过刊目录为满足深远海开发与安全保障的战略需求，具备长航时、远程、高速及低噪声等优势的大型无人潜航器成为海洋技术竞争的制高点。基于此，系统梳理大型无人潜航器的技术谱系，重点剖析其在实现综合高性能目标过程中面临的多学科总体优化核心挑战。研究表明，能源动力、声隐身、流体结构及智能控制等学科的性能指标存在深度耦合与相互制约，传统的串行设计难以实现系统全局最优。为此，构建包含当量航程、当量负载和置空率等指标的“总体性能多维度衡量体系”，将设计目标由满足性能指标转向寻求最优多维性能组合，为总体设计评估提供科学依据。在此基础上，系统归纳国际主流大型无人潜航器的总体参数与技术特点，深入分析长航时可靠性、能源瓶颈以及海洋弱观测−通信环境下自主控制等关键问题的解决路径。最后，展望大型无人潜航器向智能化、体系化、跨域协同方向发展的趋势，指出实现其性能跨越式发展的关键所在，可为大型无人潜航器的技术创新与工程实践提供系统性参考。
仿生水下航行器主要参考身体/尾鳍（BCF）推进与中央鳍/对鳍（MPF）推进这2类鱼类推进模式，其中仿蝠鲼航行器采取模仿蝠鲼利用宽大胸鳍实现弓形滑翔与交替滑扑的运动模式，在滑翔效率、扑动机动性与运动稳定性方面表现突出，已成为当前的研究热点。为此，在系统梳理仿蝠鲼航行器在蝠鲼生物学研究、单体游动水动力机理以及集群游动水动力机理等方面研究进展的基础上，总结并归纳该领域的关键研究成果与发展脉络，然后基于现有研究基础，指出仿蝠鲼航行器多模态运动水动力机理研究中存在的主要问题，并展望未来的发展方向。
旨在探究陶瓷耐压结构在深海极端环境下的内爆冲击载荷特性及热力学机理，提出基于压力−速度−温度平衡的可压缩多相流模型及自适应网格细化（AMR）算法的深海陶瓷耐压结构内爆数值模拟方法。
首先，运用所提方法实现冲击波的准确预报及流场的精细化捕捉，并开展陶瓷耐压结构水下内爆试验，以验证数值方法的有效性；然后，通过万米级陶瓷耐压结构内爆数值研究，揭示内爆冲击载荷及热效应特性；最后，开展不同水深及水温下陶瓷耐压结构内爆数值研究并分析其影响规律。
研究结果表明，深海陶瓷耐压结构内爆会向外释放冲击波，并在气体被剧烈压缩中产生显著热效应；随着环境压力的增大，内爆冲击波超压峰值系数减小，衰减速率加快；环境温度不会显著影响陶瓷耐压结构的内爆特性。
该研究揭示了深海陶瓷耐压结构内爆特性，对水下内爆的评估与防护研究具有积极的理论意义和工程价值。
旨在研究跨介质飞潜器水下直航和回转运动过程中的运动特性和流场特性。
基于计算流体力学数值模拟技术，并利用VOF多相流模型和SST k−ω湍流模型建立飞潜器水下航行数值计算模型。通过对比潜艇模型（DARPA Suboff）在不同航行速度下的总阻力试验结果和数值计算结果对数值方法的有效性进行验证。在此基础上，分别对飞潜器水下直航和回转运动过程进行数值模拟和分析，重点研究导管螺旋桨推进器旋转速度和尾鳍偏转角度对飞潜器水下直航和回转运动的影响。
结果表明：飞潜器水下直航时，航速与螺旋桨转速近似呈线性关系，如螺旋桨转速从600 r/min增加到4 800 r/min时，航速相应从1.1 m/s提升至8.1 m/s，同时负值俯仰力矩随螺旋桨转速增加而增大，但绝对值逐渐减小（俯仰力矩从−0.35 N·m提升至−0.17 N·m），表明高速航行时能够保持稳定姿态，螺旋桨转速对表面压力系数分布以及流场结构几乎不产生影响；飞潜器水下回转时，其回转半径的大小主要受尾鳍偏转角度的影响，几乎不受螺旋桨转速的影响，回转半径随着尾鳍偏转角的增大而减小（回转半径从3.35倍飞潜器长度减小到0.75倍），但减小趋势逐渐变缓，而飞潜器回转航速会受到螺旋桨转速及尾鳍偏转角的综合影响，两侧螺旋桨推力均随着螺旋桨转速和尾鳍偏转角的增大而增大，回转轨迹外侧螺旋桨推力始终大于内侧，两者差额也随着尾鳍偏转角的增大而增大；飞潜器回转过程中，尾鳍偏转引起的飞潜器回转运动导致其表面压力分布呈现明显的非对称性特征，随着尾鳍偏转角度的增加，飞潜器表面压力分布的非对称性特征逐渐明显，这种非对称性特征与其周围流场的非对称性流动密切相关。
