2022年 第17卷 第1期
2022, 17(1): 1-10.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02249
摘要:
目的 旨在解决泵喷推进器在湍流入流作用下非定常力谱不明的问题。 方法 通过湍流生成栅格和频谱合成法相结合的方法，产生具有时间脉动和空间相干结构的湍流，然后将此种方法与模拟相结合，获得泵喷推进器非定常力的宽带谱。 结果 结果显示，所采用的计算方法能够获得泵喷推进器导管、定子和转子合理的非定常力宽带谱；泵喷推进器非定常力宽带谱由叶频及倍频处“驼峰”、定子叶频及相邻定子数倍轴频处特征线谱组成，随着叠加叶片数量的增加，力谱中的“驼峰”变得更加明显，特征线谱峰值呈周期性变化，并在叶片数为转子数时达到最小；由于前置定子和导管的使用，泵喷推进器非定常力宽带谱的幅值比螺旋桨高，但“驼峰”没有螺旋桨明显。 结论 所做研究有助于明确由湍流引起的泵喷推进器非定常力特性，可为低噪声泵喷推进器设计提供参考。
2022, 17(1): 11-17.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02269
摘要:
目的 研究喷水推进器进口流道主参数对其性能的影响，为喷水推进器设计提供依据。 方法 基于STAR-CCM+商业软件，通过定常雷诺平均NS方程（RANS），数值模拟分析不同进速比（IVR）工况下喷水推进器进口流道轴线高度和进流角度对其水动力性能的影响，并根据国际拖曳水池会议（ITTC）的不确定度分析规程进行数值不确定度分析。采用六面体结构化网格对计算域进行离散，采用Realizable k-ε 两层湍流模型对控制方程进行封闭，离散格式为二阶。压力−速度耦合计算选用压力耦合方程组的半隐式算法（SIMPLE）。 结果 结果显示，数值的不确定度小于4%，表明所采用的网格收敛性良好，数值结果可靠。 结论 研究表明，当IVR =0.7~1.1时，进口流道效率较高；对于IVR较大的工况，应减小进流角；对于IVR较小的工况，则应适当增加轴线高度，以改善出口流动的不均匀度。
2022, 17(1): 18-24.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02151
摘要:
目的 直翼推进器是一种特种推进器，其借助从船舶底部伸出并围绕垂直轴往复式摆动的桨叶产生精准且无级可调的推力，有必要研究敞水和伴流条件下直翼推进器的水动力性能。 方法 首先，通过分析直翼推进器的工作原理，推导出叶片的多重运动规律公式；然后，基于RANS方程和\begin{document}$ k - \varepsilon $\end{document} ![]()
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结果 由整桨瞬时载荷和单桨叶瞬时载荷变化规律的分析，显示叶片瞬时载荷存在明显的叶频特征，且随着进速系数的减小，桨叶主推力和转矩的波动幅值增大；船体伴流对直翼推进器主推力和转矩的影响较小，但侧向力变化显著。 结论 研究结果对于分析直翼推进器的桨叶强度以及叶型优化具有借鉴意义。
2022, 17(1): 25-35.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02224
摘要:
