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自主水下航行器

飞航导弹 2001年第7期 21-23页

作者：臧晓京

无人驾驶水下航行器(UUV)可分为两大类:遥控水下航行器(ROV)和自主水下航行器(AUV).这两种水下航行器在其技术方案和操作使用方面有很大的不同.下面主要介绍自主水下航行器.

关键词：自主水下航行器传感器换能器电子技术任务管理系统秘密侦察水雷军用船潜艇旁扫声纳

多自主水下航行器分布式三维仿射编队机动控制

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中国舰船研究 2025年第1期20卷 360-368页

作者：姚明启于林郭凯陆宇乔磊上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

[目的]为提高自主水下航行器(AUV)编队在复杂障碍场景中执行任务的能力,提出一种多AUV分布式三维编队队形机动控制方法。[方法]基于仿射变换理论与应力矩阵,实现AUV编队队形的缩放、旋转、共面、切变、共线或它们的组合机动。同时,基于... 详细信息

[目的]为提高自主水下航行器(AUV)编队在复杂障碍场景中执行任务的能力,提出一种多AUV分布式三维编队队形机动控制方法。[方法]基于仿射变换理论与应力矩阵,实现AUV编队队形的缩放、旋转、共面、切变、共线或它们的组合机动。同时,基于拉普拉斯矩阵,实现多AUV编队的艏向一致性。此外,采用非奇异积分终端滑模控制器保证多AUV编队快速高精度跟踪期望轨迹。[结果]通过高保真仿真实验验证了所提出的AUV编队机动控制方案能够驱动多AUV编队,实现三维队形的高精度机动变换,具有高机动性与鲁棒性。[结论]所提方法使得多AUV编队能够通过灵活机动的队形来躲避复杂水下障碍物,提高了AUV编队的安全性和执行任务的能力。

关键词：自主水下航行器编队控制滑模控制避障仿射变换

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多载荷自主水下航行器在海洋声学实验教学中的应用探讨

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实验技术与管理 2025年第1期42卷 205-213页

作者：范双双廖喜扬汪慧刘亚婷王东晓中山大学海洋科学学院广东珠海519082 武汉船舶通信研究所科技部湖北武汉430205

海洋声学课程旨在通过介绍海洋声学基础理论知识并结合水下声学技术应用实例,使学生理解海洋声学研究对于海洋调查及国防安全的重要性。该文将先进的水下无人平台技术与声呐技术相结合,发展基于多载荷自主水下航行器的海洋声学创新性实... 详细信息

海洋声学课程旨在通过介绍海洋声学基础理论知识并结合水下声学技术应用实例,使学生理解海洋声学研究对于海洋调查及国防安全的重要性。该文将先进的水下无人平台技术与声呐技术相结合,发展基于多载荷自主水下航行器的海洋声学创新性实验教学手段。通过设计具有技术先进性、方法创新性和实践可行性的实验教学任务与方案,有效丰富了海洋声学课程教学的内涵,提升了学生的学习体验和实践能力,并能够使学生树立海洋科学与海洋技术协同发展的创新思维。

关键词：海洋声学声呐自主水下航行器实验教学改革

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自主水下航行器多终点航路规划的距离正则化混合水平集算法研究

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兵工学报 2020年第4期41卷 750-762页

作者：盛亮邱志明于邵祯焦俊杰海军航空大学航空基础学院山东烟台264001 海军工程大学兵器工程学院湖北武汉430033 海军研究院北京102442 南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为进一步提升水平集算法求解自主水下航行器(AUV)时间最优航路的计算效率,结合局部化思想和多项式距离正则化方程,提出一种用于AUV多终点航路规划的混合水平集算法。通过引入简单多项式距离正则化项,融合海流模型,推导新的水平集演化方... 详细信息

为进一步提升水平集算法求解自主水下航行器(AUV)时间最优航路的计算效率,结合局部化思想和多项式距离正则化方程,提出一种用于AUV多终点航路规划的混合水平集算法。通过引入简单多项式距离正则化项,融合海流模型,推导新的水平集演化方程,并给出数值实现方法。所提算法无需重复初始化窄带且一次演化就能获得至多终点的所有最优航路集,解决了AUV多终点航路规划时计算效率不高、规划时间过长的问题。仿真结果表明,相较于蚁群算法和量子粒子群算法,在AUV的多终点航路规划中,混合水平集算法计算效率是蚁群算法的6.4倍,是量子粒子群算法的1.6倍,且鲁棒性更佳。

关键词：自主水下航行器多项式距离正则化混合水平集多终点航路规划

自主水下航行器回收过程中螺旋桨推力特性分析

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兵工学报 2017年第6期38卷 1154-1160页

作者：杜晓旭张正栋西北工业大学航海学院陕西西安710072

在自主水下航行器(AUV)水下回收过程中,螺旋桨的推力特性对AUV的稳定性控制及安全性能等影响非常明显。主要基于计算流体力学方法,采用多块混合网格技术结合RNG k-ε湍流模型,对AUV在不同回收工况下的螺旋桨推力特性展开数值模拟。建立... 详细信息

在自主水下航行器(AUV)水下回收过程中,螺旋桨的推力特性对AUV的稳定性控制及安全性能等影响非常明显。主要基于计算流体力学方法,采用多块混合网格技术结合RNG k-ε湍流模型,对AUV在不同回收工况下的螺旋桨推力特性展开数值模拟。建立AUV及螺旋桨的三维几何模型;基于多块混合网格方法对计算域进行空间离散,同时采用动网格技术实现螺旋桨与回收管的相对运动及自身旋转运动;利用有限体积法展开数值计算。基于计算数据与试验数据的对比及数值无关性测试,表明所使用的多块混合网格方法能够对AUV回收过程螺旋桨推力特性进行准确计算,为AUV水下回收过程的控制及安全性能评估能够提供理论参考。