该研究可为飞潜器构型设计及水下航行性能分析提供参考。
为了解超大型无人潜航器的声目标强度特性，以“虎鲸”（Orca）超大型无人潜航器为研究对象，系统分析1～10 kHz频段内的目标强度特性。
基于Orca模型，分别采用有限元法计算1～3 kHz频段内、采用板块元法计算3～10 kHz频段内的目标强度，并与Benchmark模型进行对比，提出角检测率是可以更全面评价无人潜航器隐身性能的指标。同时，在水箱环境开展缩比模型实验，提出实验测量目标强度的修正方法。
初步掌握了Orca模型的目标强度特性，通过对比Benchmark模型发现，Orca模型在周向方向上具有更好的隐身性能，在高频段的环向方向上也具有一定优势，并且随着频率的升高，其优势更加明显。针对水听器与换能器之间的距离不满足远场条件的情况，通过对实验测量目标强度进行修正，即可与仿真值更加吻合，验证了数值仿真结果的正确性。
研究成果可为水下探测系统优化及无人潜航器隐身设计提供理论参考。
针对多自主水下航行器（AUV）编队运动中出现的系统状态感知及传输能力受限及无位置信息交互导致可观测性不足的问题，提出一种用于编队控制的事件驱动量测−通信联合框架下基于 Lyapunov 理论的模型预测控制（ETMCU−LMPC）策略，以提升编队稳定性与跟踪精度。
首先，融合编队通信拓扑与系统状态，建立基于状态观测的事件触发机制，利用各AUV之间相对量测信息抑制水声广播失效带来的延迟与丢包，增强无位置信息交互时的系统可观测性；然后，设计基于Lyapunov理论的分布式模型预测控制（LMPC）器，采用反步法构造收缩约束保证递归可行性，并引入自适应卡尔曼滤波（AKF）补偿量测噪声，确保闭环稳定性。
对 1 艘领航、4 艘跟随共 5 艘 AUV的编队仿真表明，与传统LMPC相比，ETMCU−LMPC 方法的收敛时间由8 s 缩短至6 s，最大误差由1.12 m 降至0.36 m，稳态误差由0.57 m降至0.06 m，且控制输入更平稳。
所提方法可有效应对通信异常，提升状态感知与传输受限场景下多 AUV 编队的可靠性，具有实际工程价值。
针对多无人潜航器（UUV）编队在复杂水下环境中面临的编队保持与灵活避障难以同时实现的难题，提出一种能够自适应队形变换的全局路径规划方法。
基于仿射变换框架，将多UUV系统的协同路径规划问题映射至二维平面仿射参数空间进行求解。首先，采用一种改进的快速搜索随机树*（RRT*）算法进行前端路径搜索，该算法通过整合快速探索与迭代优化阶段、加权KD（k-dimensional）树、混合采样机制以及自适应采样参数调整，实现初始仿射状态序列的高效生成；然后，利用基于B样条曲线的后端优化器，采用梯度下降法最小化一个综合考虑轨迹平滑性、UUV运动学可行性、环境碰撞安全性以及自适应编队缩放代价的目标函数，优化得到连续光滑且满足多重约束的仿射参数轨迹。
湖上试验结果表明，所提规划方法能够生成安全、可行的编队路径，能成功引导多UUV编队穿越模拟的狭窄障碍区域，且UUV的实际速度和加速度均满足设定的可行性约束。
