包郵自主潛航器關鍵技術及應用

作者：任勇王景璟杜軍胡泰龍

出版社：人民郵電出版社出版時間：2021-09-01

開本： 16開 頁數： 228

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版權信息
內容簡介
目錄
作者簡介

自主潛航器關鍵技術及應用版權信息

ISBN：9787115566317
條形碼：9787115566317 ; 978-7-115-56631-7
裝幀：一般膠版紙
冊數：暫無
重量：暫無
所屬分類：
工業技術
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電子通信
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一般性問題

自主潛航器關鍵技術及應用內容簡介

本書圍繞自主潛航器關鍵技術及應用，探討了自主潛航器的設計制造、水下組網與通信、水下定位技術、群體智能與任務協作等核心問題。基于現有的自主潛航器組網技術，提出了基于Leach與強化學習的接入控制算法和一種基于Q-learning的功率分配算法，該方法能夠延長網絡的生命周期，同時實現負載均衡。基于現有的自主潛航器的定位技術，提出了一種自主潛航器群體協同定位算法，實現了自主潛航器系統在水下航行的誤差校準，提高了定位精度。針對自主潛航器的水下路徑規劃的復雜系統，提出了一種基于蟻群算法的自主潛航器路徑規劃機制和一種基于強化學習的軌跡追蹤算法，在點到點路徑規劃和所有點遍歷兩種水下場景中驗證了算法的有效性。本書所提出的自主潛航器的相關技術為多水下自主潛航器的智能協同場景提供了新的方法與思路。此外，本書總結了無人潛航器的國內外研究現狀，并展望了無人潛航器的未來發展趨勢。本書可供高等院校通信與網絡、水聲工程等專業的師生作為教學與學習參考書，也可供信息類相關領域的研究工作者和實踐工作者參考。

自主潛航器關鍵技術及應用目錄

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　海洋監測　13
2．2．2　海洋資源勘探　13
2．2．3　海洋救援　13
2．2．4　現代漁業應用　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　反潛作戰任務　18
2．3．5　海洋勘探任務　19
2．3．6　通信/導航網絡節點　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　21
2．4．1　水下戰概述　21
2．4．2　新型水下戰裝備　21
2．4．3　水下戰關鍵技術　22
2．4．4　水下戰發展趨勢　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　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　51
3．4　自主潛航器導航系統　52
3．5　自主潛航器能源系統　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　59
3．6　自主潛航器外形設計優化與制造　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　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　多智能體學習算法　107
5．3　群體協同相關技術應用　111
5．3．1　群體智能算法在AUV中的應用　111
5．3．2　多智能體系統的應用　112
參考文獻　113
第6章　自主潛航器協同通信相關綜述　116
6．1　水聲通信網絡協議棧　116
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　155
7．1．3　國外超短基線定位系統發展現狀　157
7．1．4　國內超短基線定位系統發展現狀　159
7．2　自主潛航器協同定位技術　160
7．2．1　系統模型　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劃相關技術　169
8．1　自主潛航器任務協同技術　169
8．1．1　水下協同任務歸納　169
8．1．2　水下通信問題　170
8．1．3　水下運動協調　172
8．2　自主潛航器路徑規劃技術　174
8．2．1　相關技術研究綜述　175
8．2．2　系統模型　177
8．2．3　基于蟻群算法的路徑規劃算法設計　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　無人潛航器發展現狀與趨勢　201
9．1　無人潛航器發展歷程　201
9．2　國外無人潛航器發展現狀　202
9．3　國內無人潛航器發展現狀　217
9．4　無人潛航器發展趨勢　222
參考文獻　224
名詞索引　227

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自主潛航器關鍵技術及應用作者簡介

任勇清華大學電子工程系教授、博士生導師，現任清華大學海洋工程研究院副院長，清華大學天津高端裝備研究院海洋信息與智能裝備研究所所長，清華電子系復雜工程系統實驗室主任，中國人工智能學會智能產品與產業委員會主任委員，中國航天錢學森創新委員會副主任，主要從事網絡科學、人工智能等理論與方法及其在通信網絡與電子系統中的應用。曾主持自然基金、863、973、國際合作、企業合作等項目共計50余項；出版專著3部，發表學術論文350余篇，其中SCI檢索150余篇，影響因子23.7，累計影響因子總和600多，被引用5000余次；授權發明專利50余項。曾獲省部級科學技術獎5項、發明展覽會發明創業獎金獎、清華大學教學成果獎2項、清華大學科技成果轉化效益顯著獎2項，國際旗艦會議論文獎3項。

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