关键词：流体力学螺旋桨自主水下航行器多块混合网格推力特性

自主水下航行器载荷侧向分离三维运动仿真分析

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上海交通大学学报 2017年第12期51卷 1480-1487页

作者：杜晓旭崔航西北工业大学航海学院西安710072

为了对自主水下航行器(AUV)载荷侧向分离安全性进行研究,建立了AUV载荷侧向分离三维运动模型.基于多刚体系统笛卡尔动力学理论,考虑了侧向分离过程中载荷与运载器之间的耦合运动关系,采用带拉格朗日乘子的多体系统动力学方程,建立载荷... 详细信息

为了对自主水下航行器(AUV)载荷侧向分离安全性进行研究,建立了AUV载荷侧向分离三维运动模型.基于多刚体系统笛卡尔动力学理论,考虑了侧向分离过程中载荷与运载器之间的耦合运动关系,采用带拉格朗日乘子的多体系统动力学方程,建立载荷侧向分离三维运动模型;基于刚体动力学理论,采用牛顿-欧拉方法,建立AUV载荷侧向分离后载荷与运载器的单刚体运动模型.为避免求解过程中出现约束违约现象,采用约束违约稳定法对AUV载荷侧向分离多体系统运动方程进行处理,采用四阶龙格库塔积分算法对一定工况下载荷侧向分离运动进行仿真,结果表明所建立的AUV载荷侧向分离三维运动模型是有效的.

关键词：自主水下航行器侧向分离多体系统动力学运动仿真

自主水下航行器轴向运动的自适应反演滑模控制

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西北工业大学学报 2007年第4期25卷 552-555页

作者：高剑徐德民李俊严卫生张福斌西北工业大学航海学院陕西西安710072

研究了自主水下航行器在未知海流作用下的轴向运动跟踪控制问题,采用非线性反演设计技术,引入自适应机制在线估计未知海流速度和模型参数,用滑模控制克服系统中的未建模动态特性,保证了轴向位置跟踪误差的全局渐近稳定性。仿真结果表明... 详细信息

研究了自主水下航行器在未知海流作用下的轴向运动跟踪控制问题,采用非线性反演设计技术,引入自适应机制在线估计未知海流速度和模型参数,用滑模控制克服系统中的未建模动态特性,保证了轴向位置跟踪误差的全局渐近稳定性。仿真结果表明,该自适应反演滑模控制具有良好的鲁棒性和自适应性。

关键词：自主水下航行器轴向运动控制未知海流自适应反演滑模控制

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自主水下航行器组合导航一体化仿真系统开发

系统仿真学报 2009年第7期21卷 1874-1877页

作者：王彦恺康凤举段世梅黄永华西北工业大学航海学院西安710072 水下信息处理与控制国家重点实验室西安710072

AUV组合导航系统的研究,需要借助于仿真手段进行初步试验和算法验证。采用面向对象技术和模块化的设计思路开发远航程自主水下航行器组合导航一体化仿真软件系统,该一体化仿真软件分为仿真初始参数设置子系统,导航子系统,控制子系统,各... 详细信息

AUV组合导航系统的研究,需要借助于仿真手段进行初步试验和算法验证。采用面向对象技术和模块化的设计思路开发远航程自主水下航行器组合导航一体化仿真软件系统,该一体化仿真软件分为仿真初始参数设置子系统,导航子系统,控制子系统,各子系统根据工作原理设计模块接口,具有建模、仿真、试验的一体化功能。仿真实验结果表明,该组合导航仿真软件系统可为AUV组合导航系统提供初步的仿真调试和实验验证环境,能够为半实物仿真及实物研制提供重要的参考信息。

关键词：自主水下航行器组合导航一体化仿真仿真模型库

自主水下航行器自适应S面三维轨迹跟踪的仿真验证

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中国舰船研究 2022年第4期17卷 38-46,91页

作者：李文魁周铸宦爱奇夏宇轩海军工程大学电气工程学院湖北武汉430033 中国人民解放军92768部队广东汕头515000 中国人民解放军91206部队山东青岛266000 海军工程大学教务处湖北武汉430033

[目的]旨在研究非线性六自由度自主水下航行器(AUV)的轨迹跟踪问题。[方法]为此,设计三维轨迹变前视距离视线(LOS)导引律,利用李雅普诺夫稳定性判据证明此导引律的稳定性,使用设计的自适应S面控制算法对AUV的航向角、纵倾角和纵向速度... 详细信息

[目的]旨在研究非线性六自由度自主水下航行器(AUV)的轨迹跟踪问题。[方法]为此,设计三维轨迹变前视距离视线(LOS)导引律,利用李雅普诺夫稳定性判据证明此导引律的稳定性,使用设计的自适应S面控制算法对AUV的航向角、纵倾角和纵向速度进行控制。然后,以REMUS 100 AUV为例,利用Matlab软件分别对AUV的航向角、纵倾角和纵向速度控制及其空间直线、曲线轨迹跟踪进行仿真,以验证所提导引律的有效性。[结果]结果表明:对于非线性控制而言,相比于传统的S面控制,自适应S面控制可降低控制参数整定的难度,抗干扰能力更强;而且,相比于传统的LOS导引律,所提导引律可使AUV更快地跟踪上参考轨迹。[结论]所设计的轨迹跟踪控制算法能够实现对AUV的三维轨迹跟踪,并改善AUV的操纵性。

关键词：自主水下航行器视线导引三维轨迹跟踪自适应S面控制