所提的基于仿射变换的全局规划方法能够通过自适应队形变换为航行于复杂障碍场景下的多UUV编队提供安全可行的编队路径，实现多UUV编队的安全航行，同时，也能显著提升海洋无人潜航器的自主性与环境适应性，对推动海洋无人装备技术的发展和实际应用具有积极意义。
为解决自主水下航行器（AUV）在复杂水下环境中自主对接精度不足的问题，提出一种基于多特征融合的视觉导引方法。
依托实验室自主研发的四桨无舵矢量推进型AUV，使用暗通道先验去雾算法进行图像增强，结合改进的Canny边缘检测与颜色阈值分割实现多特征融合，利用最小包围圆法进行圆心定位，通过坐标系转换解算相对位姿完成对接。
Unity 3D仿真和水池实验结果表明，均值差和均方根误差均呈现随对接距离接近而减小的距离相关性，距离越近，视觉测距越准确，对接精度越高，对接距离小于2 m时位姿精度误差小于5 cm，总体对接成功率为88%。
所提方法满足AUV自主对接任务中对接精度要求，为水下装备自主回收提供了高鲁棒性的解决方案。
针对现有水下机器人单次下潜难以兼顾大范围探测与高精度作业的痛点，设计一款可变形水下作业机器人，实现水深
首先，明确机器人总体设计指标，优化整体设计流程，完成机器人舱体及设备布置，设计变形机构（丝杆顶升机构）、耐压舱等关键结构，并基于有限元分析完成 1 000 m 水深对应的 12 MPa 压力下关键部位强度校核；其次，分析巡航模式下的续航能力与机动性能，以及作业模式下的机械臂工作空间与稳定性；最后，通过 CFD 仿真验证阻力特性，基于 Matlab 建立耦合动力学模型，验证自恢复、抗扰动及手−艇耦合抑制性能。
所设计机器人内部总体布置合理，关键部位满足 1 000 m 深海作业要求，耐压舱最大应力小于采用材料的屈服压力；巡航模式下机器人极限续航为 7 h，所搭载推进器能有效满足机器人水下灵活运动，以 6 kn 速度航行时纵向阻力仅 −725.06 N，各类工况下航行阻力明显低于作业模式，具备低阻特性；作业模式下中部浮力材料升起 270 mm，重心与浮心高度差增加 0.054 m，最大恢复力矩较巡航模式提升 202.1%，机器人具备更高的作业稳定性，其横倾自恢复时间从 180 s 缩短至 60 s，同时具备更好的抗扰动能力，双臂作业空间覆盖机体侧方、前方及下方区域，协同作业空间有效。
通过自主形态切换，提出的可变形水下作业机器人总体设计方案具备多任务的执行能力，可实现巡航模式低阻探测与作业模式高稳作业的有机结合，为深海复杂场景下的水下作业提供了新的方案。
旨在建立一种将脐带缆视为多根刚性杆件铰接的波浪滑翔器纵剖面动力学模型，揭示环境参数与脐带缆参数对波浪滑翔器纵向运动特性的影响规律。
基于合理假设与简化，将脐带缆视为多段匀质且互相铰接的刚性杆，采用拉格朗日法构建波浪滑翔器纵剖面多刚体动力学模型。结合波浪力、流体阻力及水翼外力的计算方法，基于MATLAB/Simulink平台搭建仿真程序对模型进行求解，并通过与现有研究结果对比来验证模型的有效性。最后，进一步开展环境参数与脐带缆参数对系统响应的敏感性分析。
结果表明：随着波高的增大，纵向运动响应得以增强。当波高由0.2 m增至0.4 m时，纵向运动响应增大78.20%；在0.07 m/s的海流干扰下，顺流工况相比逆流工况在60 s内的纵向位移由1.53 m增至9.11 m。随着脐带缆长度的缩短，纵向运动响应得到增强。当脐带缆长度由5 m减至2 m时，纵向运动响应增大31.97%；过小的波浪周期因多段铰接刚性杆件间的刚性冲击而导致纵向响应降低；脐带缆密度的变化对纵向运动响应的影响较小。
