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AUV群体协调通信网络设计与实现

AUV群体协调通信网络设计与实现

作者：丁明惠哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

在21世纪，海洋无论是在资源方面还是在国际战略等方面都扮演着非常重要的角色。海洋是个十分庞大而且复杂的生态系统，目前人类对海洋深处的探索非常有限，并且对海洋的勘探以及作业方式也是比较昂贵的。自主水下航行器AUV作为海洋勘... 详细信息

在21世纪，海洋无论是在资源方面还是在国际战略等方面都扮演着非常重要的角色。海洋是个十分庞大而且复杂的生态系统，目前人类对海洋深处的探索非常有限，并且对海洋的勘探以及作业方式也是比较昂贵的。自主水下航行器AUV作为海洋勘探开发的高技术平台，有极其广阔的应用前景，越来越受到众多国家和地区的重视。随着应用需求的不断复杂化和多样化，单台AUV的功能逐渐显示出一定的局限性，于是由多台AUV组成的协作系统逐渐成为研究热点。高效可靠地通信网络是多自主水下航行器进行协同作业的基本前提。但是水声通信存在着低信道带宽、高传播延时、低信道稳定性、节点能量受限等诸多困难,因此设计一个高效的AUV群体协调通信网络对于多AUV协同系统而言具有重要的实际应用价值。本文针对AUV群体协调通信网络开展了网络结构设计、AUV群体协调通信网络设计、网络拓扑生成与路由搜索以及AUV协调通信网络仿真平台构建等方法研究，并以TrackLink通信定位系统为实物传输介质完成了水声通信的通信周期与丢包率的测试试验。首先，研究了网络层拓扑的分类，分析了能量损耗与网络通信的中继次数的关系，设计了一种结合了能量损耗因素和通信延迟因素的拓扑生成算法，并与普通算法进行了对比，验证了该算法的有效性了。通过能耗与时延权衡算法得到的拓扑图简单明了，并且考虑了能量损耗和通信时延的因素，既大大缩小了后续路由搜索的范围，又可以在能量损耗以及通信时延两方面加以权重。同时制定了相应的路由搜索及路由维护的方法。其次，研究了数据链路层中的帧结构、差错校验、逻辑链路控制和媒介访问控制的协议，结合AUV声学通信传输特性，设计了适合于AUV群体协调通信网络的数据链路层通信协议，并对比分析了普通访问模式和MACAW访问模式的MAC层协议，分别在网络吞吐量、误码率以及平均时延三个方面进行了对比，分析了仿真结果的原因，然后提出了一种结合普通访问模式和MACAW访问模式的MAC层协议。最后，以TrackLink1500A通信定位系统为实物传输介质构建了水声通信试验平台，通过Transceiver与Transponder之间的定位访问实现水声通信，完成了通信链路的有效性测试，并测试了TrackLink系统的通信周期和丢包率，完成了试验结果分析，提出了应用TrackLink系统实现水声通信时减少丢包率的解决方案。在每个访问周期内，控制所发送的数据包的帧长不大于80字节，从而保证系统不会因负载过高而导致不必要的丢包现象。

关键词：自主水下航行器通信网络网络层数据链路层网络协议

低压冷喷涂Cu-Ni-AlO复合涂层的制备及其力学性能研究

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化工新型材料 2024年

作者：朱怀清刘洪金丁明惠张晨刘欣雨明丽君哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院

采用低压冷喷涂技术在AZ91D镁合金基体上制备了Ni含量不同的Cu-Ni-Al2O3复合涂层。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了复合涂层的微观形貌和结构；通过显微硬度、结合强度和摩擦磨损试验研究了复合涂层的力学性能。结果表明：Cu-Ni-... 详细信息

采用低压冷喷涂技术在AZ91D镁合金基体上制备了Ni含量不同的Cu-Ni-Al2O3复合涂层。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了复合涂层的微观形貌和结构；通过显微硬度、结合强度和摩擦磨损试验研究了复合涂层的力学性能。结果表明：Cu-Ni-Al2O3复合涂层结构致密，涂层未发生氧化和相变。控制合适的Ni含量可降低涂层的孔隙率，提高涂层的沉积效率、结合强度和耐磨性。当Ni含量为21%(质量分数)时，Cu-Ni-Al2O3复合涂层的孔隙率为0.94%，沉积效率为36.32%，结合强度为26.31MPa，体积磨损率为1.10×10-11m3/m。

