自主潛航器關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

第 1章 無人潛航器概述 1
1．1　緒論　1
1．2　無人潛航器類型　2
1．2．1　按無人潛航器與母船連接方式分類　3
1．2．2　按無人潛航器布放/回收方式分類　6
1．2．3　按無人潛航器用途分類　8
參考文獻　10
第　2章 無人潛航器應(yīng)用　11
2．1　無人潛航器應(yīng)用概述　11
2．2　無人潛航器在民事領(lǐng)域的應(yīng)用　12
2．2．1　海洋監(jiān)測　13
2．2．2　海洋資源勘探　13
2．2．3　海洋救援　13
2．2．4　現(xiàn)代漁業(yè)應(yīng)用　14
2．2．5　水下工程檢修　14
2．2．6　水文地質(zhì)資料獲取　15
2．2．7　水聲信道特性測量　15
2．3　無人潛航器在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用　16
2．3．1　情報、監(jiān)視和偵察任務(wù)　16
2．3．2　檢查和識別任務(wù)　17
2．3．3　水雷反制　18
2．3．4　反潛作戰(zhàn)任務(wù)　18
2．3．5　海洋勘探任務(wù)　19
2．3．6　通信/導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)節(jié)點　19
2．3．7　載荷運輸任務(wù)　20
2．3．8　軍事干擾、欺騙任務(wù)　20
2．3．9　時敏目標(biāo)打擊任務(wù)　20
2．4　水下戰(zhàn)　21
2．4．1　水下戰(zhàn)概述　21
2．4．2　新型水下戰(zhàn)裝備　21
2．4．3　水下戰(zhàn)關(guān)鍵技術(shù)　22
2．4．4　水下戰(zhàn)發(fā)展趨勢　23
參考文獻　23
第3章　自主潛航器的設(shè)計與制造　25
3．1　自主潛航器設(shè)計與制造概述　25
3．2　自主潛航器系統(tǒng)設(shè)計　26
3．2．1　自主潛航器功能設(shè)計　26
3．2．2　自主潛航器艙段配置設(shè)計　35
3．3　自主潛航器推進系統(tǒng)　35
3．3．1　螺旋槳推進　35
3．3．2　波動推進　40
3．3．3　驅(qū)動控制系統(tǒng)　51
3．4　自主潛航器導(dǎo)航系統(tǒng)　52
3．5　自主潛航器能源系統(tǒng)　56
3．5．1　鋰電池介紹　56
3．5．2　鋰電池充電特性　58
3．5．3　鋰電池組電源管理系統(tǒng)　59
3．6　自主潛航器外形設(shè)計優(yōu)化與制造　61
3．6．1　自主潛航器外形設(shè)計　61
3．6．2　自主潛航器流體仿真優(yōu)化　63
3．6．3　配重設(shè)計　66
3．6．4　自主潛航器關(guān)鍵零部件的制造　69
3．6．5　自主潛航器防腐工藝　72
3．6．6　自主潛航器的密封　75
參考文獻　78
第4章　水下通信特點和技術(shù)　80
4．1　水下通信系統(tǒng)概述　80
4．1．1　藍(lán)綠光通信　81
4．1．2　電磁波通信　81
4．1．3　水聲通信　82
4．2　水聲信道特性　83
4．2．1　水聲信道與無線信道的區(qū)別　83
4．2．2　非均勻介質(zhì)對聲速剖面的影響　84
4．2．3　水聲環(huán)境噪聲　85
4．2．4　水聲傳播損失　87
4．2．5　水聲多徑傳播　89
4．2．6　水聲多普勒擴展　90
4．3　OFDM技術(shù)　91
4．4　未來展望　93
參考文獻　93
第5章　自主潛航器群體協(xié)同相關(guān)技術(shù)　95
5．1　群體智能　95
5．1．1　群體智能概述　95
5．1．2　群體智能算法　96
5．1．3　群體智能系統(tǒng)　104
5．2　多智能體　106
5．2．1　多智能體概述　106
5．2．2　多智能體建模　107
5．2．3　多智能體學(xué)習(xí)算法　107
5．3　群體協(xié)同相關(guān)技術(shù)應(yīng)用　111
5．3．1　群體智能算法在AUV中的應(yīng)用　111
5．3．2　多智能體系統(tǒng)的應(yīng)用　112
參考文獻　113
第6章　自主潛航器協(xié)同通信相關(guān)綜述　116
6．1　水聲通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議?！?16
6．2　自主潛航器接入控制技術(shù)　120
6．2．1　相關(guān)技術(shù)研究綜述　120
6．2．2　系統(tǒng)模型　121
6．2．3　基于Leach的分簇和簇頭選擇算法設(shè)計與分析　123
6．2．4　基于強化學(xué)習(xí)的接入控制算法設(shè)計與分析　125
6．3　自主潛航器信息傳播技術(shù)　128
6．3．1　相關(guān)技術(shù)研究綜述　128
6．3．2　系統(tǒng)模型　129
6．3．3　算法設(shè)計　131
6．3．4　仿真結(jié)果與討論　133
6．4　自主潛航器功率分配技術(shù)　138
6．4．1　相關(guān)技術(shù)研究綜述　139
6．4．2　系統(tǒng)模型　141
6．4．3　算法設(shè)計　142
6．4．4　仿真驗證　147
參考文獻　150
第7章　自主潛航器導(dǎo)航定位相關(guān)技術(shù)　154
7．1　自主潛航器定位相關(guān)技術(shù)綜述　154
7．1．1　航位推算與慣性導(dǎo)航　154
7．1．2　基線定位系統(tǒng)　155
7．1．3　國外超短基線定位系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀　157
7．1．4　國內(nèi)超短基線定位系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀　159
7．2　自主潛航器協(xié)同定位技術(shù)　160
7．2．1　系統(tǒng)模型　162
7．2．2　算法設(shè)計　163
7．2．3　仿真驗證　165
參考文獻　167
第8章　自主潛航器任務(wù)和規(guī)劃相關(guān)技術(shù)　169
8．1　自主潛航器任務(wù)協(xié)同技術(shù)　169
8．1．1　水下協(xié)同任務(wù)歸納　169
8．1．2　水下通信問題　170
8．1．3　水下運動協(xié)調(diào)　172
8．2　自主潛航器路徑規(guī)劃技術(shù)　174
8．2．1　相關(guān)技術(shù)研究綜述　175
8．2．2　系統(tǒng)模型　177
8．2．3　基于蟻群算法的路徑規(guī)劃算法設(shè)計　178
8．2．4　實驗驗證　181
8．3　AUV軌跡追蹤技術(shù)　186
8．3．1　研究背景　186
8．3．2　基于強化學(xué)習(xí)技術(shù)的軌跡追蹤技術(shù)研究　187
8．3．3　系統(tǒng)模型　191
8．3．4　仿真驗證　193
參考文獻　196
第9章　無人潛航器發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢　201
9．1　無人潛航器發(fā)展歷程　201
9．2　國外無人潛航器發(fā)展現(xiàn)狀　202
9．3　國內(nèi)無人潛航器發(fā)展現(xiàn)狀　217
9．4　無人潛航器發(fā)展趨勢　222
參考文獻　224
名詞索引　227