研究成果可为波浪滑翔器的结构优化设计和运动控制策略提供理论支撑。
旨在开展深海钛合金圆柱壳内爆失效机制及冲击特性研究。
首先，自主搭建深海内爆试验平台，开展深海高压环境下钛合金圆柱壳的水下内爆试验；然后，自主开发可压缩多相流模块求解水下内爆流场的高速运动，采用显式非线性有限元法求解深海高压钛合金耐压结构坍塌时的失效动态响应，分析钛合金圆柱壳内爆过程中的流固耦合机制、多相介质中非对称冲击波演化规律、结构非线性动态响应与能量平衡的关系。
结果显示，长径比为2的钛合金圆柱壳呈现出一阶模态失稳坍塌形式，且先后两次形成内爆中心；随着静水压力的增大，首个内爆中心发生显著的迁移效应，钛合金圆柱壳失效模式逐渐由向内挤压变成向内卷曲，破碎形态从“弓”形转变成“M”形。
研究成果揭示了深海钛合金圆柱壳的内爆失效机制及冲击特性，对深海耐压结构内爆评估及防护研究具有重要的指导意义。
为了探究无人水下航行器（UUV）面临的水下环境复杂、因自身特性导致执行机构故障频发的问题以及UUV安全航行问题，研究欠驱动UUV在洋流扰动、模型不确定和执行器故障下的预设性能路径跟踪容错控制，设计一种结合改进预设性能函数和障碍李雅普诺夫函数的路径跟踪容错控制器，实现全状态约束的容错控制。
设计一种新的预定义时间扰动观测器，用以观测UUV路径跟踪的集总扰动，包括洋流扰动、模型参数摄动、未建模动力学和执行器故障引起的推力损失。将带有执行器故障的集总不确定项引入预设性能容错控制器进行补偿以实现容错控制，将路径跟踪全状态误差限制在预设边界之内。
仿真结果表明UUV的位置误差、姿态角误差及角速度误差均能快速收敛并严格限制在预设的安全边界内，其中位置误差稳态边界为1 m，姿态角误差边界为0.05 rad。当执行器出现80%推力损失时，扰动观测器能快速估计集总扰动，控制器在1 s内完成补偿，路径跟踪偏差未显著增大，最大瞬态误差不超过预设值的20%。
验证了所提方法对执行器故障的强鲁棒性，通过统一扰动观测与预设性能约束，简化了容错架构，实现故障快速响应与全状态安全约束的双重目标，为UUV在复杂环境下的高可靠性航行提供了普适性解决方案。
多区间观测的水下动态航行过程产生多源异类数据，因时间异步、系统误差未知等因素导致航迹交叉或分叉，造成连续变化过程难以刻画以及局部特征点难以识别。针对这一问题，提出一种基于函数化重构的水下数据融合算法。
通过选取多项式函数与样条函数进行匹配分析、建模设计及系数辨识，实现水下全航段轨迹的一致性表达，解决高动态参数序列变化不连续以及重合段数据模糊的问题。
数值分析结果表明，基于多项式函数和样条函数的融合结果比数据级融合结果更加光滑、连续，合理刻画了数据重合段的状态变化，并保留了非重合段的运动特征。经与滑动平均滤波算法比对，基于函数化重构的融合处理与滑动滤波处理均能够提供准确、平滑的参数序列，但在速度与加速度的一致性表达方面，前者相对于后者更有优势。经海上实验验证，综合运用多项式函数与样条函数融合方法，在有观测数据航段获得了特征点速度精度优于5%的再分析航迹，在后续无观测数据航段获得了特征点速度精度优于15%的预测航迹。
所提方法对于水下复杂动态航行的多源、多区间数据的处理与分析有一定应用价值，也适用于航行状态的短时估计。
针对水下声呐成像过程所面临的高强度噪声和大目标障碍物结构特性，以及实时水下避障任务对感知算法轻量化部署和高推理效率的严苛要求，提出一种低计算成本和短时推理特性的声呐图像语义分割算法，以应对避障需求下感知算法中计算复杂度与实时响应效率之间的矛盾。