目的 复合材料螺旋桨的弯扭耦合变形程度反映了桨叶的刚度特性，而桨叶刚度特性又与其水动力性能存在一定的相关性，将从刚度的角度对复合材料螺旋桨的纤维铺层进行优化设计。 方法 首先，以DTMB 4383复合材料螺旋桨为研究对象，基于复合材料螺旋桨流固耦合自迭代算法，构建桨叶弯扭刚度数值计算方法；然后，分别在桨叶铺设单向碳纤维布或正交碳纤维布这2种情况下，对不同铺层方案桨叶的弯扭刚度进行数值计算，并研究桨叶的弯扭刚度特性以及其与水动力性能之间的对应规律。 结果 数值计算结果表明，复合材料螺旋桨单桨叶推力系数及其推力系数差值与桨叶刚度之间呈现出较为同步的变化规律；在主方向弹性模量相同的情况下，正交碳纤维布铺设的复合材料螺旋桨的最小推力系数差值大于单向碳纤维布铺设的复合材料螺旋桨；当材料的弹性模量降低时，桨叶的刚度随之减小，且复合材料螺旋桨单桨叶推力系数及其推力系数差值也会随之减小；当桨叶的刚度较小时，复合材料螺旋桨能够更好地发挥自适应流场的优势，经弯扭耦合能产生更大的螺距变形，从而在高、低伴流区中产生较金属螺旋桨更小的周期性推力脉动。 结论 所得结果可指导复合材料螺旋桨改善船艉水动力性能的优化设计。
2022, 17(1): 36-41.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02131
摘要:
目的 为探索高效的螺旋桨优化设计方法，基于面元法开展伴随优化方法的研究。 方法 通过桨叶表面法向速度为零条件和等压库塔条件建立伴随方程，得到敏感导数求解式。以DTMB 4381螺旋桨为对象，分别运用伴随方法和传统的求解控制方程方法计算螺旋桨性能与参数之间的敏感导数；基于伴随方法对某螺旋桨进行敏感导数分析，再根据敏感导数分析结果进行几何参数优化，并将结果与ISIGHT优化平台中的粒子群算法（PSO）得到的结果进行对比。 结果 结果表明，采用伴随方法与传统的求解控制方程方法计算得到的结果具有较好的一致性，但伴随方法的计算效率更高，优化结果也优于PSO算法，且优化所用时间也少。 结论 研究表明，伴随方法在多参数螺旋桨优化设计中的计算效率优于智能算法。
2022, 17(1): 42-50.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02288
摘要:
目的 基于数值模拟方法研究螺旋桨几何参数对其正倒车水动力性能的影响规律。 方法 以某33 000 DWT成品油轮为应用对象，采用RANS方法并结合Realiazable k-ε湍流模型，对与其相匹配的1个图谱桨与3个理论桨在正车前进和倒车后退工况下的水动力性能进行数值仿真，讨论升力分配系数、螺距与拱度组合方式对螺旋桨正倒车水动力性能的影响规律。 结果 结果表明：在正车前进和倒车后退工况下，桨叶剖面螺距对剖面升力的贡献始终为正，拱度的贡献则体现为正负交替，螺旋桨设计时适当增加拱度减小螺距有利于提升其正车前进工况下的敞水效率，反之，采用大螺距小拱度则有利于增大倒车推力。 结论 基于研究结果给出了螺旋桨设计中兼顾考虑其正车和倒车性能的若干建议。
2022, 17(1): 51-59.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02229
摘要:
目的 旨在研究跨域无人平台从水面垂直起飞过程中平台的运动及动力学特性。 方法 采用黏流CFD方法结合重叠网格技术和多自由度DFBI （dynamic fluid body interaction）运动模型，针对跨域无人平台在水面垂直起飞至空中的跨域过程的动态特性，开展数值模拟研究。 结果 模拟结果显示：在垂直起飞过程中，受无人平台上升阻力的影响，空气螺旋桨需要以相对于单桨等拉力状态更高的转速才能将无人平台拉起升离水面，且无人平台的主运动为垂向上升运动；此外，因空气螺旋桨的下洗气流与无人平台机身的耦合作用，导致平台出现了“快速低头”现象。 结论 由模拟结果可知，为保证无人平台顺利升空，在从水面至空中的垂直起飞阶段必须加入手动或自动的控制程序，以实时调整推进器的倾转角度，从而为后续跨域无人平台优化设计及控制提供有力的评估手段。
2022, 17(1): 60-70.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02243
摘要:
目的 为了兼顾船舶操纵运动预报的成本与精度，基于数值计算方法，结合水动力导数敏感度分析，提出一种船舶操纵运动预报方法。 方法 首先，求解RANS方程，应用流体体积（VOF）法捕捉自由液面，采用动态网格方法对DTMB 5415船型进行约束运动的数值计算，并将回归得到的线性水动力导数与试验值进行对比，验证数值方案的有效性；然后，基于MMG分离建模方法建立DTMB 5415船模的操纵数学模型，并利用龙格－库塔算法进行求解，对船舶回转和Z形操纵运动进行仿真；最后，分析水动力导数对这2种操纵运动的敏感度。 结果 结果显示，采用所提方法得到的操纵轨迹和衡准参数仿真结果与试验结果一致，回转运动参数的平均误差为5.1%，Z形操纵运动参数的平均误差为11.7%，较文献使用CFD进行自航船模模拟得到运动参数的精度与计算成本均有所改善；水动力敏感度分析结果也验证了部分非线性水动力导数对操纵性衡准的影响较小，可以使用经验公式进行估算。 结论 研究表明采用所提方法进行船舶操纵性预报方法可行，可在满足工程应用精度的同时大大减少计算成本，尤其适用于船舶设计阶段的操纵性预报及优化。
2022, 17(1): 71-79.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02267
摘要:
目的 为提高水面欠驱动船舶的航向跟踪性能，减小航向误差，研究一种基于有限时间扩张状态观测器（FTESO）的船舶航向滑模控制方法。 方法 首先，采用预滤波器减小船舶转向时较大的航向变化率影响，利用扩张状态观测器对时变漂角进行估计，然后通过估计出的漂角及时修正航向误差。为简化控制器设计，艏摇方向上的外部扰动和内部不确定项由观测器同时估计，并在控制器设计中进行补偿。选取含积分项的滑模面，结合FTESO设计滑模控制律，并考虑输入饱和约束，最终通过李雅普诺夫理论证明控制系统的稳定性。 结果 仿真结果显示，所研究的控制方法使水面船舶能够在较短的时间内减小航向跟踪误差并收敛至0。 结论 研究成果可为水面船舶航向跟踪控制设计提供参考。
2022, 17(1): 80-90.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02223
摘要:
目的 为了设计造价合理、性能高效的系泊系统，研究不同系泊系统对波能发电装置（WEC）的能量摄取（PTO）能力和定位性能的影响。 方法 选择一典型的两刚体点吸式WEC装置为研究对象，采用WEC-Sim和MoorDyn开源代码设计两类系泊系统，一类采用锚链，另一类采用锚链和聚酯缆绳所组成的混合缆。通过对这两类系泊系统进行时域分析计算，获得WEC位移响应以及PTO装置响应和系缆张力响应。 结果 结果表明：系泊系统对浮子位移响应的影响很小，但对Spar式底板的影响明显；对于针对线性阻尼型WEC，系泊系统对PTO响应的影响可以忽略不计；在工作海况下，混合缆系泊系统的张力比锚链系泊系统中同一位置处的更低。 结论 该研究可为波能发电装置的系泊设计提供参考。
2022, 17(1): 91-98.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02274
摘要:
目的 为了探究自由液面及自由端对典型钝体绕流问题的影响，对带自由液面的有限长圆柱绕流进行研究。 方法 基于延时分离涡模拟（DDES）技术和分段线性界面重构（PLIC）方法，利用自主开发的naoe-FOAM-SJTU求解器开展数值模拟。 结果 结果显示，自由液面和自由端的存在增大了局部位置的升、阻力，推迟了圆柱表面流动分离的发生；相较于深吃水位置，自由液面附近流向的速度“恢复”延缓，横向的速度呈向外运动的趋势；自由液面的变形产生了大量细碎的漩涡，自由端的卷拧状漩涡在一定程度上抑制了卡门涡街的发展。 结论 研究表明，目前采用的数值方法能够准确捕捉复杂流场，同时，自由液面和自由端的存在将显著改变流场沿吃水方向的分布。
2022, 17(1): 99-107.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02162
