点源目标、真实大尺度目标、拖曳长线阵目标模拟系统进行了声纳目标识别试验,结果表明,拖曳长线阵目标模拟系统的目标特性明显不同于点源目标,而与实际大尺度目标一致。

无人水下平台对潜艇网络中心战能力的影响

介绍了网络中心战的概念与实质 ,指出了网络中心战对潜艇隐蔽性带来的挑战。通过介绍无人水下平台的概念、使命及特点 。

基于水下制导的多目标跟踪研究

根据现代科技和未来海战发展的要求及水下精确制导中多目标跟踪技术的重要性 ,详细论述了多目标跟踪技术的发展及水下多目标跟踪的关键技术 。

无人水下航行器发展

本文简要回顾了无人水下航行器(UUV)的发展过程,分析了UUV的发展现状及其特点、使命和功能,探讨了UUV的军事应用情况及其发展重点和应用前景。

水面舰艇水声干扰器材与战斗使用

随着潜用声呐技术、鱼雷制导技术及计算机等技术的飞速发展,水声对抗系统在战争中发挥着越来越重要的作用。为提高水声干扰器材作战效能,本文根据鱼雷工作原理,全面、系统、有针对性地分析了采用不同水声干扰器材进行干扰问题;重点探讨了使用拖曳式声诱饵、助飞式对抗器材(气幕弹、声干扰器、声诱饵)防御鱼雷攻击机理与战斗使用相关环节,为指挥员在作战中正确决策提供了理论依据。