自主潛航器關鍵技術及應用

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 無人潛航器應用　11
2．1　無人潛航器應用概述　11
2．2　無人潛航器在民事領域的應用　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)應用　14
2．2．5　水下工程檢修　14
2．2．6　水文地質資料獲取　15
2．2．7　水聲信道特性測量　15
2．3　無人潛航器在軍事領域的應用　16
2．3．1　情報、監(jiān)視和偵察任務　16
2．3．2　檢查和識別任務　17
2．3．3　水雷反制　18
2．3．4　反潛作戰(zhàn)任務　18
2．3．5　海洋勘探任務　19
2．3．6　通信/導航網(wǎng)絡節(jié)點　19
2．3．7　載荷運輸任務　20
2．3．8　軍事干擾、欺騙任務　20
2．3．9　時敏目標打擊任務　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)關鍵技術　22
2．4．4　水下戰(zhàn)發(fā)展趨勢　23
參考文獻　23
第3章　自主潛航器的設計與制造　25
3．1　自主潛航器設計與制造概述　25
3．2　自主潛航器系統(tǒng)設計　26
3．2．1　自主潛航器功能設計　26
3．2．2　自主潛航器艙段配置設計　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　驅動控制系統(tǒng)　51
3．4　自主潛航器導航系統(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　自主潛航器外形設計優(yōu)化與制造　61
3．6．1　自主潛航器外形設計　61
3．6．2　自主潛航器流體仿真優(yōu)化　63
3．6．3　配重設計　66
3．6．4　自主潛航器關鍵零部件的制造　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　80
4．1　水下通信系統(tǒng)概述　80
4．1．1　藍綠光通信　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　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)同相關技術　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?！?07
5．2．3　多智能體學習算法　107
5．3　群體協(xié)同相關技術應用　111
5．3．1　群體智能算法在AUV中的應用　111
5．3．2　多智能體系統(tǒng)的應用　112
參考文獻　113
第6章　自主潛航器協(xié)同通信相關綜述　116
6．1　水聲通信網(wǎng)絡協(xié)議?！?16
6．2　自主潛航器接入控制技術　120
6．2．1　相關技術研究綜述　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計與分析　123
6．2．4　基于強化學習的接入控制算法設計與分析　125
6．3　自主潛航器信息傳播技術　128
6．3．1　相關技術研究綜述　128
6．3．2　系統(tǒng)模型　129
6．3．3　算法設計　131
6．3．4　仿真結果與討論　133
6．4　自主潛航器功率分配技術　138
6．4．1　相關技術研究綜述　139
6．4．2　系統(tǒng)模型　141
6．4．3　算法設計　142
6．4．4　仿真驗證　147
參考文獻　150
第7章　自主潛航器導航定位相關技術　154
7．1　自主潛航器定位相關技術綜述　154
7．1．1　航位推算與慣性導航　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　160
7．2．1　系統(tǒng)模型　162
7．2．2　算法設計　163
7．2．3　仿真驗證　165
參考文獻　167
第8章　自主潛航器任務和規(guī)劃相關技術　169
8．1　自主潛航器任務協(xié)同技術　169
8．1．1　水下協(xié)同任務歸納　169
8．1．2　水下通信問題　170
8．1．3　水下運動協(xié)調　172
8．2　自主潛航器路徑規(guī)劃技術　174
8．2．1　相關技術研究綜述　175
8．2．2　系統(tǒng)模型　177
8．2．3　基于蟻群算法的路徑規(guī)劃算法設計　178
8．2．4　實驗驗證　181
8．3　AUV軌跡追蹤技術　186
8．3．1　研究背景　186
8．3．2　基于強化學習技術的軌跡追蹤技術研究　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