摘要:
目的 针对数值模拟中波浪随传播时间和距离发生波幅衰减及相位偏移的问题，提出一套可用于多周期稳定造波的参数设计方法。 方法 基于Navier-Stokes方程和流体体积（VOF）方法进行五阶Stokes波数值模拟，通过对一维波动方程的离散形式进行分析，研究几个重要参数对造波效果的影响。最后，应用所提参数设计方法对KCS船型在迎浪中的阻力和运动响应进行三维数值计算，并与模型实验结果进行比较。 结果 结果表明，将内迭代次数、网格分辨率、库朗数等参数按照一定规则设置，20个波周期内的波幅误差约5%，40个波周期的约10%。对KCS船型进行的三维数值计算结果与模型实验结果相比误差约10%。 结论 经此研究，验证了所提方法的可行性。
2022, 17(1): 108-116.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02247
摘要:
目的 观察窗作为载人潜水器（HOV）人员和结构安全的核心部件，准确计算其长周期载荷作用下的结构蠕变性能极其重要。 方法 首先，基于观察窗树脂玻璃材料（丙烯酸塑料材料）拉伸试件蠕变测试数据结果，通过多参数比较优化方法确定时效硬化蠕变模型的基本参数；然后，通过ABAQUS进行观察窗结构建模，耦合时效硬化模型和结构接触，以进行结构蠕变性能分析；最后，基于有限元模型开展观察窗结构多参数和不同加载速度下结构蠕变行为研究。 结果 计算结果表明，无论是计算验证模型还是实物观察窗结构，数值计算与实验测试结果均具有很好的一致性，揭示了高压载荷下观察窗结构蠕变模型的可靠性，且基于时效硬化蠕变模型的数值计算结果更符合观察窗结构真实的力学行为和实际工程应用；参数化优化下锥角为70°的观察窗的结构更加合理、优化，结构的应力水平和蠕变性能更优；高压作用下观察窗高压面中心附近出现的“凹坑”以及窗体内部的“剥离”等现象正是结构蠕变响应的结果。 结论 基于ABAQUS蠕变模型分析观察窗结构的蠕变行为研究准确、可靠，可为载人潜水器的设计优化和寿命分析提供理论参考。
2022, 17(1): 117-125.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02230
摘要:
目的 在离散模块−梁单元（DMB）水弹性理论框架下，提出针对连接形式复杂的超大型浮体结构（VLFS）的新的建模方法，并与已有方法进行对比分析。 方法 首先，概述基于DMB的水弹性分析方法，给出求解连续VLFS结构在波浪作用下的动力响应步骤；然后，针对VLFS复杂连接处进行建模，通过定义连接处的刚度矩阵，对与连接处相邻的两个集中质量间的力与位移关系进行修正，获得新的结构刚度矩阵和受力矩阵，并求解水弹性方程；最后，探究在弯曲刚度变化时采用4种方法求得的VLFS结构动力响应的变化趋势，分析各方法存在差异的原因。 结果 结果表明，4种建模方法都可以准确地计算出连接形式复杂的VLFS结构水弹性响应。 结论 所述建模方法可以用于计算多铰接或具有断裂位置的非连续VLFS结构的动力响应，并可拓展DMB方法的应用范围。
2022, 17(1): 126-131.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02239
摘要:
目的 旨在研究不同肋骨的许用应力对圆柱壳结构设计的影响。 方法 采用全因子试验设计和信息熵方法，建立基于综合裕度的环肋圆柱壳多目标优化模型，并利用宽容度排序法对建立的多目标优化模型进行优化求解，以及通过改变肋骨许用应力安全系数，分析肋骨许用应力对圆柱壳各属性均匀度的影响。 结果 结果表明，圆柱壳肋骨应力为主要设计约束，当肋骨许用应力安全系数为 0.675时, 圆柱壳各属性裕度较均匀，约15%, 此时结构重量也相对较小。 结论 因此，适当放宽肋骨许用应力可以解决肋骨应力为结构设计主要约束问题，使最优解的各属性裕度之间更加均匀。
