基于超短基线水声定位的USV/UUV协同导航方法

针对无人水下航行器(UUV)与无人水面艇(USV)协同作业时水下导航性能受惯导设备(INS)影响较大的问题,提出了一种基于超短基线水声定位(USBL)的USV/UUV协同导航方法。首先,以USV上的高精度INS和GNSS组合后的导航结果作为基准,利用USBL测量得到的USV和UUV相对位置和姿态,再结合UUV的INS误差方程,建立了INS/GNSS/USBL/INS滤波的状态方程和观测方程,实现了多源导航信息的融合,有效提升了UUV水下导航精度。其次,针对USV和UUV航行过程中USBL因存在信号盲区带来的两者无法通信、定位导致协同导航不稳定的问题,采用基于视线法的PID控制方法实时改变USV的航向和航速,保证了USV、UUV航行过程中两者始终处于水声信号有效的通信、定位距离和角度范围内。仿真和海上实验结果表明,UUV在与USV协同导航后的位置误差小于10 m;USV和UUV航行过程中,相对距离和角度保持在设定的USBL有效通信定位距离和角度范围内,距离误差小于15 m,角度变化小于1°,提出的方法可以使USV和UUV协同导航更稳定、连续。     

基于双天线的高精度GPS定位测向系统及其在无人水面艇上的应用

介绍了一种基于双天线的高精度GPS定位测向系统,该系统可以实现精确定位、测向。分别从硬件和软件两个方面详细介绍了双天线GPS定位测向系统,双天线GPS系统的硬件部分主要由GPS接收机、主天线和从天线组成,GPS接收机内置OEM板和底层通信板,软件部分主要解析GPS数据处理模块的软件工作流程。通过静态实验和动态实验分析系统定位、测向的精度,实验数据表明静态实验的经度的标准偏差为0.3155米,纬度的标准偏差为0.1962米,第一次静态实验的测向标准偏差为0.0981°,第二次静态实验的测向标准偏差为0.0926°。最后,将此系统应用到无人水面艇,进行直线路径跟踪水上试验。     

利用频率波数谱能量扩展差异的水面水下目标分辨

提出基于波数能量频域扩展特征的水面水下目标分辨方法,通过模态域波束形成计算频率波数谱,并根据环境信息建立目标深度与波数扩展差异间的映射关系,并以此作为判决模型实现目标深度辨识。仿真结果表明所提方法在目标方位预估不准时依然稳健。通过SWellEx-96数据和大连海域实测数据验证了本文所提方法的有效性,海上试验数据处理结果表明该方法在132 m水平阵纵向有效孔径、100～800 Hz处理频段条件下,初步具备了水面水下目标分辨能力,且水面目标波数扩展特征高出水下目标10°左右,两类目标差异明显。从声传播特性的角度,所提方法为解决目标深度辨识难题提供了新的思路。     

气流对水面的冲击效果

通过实验研究了在气流冲击下水面的凹陷情况,并通过理论计算予以解释.结果表明凹陷的体积和深度主要与气流速度、玻璃管内径和玻璃管底部到水面上的距离有关的结论.     

A method to quantitatively estimate rainfall rate above water surface based on different spectra shapes generated by rainfall

A method combined with the nonlinear least-square regression to quantitatively estimate rainfall rate over water surface from the different spectrum shapes generated by rainfall in some frequency bands was presented.About 2000 min spectrum data generated by rainfall have been collected in an open-lake in Xiamen city.As a result,the spectrum shape in 15-30 kHz is fitted to log-linear law which allows classification of rain into three categories from the spectrum slope:no rain,drizzle(rainfall rate>10 mm/h)and heavy rain(rainfall rate>10 mm/h).Then,rainfall detection is made and rainfall rate is quantified in drizzle time with Logistic model in the frequency bands of 2-15 kHz,and the rainfall rate in heavy rainfall also quantified with log-linear regression.Finally,all measured spectrum data are used to calculate rainfall rate with the algorithm.The results show that the estimated rainfall rates are comparably coincident with the synchronously measured ones.The average error of accumulative rainfall per min is only l%-4%.     

Global Well-Posedness of the BCL System with Viscosity

The BCL system, a kind of equations governing the motion of the free surface of water waves in R3, is studied. Some results on the global existence, uniqueness and regularity of solutions to such system with small initial data are obtained.     

水面舰艇编队防空问题的建模研究

数学建模在水面舰艇编队防空系统中起到不可估量的作用.通过实例,分析一枚及多枚来袭导弹穿越护卫舰时的数学关系,得出护卫舰100%发现来袭导弹的最大工作半径为25km;并在此基础上建立100%防御成功条件下防御面积最大化的数学模型.计算得出编队的最佳设计阵型为:四艘护卫舰布置在以指挥舰为中心、半径为59km的圆上,各舰相对于指挥舰的方位角分别为45°、95°、145°和195°.根据各战舰拦截导弹过程的运动关系,求得了最优阵型下舰队拦截来袭导弹的最大批次.     

模糊信息处理在舰艇等级评估中的应用

采用模糊信息综合处理的方法，对舰艇主要设备技术状态作综合处理，评估舰艇的技术状态等级，促进舰艇等级评估趋向科学化、规范化。     

舰艇对抗微分对策建模研究

编队舰艇对抗攻击瞬时运动状态过程的完整描述是一个尚未很好解决的技术难点，本就驱逐舰对多艘导弹快挺对抗攻击建模问题进行了研究，建立了攻击时间尽可能短的定量微分对策模型，并给出了具体实现方法，中模型和方法可为实时舰艇作战指挥系统的研制、开发提供技术支持及理论依据。     

对水面波教学中常见谬误的澄清

从直观来看,水面波非常类似于典型的横波。在一些教材中经常选用水面波来演示机械波,但在表述中也未加说明。这样在学生头脑中形成的“前概念”,水面波是横波,更有人认为水面波是正弦波。本文从水面波产生的机理出发澄清这些不正确的认识。