关键词：低压冷喷涂 AZ91D镁合金复合涂层微观形貌耐磨性

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PhN-DOPO改性环氧树脂的制备及性能

精细化工 2024年

作者：张晨李笑甜丁明惠朱怀清明丽君刘欣雨哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院

以对氨基苯甲酸(PABA)、对羟基苯甲醛(PHBA)和9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料合成了一种长链阻燃剂(PhN-DOPO)，并经FTIR、1HNMR、ESI-MS对其进行表征。制备了PhN-DOPO添加量(以环氧树脂质量为基准，下同)为0、5%、... 详细信息

以对氨基苯甲酸(PABA)、对羟基苯甲醛(PHBA)和9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料合成了一种长链阻燃剂(PhN-DOPO)，并经FTIR、1HNMR、ESI-MS对其进行表征。制备了PhN-DOPO添加量(以环氧树脂质量为基准，下同)为0、5%、10%、15%的一系列梯度改性环氧树脂(EP1～EP4)，通过DSC、TGA、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)和剥离强度测试考察了改性环氧树脂的热稳定性、阻燃性及粘接性能。结果表明，PhN-DOPO添加量为10%时，改性环氧树脂EP3的玻璃化转变温度(Tg)提高至177.2 ℃，UL-94测试为V-0等级，LOI达32.4%，表现出最好的阻燃性和良好的热稳定性；EP3的剥离强度为2.75 kN/m，比纯环氧树脂(EP1)高0.28 kN/m。改性环氧树脂燃烧时，PhN-DOPO通过凝聚相和气相阻燃协同作用提高了环氧树脂的阻燃性，并且改性环氧树脂对应残炭的石墨化程度提高，表现出良好的成炭能力，其中改性环氧树脂EP3的成炭效果最好。

关键词：阻燃剂环氧树脂热稳定性阻燃性能粘接性能橡塑助剂

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一种船用海面监视系统设计

舰船电子工程 2017年第8期37卷 143-145页

作者：丁明惠昆明船舶设备研究试验中心昆明650051

目前海上大部分船只均装有ARPA雷达和AIS设备,但很少有对海面目标实时成像设备,而且雷达和AIS设备也只是作为独立系统并没有联合使用。论文设计了一种基于红外热像仪、雷达和AIS的船用海面监视系统,给出了系统的设备组成,研究了雷达和AI... 详细信息

目前海上大部分船只均装有ARPA雷达和AIS设备,但很少有对海面目标实时成像设备,而且雷达和AIS设备也只是作为独立系统并没有联合使用。论文设计了一种基于红外热像仪、雷达和AIS的船用海面监视系统,给出了系统的设备组成,研究了雷达和AIS信息融合方法以及红外成像仪控制方法,并对监视系统显控软件进行了设计。

关键词：红外热像仪 AIS雷达监视系统

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锐波束形成技术在圆柱阵被动声纳中的应用

电子科技 2016年第12期29卷 26-28,32页

作者：丁明惠昆明船舶设备研究试验中心第1研究室云南昆明650051

水下被动跟踪系统是通过分析和处理目标辐射的噪声对目标进行定位,目前对于水面、水下等目标的被动跟踪均已得到实际应用。文中针对海上多目标和弱目标被动跟踪问题,采用了圆柱阵锐波束形成方法,通过对圆柱阵采集的信号进行锐波束形成,... 详细信息

水下被动跟踪系统是通过分析和处理目标辐射的噪声对目标进行定位,目前对于水面、水下等目标的被动跟踪均已得到实际应用。文中针对海上多目标和弱目标被动跟踪问题,采用了圆柱阵锐波束形成方法,通过对圆柱阵采集的信号进行锐波束形成,减小波束主瓣宽度,同时压低副瓣。给出了Matlab仿真和实际应用情况,结果表明,使用该方法圆柱阵的多目标分辨能力得到明显提高。

关键词：锐波束形成技术圆柱阵双目标分辨

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特定频带信噪比最大化的信号恢复方法

舰船电子工程 2016年第9期36卷 42-44页

作者：丁明惠昆明船舶设备研究试验中心昆明650051

论文对时域的基于信噪比最大化的信号恢复方法进行了改进,提出一种使特定频带内信噪比最大化的指标函数,利用混合信号中噪声的协方差矩阵先验知识,通过多通道信号的线性组合,恢复出需要检测的信号,并使其在指定的频带内信噪比最大化。... 详细信息