2022, 17(1): 132-140.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02186
摘要:
目的 潜艇外壳表面敷设的水下吸声覆盖层在高静水压力作用挤压后的形状、材料参数都会发生改变，使吸声性能受到较大影响，故研究此影响对于潜艇声隐身性具有重要意义。 方法 考虑空腔内压力对静压下覆盖层形变的作用及吸声性能的影响，基于轴对称有限元仿真，计算含圆柱形空腔水下吸声覆盖层的单胞变形；将形变量导入吸声覆盖层的一维理论模型，得到覆盖层的理论吸声系数曲线；利用形变后的几何模型开展声−固耦合对比分析，验证理论解析与数值仿真两种方法求解吸声系数的有效性。 结果 结果表明，不考虑材料参数变化，在静压下吸声覆盖层发生了单胞轴向和空腔径向收缩，吸声系数曲线向高频移动，腔压抵抗了静压下的收缩，减弱了曲线向高频移动的趋势，而吸声曲线上出现的尖锐谷值则为激起的腔内空气声腔模态所致。 结论 研究结果对于静压下吸声覆盖层吸声性能的预报具有一定的参考价值。
2022, 17(1): 141-146.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02194
摘要:
目的 为了探索船用堆安全壳整体和局部泄漏率水平，明确安全壳密封性试验验收准则标准，并开展安全壳周围舱室的气载放射性物质浓度分析。 方法 基于陆上核电站安全壳密封性试验标准，根据“标准分析−提出指标−验证指标”的总体思路，开展浮动核电站泄漏率指标分配、泄漏率计算和可行性分析研究。 结果 结果表明，设计基准事故工况下，浮动核电站安全壳整体泄漏率应控制在3‰/24 h左右，B类和C类贯穿件泄漏率分配分别占整体泄漏率的10%和50%；在试验工况下，安全壳整体泄漏率考虑25%的设计余量。 结论 泄漏率数值分析计算结果满足指标要求，并具有较好的设计余量，对明确安全壳密封性试验验收准则具有重要参考价值。
2022, 17(1): 147-153.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02181
摘要:
目的 随着液化天然气（LNG）船舶结构研究和设计深度的提高，需要有能够快速和准确地评估不确定性因素的可靠性分析方法。为此，提出基于改进随机森林−蒙特卡罗（RF-MC）法来解决A型独立液舱支座结构失效概率的计算问题。 方法 首先，根据不确定性因素的概率分布，使用MC法生成样本集；然后，以局部离群因子为准则，筛选出失效面附近的样本点，再对筛选出的样本点进行有限元计算后添加至训练集，通过重复训练随机森林近似模型，直至满足精度要求；最后，使用近似模型判别样本点是否失效，结合MC法计算结构的失效概率。 结果 综合考虑算法的准确率、复杂度和效率并结合算例1和2，可以发现在分析可靠性问题时改进RF-MC法比MC和BP-MC等方法具有更大优势。算例3的应用结果表明了改进RF-MC法在A型独立液舱支座结构可靠性分析中的适用性。 结论 研究结果可为LNG船舶的优化设计提供可行的技术方案。
2022, 17(1): 154-165.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02227
摘要:
目的 为研究M型快艇典型截面结构入水过程中受到的水动力载荷， 方法 基于光滑粒子动力学（SPH）液−气两相流算法，模拟平板和弓形模型的入水过程，以验证所用算法的精确性。在此基础上，模拟M型快艇典型截面结构的入水过程，并与相关文献的试验结果进行比较。 结果 结果显示：两种结构入水过程的仿真结果与试验结果吻合较好。M型快艇入水过程中存在二次砰击现象， 即在主船体斜升角较大时会导致第1次砰击载荷较小，若斜升角过大时第2次砰击过程中结构则受到的砰击载荷会显着增加。 结论 研究结果表明，SPH两相流算法可以很好地模拟M型快艇入水过程，斜升角的设计大小应适当。
