激光水下扫描成像系统的图像修正机理

同步扫描系统可以克服后向散射，但同时也产生了两种非线性，一是扫描线速度的非线性，一是由于距离对光能衰减造成的非线性，两种非线性都需要修正，本文从原理上讨论水下激光成像时能量衰减的修正原理与修正方法，并给出仿真结果。     

Analysis and implementation of cross sync period underwater acoustical positioning techniques for underwater targets

I.IlltroductionWhenanactiveunderwateracousticalpositioningsystemissearchingforanunderwatertarget,itisnecessaryforittocompleteatransmittingandreceivingcycIewithineachworkingperiodinordertofindoutthelocationofthetargetcorrectly.Forexample,whenanunder-wateracoustica1synchronouspositioningsystemistrackinganunderwatertargetwithagivensynchr0nizingperiod,thepropagati0ntimeofthepositioningsignaltravellingfr0mthetaJrgettothearrayofthesystemshouldbelessthanthesynchronizingperiod0therwisetargetdis-tance…     

Experimental investigation of the aquatic propulsion caused by localised flexural wave propagation in immersed wedges and plates

This paper describes the results of the experimental verification of the idea of wave-like aquatic propulsion of autonomous and man-inhabited vessels first published about 10 years ago by one of the present authors (V.V.K.). The idea is based on employing the unique type of localised flexural elastic waves propagating along edges of wedge-like structures immersed in water (wedge elastic waves). Such wedge-like structures supporting localised elastic waves can be attached like fish fins to a body of a small ship or a submarine and used for their propulsion. The proposed principle of employing localised flexural waves as a source of aquatic propulsion has been biologically inspired by the specific swimming mode used in nature by stingrays. To verify the idea experimentally, the first working prototype of a small catamaran using the above-mentioned wave-like propulsion via the attached rubber keel has been build and tested in Loughborough University. The tests have been carried out in two phases, in a water tank and then in open water. The test results have shown that the catamaran was propelled very efficiently and could achieve the speed of 36 cm/s, i.e., about one vehicle length per second, thus demonstrating that the idea of wave-like propulsion of small man-inhabited craft is viable. The reported proof of the viability of this idea may open new opportunities for marine craft propulsion, which can have far reaching implications.     

一种新型频域均衡器在水声通信中的应用

在传统频域均衡器的基础上,结合多载波频移键控调制方式的频谱结构,利用接收信号和参考信号的相关性及均衡器的滤波系数,提出了一种兼具均衡与解调功能的新型频域均衡器结构.该均衡器简单、有效地克服了水声信道中多径传播产生的码间干扰和频率选择性衰落等问题,简化了水声通信系统接收机的复杂度. 新型频域均衡器的解调原理以非相关解调算法为基础,但由于利用了均衡器的计算结果,其差错性能优于传统的非相关解调算法,计算机仿真试验表明,改进后的方法使差错性能提高了2 dB;实际水声通信实验表明,该均衡器能够有效地提高水声通信系统的可靠性,具有很好的应用前景.     

一种改进的AUVs变结构滑模控制策略研究

针对现有的变结构滑模控制切换面单一性会导致系统状态在原点处收敛缓慢的缺陷,对自主式水下机器人(AUVs)变结构滑模控制设计了折线型的切换面,并且进一步改进实现了速度控制和定点定速控制。改进的切换面由斜率不同的自线段构成,并在拐点处通过S型函数光滑过渡。将切换面的斜率减小到0时,则可以实现速度控制,同时为了消除速度控制的稳态误差,引进了采用能智积分方法的积分项。最后在某AUV上进行仿真实验,结果证实了应用折线型切换面可以减少控制系统的上升时间,提高反应速度;速度控制的稳态误差接近0,并很好地实现定点定速的控制效果。该方法可以有效用于AUVs的控制。     

超空泡射弹水下侵彻靶板三相耦合数值模拟

超空泡射弹侵彻问题的实质是特殊水下结构受到高速冲击载荷作用下的动态响应。对12.7 mm口径超空泡射弹侵彻典型水下目标壳体的毁伤效果开展研究,基于LS-DYNA有限元分析软件建立水环境中超空泡射弹垂直侵彻曲面靶板的等效模型,探讨射弹侵彻过程中动能侵彻和气泡溃灭对靶板联合毁伤效果,获得了靶板在各阶段的应力变化和结构变形规律。结果表明:侵彻靶板前,射弹着靶速度为200 m/s时的头部表面水介质压力峰值达768 N,靶板表面有明显下凹变形;侵彻靶板时,伴随着射弹动能侵彻和气泡溃灭冲击,水介质造成的影响不足动能侵彻的2%;侵彻靶板后,在靶板正面形成峰值速度为42 m/s的水射流进一步作用于破口;靶板整体弯曲变形,在200~300 m/s范围内,随着射弹着靶速度的增加,靶板弯曲形变量减小;靶板局部发生延性穿孔,射弹在水环境中具有更好的破口效果,射弹速度变化对破口尺寸影响不大。     

基于色彩衰减补偿和Retinex的水下图像增强

针对水下图像存在的色偏、雾状模糊、低曝光和非均匀光照问题, 提出一种基于色彩衰减补偿和Retinex的水下图像增强算法. 首先, 为校正水下图像的色偏, 利用水体对不同波长光线衰减不一致的特性自适应地补偿其R、G、B通道. 然后, 使用基于多尺度导向滤波的Retinex去除雾状模糊, 增强对比度. 最后, 根据水下图像和自然图像的直方图分布特征对其进行归一化处理, 从而在保存图像主要信息的前提下增强其纹理和曝光. 实验结果表明, 该算法不但具有较优的视觉感知效果, 而且具有较高的图像质量评价分数. 该算法具有较强的适应性, 有助于计算机视觉算法在水下的应用.     

柱状含铝炸药水下爆炸近场的特征线法研究

基于之前提出的一种含熵变项的特征线法,通过控制非等熵流中的能量释放来刻画铝粉燃烧的影响,结合简单Chapman-Jouguet模型和JWL-Miller状态方程,计算了柱形含铝炸药水下爆炸的近场参数。对比模拟结果与实验数据,发现这种特征线法可以较好地预测近场冲击波的传播迹线、爆轰产物的膨胀轨迹以及内部压缩波的反射过程。结果表明,这种特征线法可用于含铝炸药水下爆炸的近场计算,进一步可用于评估含铝炸药性能或计算水下能量输出。     

水下爆炸冲击荷载下混凝土重力坝的抗爆性能

在水下爆炸冲击荷载作用下,结构动力响应较之静态荷载和地震荷载作用下要复杂得多。通过大 量的数值模拟,探讨了混凝土重力坝在水下爆炸冲击荷载作用下,大坝高度、库前水位对大坝抗爆性能的影 响,为大坝抗爆性能评估和防护设计提供基础。数值计算中,构建了重力坝水下爆炸全耦合数值模型,并考虑 爆炸冲击作用下混凝土的高应变率效应。研究结果表明:对于混凝土重力坝,随着大坝高度的增加,大坝的抗 爆性能增强;库前水位对大坝的抗爆性能影响较大,通过降低库前水位可有效提高大坝的抗爆性能。