论文对时域的基于信噪比最大化的信号恢复方法进行了改进,提出一种使特定频带内信噪比最大化的指标函数,利用混合信号中噪声的协方差矩阵先验知识,通过多通道信号的线性组合,恢复出需要检测的信号,并使其在指定的频带内信噪比最大化。论文对方法进行了推导,并进行仿真,与时域的信号恢复方法进行了比较,结果表明,这种信号恢复方法能够使信号所在频带内的信噪比最大化,更有利于信号参数估计,具有良好的实际应用价值。

关键词：信号恢复噪声抵消信噪比

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水下机动目标航迹被动跟踪显控软件设计

电声技术 2016年第5期40卷 51-53页

作者：丁明惠昆明船舶设备研究试验中心云南昆明650051

水下被动跟踪系统是通过分析和处理目标辐射的噪声对目标进行定位,目前对于自主水下航行器及鱼雷等目标的被动跟踪都已得到实际应用。对被动跟踪系统的组成和基本功能进行了介绍,重点研究了被动跟踪显控软件的基本功能、工作流程以及运... 详细信息

水下被动跟踪系统是通过分析和处理目标辐射的噪声对目标进行定位,目前对于自主水下航行器及鱼雷等目标的被动跟踪都已得到实际应用。对被动跟踪系统的组成和基本功能进行了介绍,重点研究了被动跟踪显控软件的基本功能、工作流程以及运动轨迹的解算方法,同时对目标运动轨迹进行了优化,最后给出了软件界面及对产品的跟踪实例。

关键词：水声被动跟踪显控软件

基于四元阵定位算法的鱼雷入水点误差分布分析

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水下无人系统学报 2019年第6期27卷 658-663页

作者：丁明惠庄瑞岳雷昆明船舶设备研究试验中心

鱼雷入水点精度是评定鱼雷性能的主要战技指标之一。文中首先推导了基于四元阵定位鱼雷入水点算法,并进行了仿真验证。在此基础上,针对由于时延差估计导致的定位误差进行了分析,推导了其误差方程,给出了误差较大部分的主要成因。最后对... 详细信息

鱼雷入水点精度是评定鱼雷性能的主要战技指标之一。文中首先推导了基于四元阵定位鱼雷入水点算法,并进行了仿真验证。在此基础上,针对由于时延差估计导致的定位误差进行了分析,推导了其误差方程,给出了误差较大部分的主要成因。最后对不同阵形的定位误差进行仿真,并将引入同向误差和反向误差的仿真结果进行对比。结果表明,通过改变原来正方形阵元的布放位置,定位误差分布会向原正方形对角部分压缩,并且误差较大的面积会减少,从而达到了降低误差、提高定位精度的目的。文中研究可为四元阵测量鱼雷入水点工程应用提供参考。

关键词：鱼雷入水点四元阵误差分布

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脲醛树脂微胶囊制备及应用研究

脲醛树脂微胶囊制备及应用研究

作者：丁明惠哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

本文采用原位聚合法制备了脲醛树脂微胶囊，并深入研究了脲醛预聚体制备条件以及预聚体缩聚条件对脲醛树脂微胶囊形成的影响。实验结果表明，脲醛预聚体的制备条件以及预聚体缩聚过程中的酸性催化剂、酸化时间、缩聚温度、缩聚时间、固... 详细信息

本文采用原位聚合法制备了脲醛树脂微胶囊，并深入研究了脲醛预聚体制备条件以及预聚体缩聚条件对脲醛树脂微胶囊形成的影响。实验结果表明，脲醛预聚体的制备条件以及预聚体缩聚过程中的酸性催化剂、酸化时间、缩聚温度、缩聚时间、固化剂及其用量、固化温度对脲醛树脂微胶囊的形成有很大的影响，通过对这些条件进行控制我们制备出了内外表面光滑、形态完整、无粘连分散性好、坚固透明具有很好光学形态的脲醛树脂微胶囊，为制备用做电子纸电泳微室的电泳微胶囊打下了基础。本文进一步开展了蓝色电泳微胶囊的制备研究，主要通过原位聚合法，以二氧化钛分散在油性蓝染色的四氯乙烯中作为复合芯材制备出了具有很好形态和抗渗透性能的蓝色电泳微胶囊。并研究了制备这种复合芯材微胶囊存在的困难以及解决方法。实验结果表明，通过对反应条件进行精细的控制能够解决制备复合芯材微胶囊所存在的相分离等难题，制备出了满足要求的蓝色电泳微胶囊。研究结果表明，原位聚合法制备脲醛树脂微胶囊方法简单、工艺易控制、设备简单，适合于制备电泳微胶囊。实验制得的电泳微胶囊具有很好的形态，有望应用于电子纸的制备。

关键词：电泳微胶囊电子纸原位聚合脲醛树脂