2022, 17(1): 166-175.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02222
摘要:
目的 直驱式容积控制的新型电液舵机是典型的大惯量小阻尼系统，为解决其控制快速性、稳定性以及安静性之间的矛盾，需开展电液舵机的自抗扰控制研究。 方法 首先，建立电液舵机的自抗扰控制（ADRC）模型，重点设计过渡过程以缓解启停瞬间的液压冲击；然后，搭建实物控制试验台，通过分析实物控制过程的稳定性问题，相应调整算法的滤波效果，并增加输出滤波预估模块，从而预报并补偿电液舵机的大时滞；最后，开展算法优化前后的控制性能对比测试。 结果 试验结果表明：在改进的自抗扰控制算法作用下，电液舵机启停瞬态的结构振动降幅约6~10 dB，位置控制精度在1 mm以内，在负载冲击等外界干扰下具有较好的稳定性和跟随性。 结论 研究成果可为大惯量小阻尼系统的稳定控制和自抗扰控制算法的工程化应用提供参考。
2022, 17(1): 176-186.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02285
摘要:
目的 为了提高舰船电力系统的安全性与稳定性，提出基于比例伪时序算法的风险评估系统。 方法 在舰船电力系统中引入改进的伪时序算法，对电压、功率和频率等电力模拟量进行赋值，并通过组态界面进行可视化监控，进而对舰船电力系统进行整体风险评估。同时，针对不同工况下的系统拓扑结构变化问题，通过引入比例补偿系数来调整算法，从而提高风险等级评估的精确度。 结果 实机测试结果表明，该系统不仅可以实时监控电力物理量，还可以准确评估系统的风险状态和风险水平。 结论 研究成果可为舰船电力风险评估系统设计提供参考。
2022, 17(1): 187-195.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02282
摘要:
目的 内河船舶在航行时存在顺水、逆水和急流等多种工况，传统的内河船舶船−机−桨匹配设计方法仅对船舶在逆水上行时进行了匹配设计，而在顺水下行工况，因船舶推进效率低、主机利用率低，造成油耗成本高、经济性较差等，因此需进行多工况内河船舶船−机−桨匹配优化设计。 方法 首先，在不同工况下对内河船舶推进系统的各参数进行设计，并将结果进行对比得出各设计参数对整体推进系统的影响；然后，对船舶推进系统的设计过程进行分析，以航行成本和推进系统效率为目标函数，以螺旋桨设计参数、主机功率、船舶上水航速和下水航速为变量，建立数学模型；最后，应用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化，得到兼顾经济性和推进效率的船舶主机功率和推进系统设计参数。 结果 结果显示，使用所提方法得到的设计参数能够更好地适配内河的通航环境，船舶的经济性更高。 结论 研究成果可为内河船舶推进系统的选型与匹配优化提供设计工具，从而为船舶的实际运行提供理论依据。
2022, 17(1): 196-202.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02212
摘要:
目的 船用蒸汽动力系统在紧急减速或换向操作过程中，回汽控制技术是缓解锅炉内锅筒超压问题的有效手段，需对其带来的影响进行研究。 方法 建立增压锅炉、主汽轮机和螺旋桨等设备的蒸汽动力系统仿真模型，针对大型舰船紧急减速过程和换向操作过程中快关阀无回汽、快关阀有回汽、慢关阀无回汽这3种工况，开展回汽控制特性的仿真对比分析。 结果 仿真结果表明：回汽控制可以有效避免紧急减速过程和换向过程中的锅筒超压问题，且系统稳定耗时分别缩短了3 min和 1 min左右。 结论 研究成果可为舰船机动性设计和安全性设计提供参考。
