國(guó)外auv研發(fā)現(xiàn)狀綜述(編輯修改稿)
2025-07-20 18:40 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 充電式鋰鈷電池的能量密度和使用壽命預(yù)計(jì)比銀鋅氧化物電池都有所提高。他們用一個(gè)30安培小時(shí)的鋰電池與一個(gè)30安培小時(shí)的銀鋅—氧化物電池進(jìn)行試驗(yàn)比較，結(jié)果證明鋰電池的能量密度比預(yù)計(jì)的提高了40%50%，使用壽命提高了一倍。此外，鋰電池的運(yùn)行效率在低溫（零下2攝氏度）下是銀鋅—氧化物電池的四倍。由于采用了具有良好的電—化穩(wěn)定性的液體甲酸鹽電解液，這種鋰電池的充電速度也得到提高（10小時(shí)）。在熱系統(tǒng)方面，賓夕法尼亞州立大學(xué)的應(yīng)用研究實(shí)驗(yàn)室在MK50魚(yú)雷的SCEPS（存貯化學(xué)能量推進(jìn)系統(tǒng)）的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出高能量和高功率密度的魚(yú)雷和AUV熱推進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)毛細(xì)管作用緩慢吸入燃料，以便產(chǎn)生高能量的遠(yuǎn)距離推進(jìn)。燃料與六氟化硫在燃料室中混合，從而產(chǎn)生熱量，并通過(guò)工作液傳給蘭金或斯特林熱發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，賓夕法尼亞州立大學(xué)的應(yīng)用研究實(shí)驗(yàn)室還開(kāi)發(fā)了一種用于AUV的復(fù)合推進(jìn)器，該推進(jìn)器的核心是一臺(tái)單軸旋轉(zhuǎn)導(dǎo)管螺旋槳，其余部分是前導(dǎo)流片，以便獲得槳葉的最大效率；位于槳后出流處的控制面可以保持較好的低速控制；后導(dǎo)流片可以消除翼片周?chē)男郎u并減小輻射噪音。該推進(jìn)器的設(shè)計(jì)有效利用了能量，導(dǎo)管式螺旋槳控制流入的水量，從而降低了推進(jìn)器對(duì)設(shè)計(jì)以外的作業(yè)條件下的靈敏度，并提高了效率。導(dǎo)航系統(tǒng)由于受到尺寸、重量及電源使用的限制，要在水下無(wú)人航行器上實(shí)現(xiàn)非常精確的導(dǎo)航系統(tǒng)是相當(dāng)困難的，再加上對(duì)AUV的一些其他要求，如：隱蔽作業(yè)、高可靠性、惡劣環(huán)境下的作業(yè)及全球作業(yè)等，就使得AUV的導(dǎo)航更加復(fù)雜化了。對(duì)于AUV導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，有兩個(gè)關(guān)鍵的領(lǐng)域，即傳感器數(shù)據(jù)的綜合和導(dǎo)航傳感器技術(shù)的進(jìn)展。AUV導(dǎo)航系統(tǒng)仍面臨的一些問(wèn)題：由于傳感器固有的誤差，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)不能滿足所有水下無(wú)人航行器的導(dǎo)航要求；隱身、功率及尺寸等要求使速度聲納受到限制；盡管全球定位系統(tǒng)接收機(jī)可提供理想的修正裝置，但需要航行器浮出水面定位，隱蔽性差。針對(duì)這些問(wèn)題，目前各研究機(jī)構(gòu)及制造商都在努力開(kāi)發(fā)新的傳感器。在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的制造商們追求先進(jìn)的陀螺及加速儀技術(shù)的同時(shí)，速度聲納的生產(chǎn)廠商努力研制綜合多普勒速度聲納及相關(guān)速度記錄儀。此外，美國(guó)海軍水下戰(zhàn)中心也在發(fā)展非傳統(tǒng)性導(dǎo)航技術(shù)（NTN），該技術(shù)包括海底地形匹配、地形跟蹤及引力導(dǎo)航，其目標(biāo)是利用宏導(dǎo)航與微導(dǎo)航發(fā)展一種深海測(cè)量地形匹配技術(shù)。除上述幾個(gè)方面外，AUV的關(guān)鍵技術(shù)還涉及傳感器技術(shù)、圖像處理、視頻圖像的水聲傳輸、位置偏差的修正方法等。通過(guò)開(kāi)發(fā)更精確的速度傳感器可延長(zhǎng)大地定位間隔的時(shí)間，從而增加AUV在作業(yè)場(chǎng)所的時(shí)間，并提高隱蔽性。新型的換能器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)將為目標(biāo)探測(cè)、避障和目標(biāo)識(shí)別提供高分辨率的圖像。在研的AUV多任務(wù)智能管理器/控制器將推進(jìn)AUV智能化管理的進(jìn)程。 (二)、以下資料來(lái)自IE文獻(xiàn)（1）、RWBlake1, H Ng2, K H S Chan1 and J Li1. Fish and chips: implementation of aneural network model into puter chips to maximize swimming efficiency in autonomous underwater vehicles. 15 July ,2008注：1 Department of Zoology, University of British Columbia, British Columbia, V6T 1Z4, Canada2 Information Technology, University of British Columbia, British Columbia, V6T 1Z2, Canada 文章大體內(nèi)容：在文章中作者介紹他們開(kāi)發(fā)了一種計(jì)算機(jī)控制單元的芯片來(lái)優(yōu)化相對(duì)于流速的推進(jìn)效率。傳感系統(tǒng)將關(guān)于外部流體的信息的感知信號(hào)傳遞給CPU，然后CPU處理后將發(fā)送控制信號(hào)給控制器，使得各個(gè)操作單元在感知外部流體情況的條件下以最大化效率應(yīng)行從而可以節(jié)省電池的能量，延長(zhǎng)AUV的工作時(shí)間或者可以增加它的有效載荷，或者可以為其他的功能提供更的能量。 文中所使用的方法：作者創(chuàng)造出三個(gè)基于多層感知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的計(jì)算機(jī)芯片，這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是基于刀魚(yú)在水里游動(dòng)的效率（of the hydrodynamic efficiencies of swimming in the knifefish Xenomystus nigri Gunther。），將這些芯片用于對(duì)AUV的控制。具體來(lái)說(shuō)一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到計(jì)算機(jī)芯片經(jīng)過(guò)以下步驟：（1） 基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇最佳拓?fù)錁?gòu)建網(wǎng)絡(luò)；（2） 對(duì)決定因素進(jìn)行靈敏度分析從而得到弗勞德效率ηp；（3） 確認(rèn)并測(cè)試神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)性；（4） 將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型安裝到電腦芯片。 文中給出了了一部分決定因素，同時(shí)給出了對(duì)各因素部分的算法。結(jié)論：高質(zhì)量的計(jì)算機(jī)芯片是體現(xiàn)在他們輸出均相等的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。這個(gè)支持將他們嵌入到AUV的CPU提議。文章中圖1(一)（如下所示）表明,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)側(cè)向速度w和前向速度是最敏感的。（Figure 1(A) shows that the neural network model is most sensitive to the fin lateral velocity W and the forward velocity U。The values of propulsive efficiency exceed and asymptote at about at higher forward velocities。）Figure 1. (A)
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