2022, 17(1): 203-211.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02216
摘要:
目的 为解决载体受到扰动时组合导航精度下降的问题，提出一种基于置信检验自适应联邦卡尔曼滤波（CC-AFKF）框架。 方法 首先，将电子罗盘（EC）、全球定位系统（GPS）与惯性导航系统（INS）相结合；其次，构建置信检验模型，有效滤除INS/GPS和INS/EC子系统中低置信度的量测值，保证量测值的准确性；最后，提出INS/GPS和INS/EC系统自适应调节因子策略，有效调整更新过程中系统噪声协方差。 结果 通过对具备INS/GPS/EC组合导航系统的水下机器人开展大量相关试验，结果表明，CC-AFKF算法相较于典型的卡尔曼滤波（KF）和联邦卡尔曼滤波（FKF）算法在位置和速度的融合精度上均能至少提高29%。 结论 研究成果可为松耦合组合导航系统的研究提供相应的方向和思路。
2022, 17(1): 212-220.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02318
摘要:
目的 为解决母艇携载的自主式水下航行器（AUV）在水下自主回收和对接的问题，基于惯导（INS）、声学超短基线定位（USBL）、光学等信号引导的多源数据融合，提出一种面向移动平台的AUV水下回收对接引导方法。 方法 为此，设计融合多传感器信息的扩展联邦卡尔曼滤波器，采用分散滤波并再经信息融合方法以提高滤波精度。分别以INS和USBL及光学探测信号作为子滤波器的输入信息，结合AUV水下回收对接过程中的5个阶段分别建立运动方程，最终得到适用于移动平台搭载的AUV水下对接引导系统的多源数据融合导航算法。 结果 仿真结果表明，所提方法具有可行性、系统鲁棒性和控制精度， 结论 可满足母艇水下回收作业对接的工程要求，以及作为AUV水下自主回收操作的技术参考。
2022, 17(1): 221-226.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02262
摘要:
目的 针对传统的极化敏感阵列的波达方向（DOA）估计算法运算复杂度高、实时性差的问题，提出基于压缩感知的正交偶极子极化敏感阵列结构。 方法 将数据压缩思想应用于阵列结构设计，压缩接收信号矢量维度，减少射频前端链路数量，以控制系统的复杂度，使阵列结构设计具有高度的灵活性。基于结构降维多重信号分类（MUSIC）算法；首先，通过空间谱搜索实现信号的DOA估计；然后，利用拉格朗日乘数法降维；最后，通过解决优化问题获取信号的极化参数信息。 结果 仿真实验表明：采用所提阵列结构及方法在入射信号完全极化且非相干时，可以获得正确的信号DOA和极化参数联合估计；在信噪比（SNR）大于10 dB的环境下，俯仰角均方根误差（RMSE）低于0.05°。 结论 与相同条件下同等通道数的非压缩结构相比，基于压缩感知的正交偶极子阵列参数估计结构的估计精度更高、运算复杂度更低。
2022, 17(1): 227-234.
doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02320
摘要:
目的 旨在提出对航行于关键广阔水域内的船舶进行准确识别和定位的改进方法。 方法 运用视频监控的优点，综合采用基于背景差分算法的运动目标检测方法与基于深度学习算法的图像表象特征识别方法，结合目标的运动特征和图像表象特征，实现多维度广域船舶识别的功能，并对水纹降噪、多级运动检测、航道监控图像窗口分割检测等方法进行改进，进一步提高航行监控系统的船舶识别准确率。 结果 现场航道监控验证结果表明，采用所提改进方法可以准确识别航道监控画面中任意类型和尺度的船舶，且使用常规摄像头即可实现半径3 km范围内的船舶识别、定位效果。 结论 所提方法具有监控范围广、船舶类型全覆盖、自动目标识别、抗干扰能力强等优点。