基于编码器−解码器网络结构，通过引入轻量化卷积操作以显著降低计算复杂度，并针对避障场景将大核可分离注意力引入到跳跃连接中。通过对真实采集并标注的
改进后的算法针对性地提高了大目标分割精度，相较基础模型，计算量和参数量分别降低69.2%和83%，同时推理时间减少22.6%，感知精度提升10.8%。仿真实验验证了感知算法在避障过程中的有效性，可充分满足基于前视声呐水下避障场景下的实时感知任务需求。
所提基于声呐图像的感知算法可有效满足水下机器人机载场景下的避障需求，具有良好的工程应用前景。
针对自主水下航行器（AUV）在外部扰动和模型不确定性影响下与动态基座对接的控制问题，提出一种高性能的双闭环控制策略，以实现快速、稳定的位姿对接。
以“白豚100”对接系统为研究对象，建立AUV运动模型并描述动基座对接问题。基于快速非奇异积分终端滑模（FNITSM）面，设计运动学与动力学双闭环控制器，采用集中扰动自适应估计方法补偿外部扰动与模型不确定性的影响，并通过李雅普诺夫理论证明控制器的有限时间收敛特性。最后，基于“白豚100”系统特性开展仿真验证。
结果表明，所提双闭环控制方法能在10 s内实现AUV与动基座的位姿快速收敛，在20%推力饱和限制的时变外扰和20%模型不确定性条件下，仍能有效完成对接控制。稳态均方误差（MAE）为：位置误差0.142，0.103，
本文提出的基于自适应快速非奇异积分终端滑模控制方法（AFNITSMC）的双闭环控制在应对外部扰动与模型不确定性的动基座对接问题时，具有优异的控制性能和良好的工程应用前景。
为研究深海航行器在矢量推进器驱动下的大深度纵向航渡运动特性，
首先，搭建运动方程，初步求解稳态螺旋下潜过程的运动参数；然后，基于已有矢量推进型深海航行器样机，在湖上开展定常回转直径、回转横倾、多参数影响下的有动力螺旋下潜测试，以探究下潜过程的运动特征；最后，在南海水域开展3 650 m大深度有动力下潜测试。
根据湖试结果，该矢量推进型深海航行器的稳定空间回转直径仅为4倍平台总长，回转横倾在2.5°以内；根据海试结果，其深海下潜平均速度0.6 m/s，俯仰角标准差仅0.42°，3 650 m下潜过程的水平面偏移为442 m，运动特性稳定可控，验证了深海航行器采用矢量推进方法的可行性。
研究结果可为深海航行器下潜技术提供参考。
随着水下无人航行器（UUV）多样化应用需求的不断增加，传统以文本为载体的设计方法在实践中暴露了诸多局限性，例如设计文档分散、难以维护、系统之间迭代效率低等，故须提出一种全新的总体设计方法。
引入基于模型的系统工程（MBSE），并与传统设计方法相结合，形成一种基于模型驱动的UUV设计与验证方法。首先，利用M-Design协同研发平台，采用图形化的系统建模语言，构建UUV的需求模型、逻辑架构模型和物理架构模型，从而形成完整的设计方案。然后，采用多系统联合仿真技术，搭建分布式仿真平台，对UUV典型任务场景进行性能模拟验证，最终提出针对UUV的敏捷设计与验证原型系统概念方案。
研究结果表明，基于模型的设计方法可以有效提升UUV的设计效率和验证能力，实现了从需求定义到设计实现的完整闭环。
研究成果可为各类水下有人和无人平台的设计与指标验证提供参考。
为了提升自主水下航行器（AUV）的综合作业能力，针对其与拖曳式回收坞站（TRD）对接过程中的碰撞问题展开系统研究。
基于动力学分析，在ADAMS-MATLAB联合仿真平台建立含接触碰撞的仿真模型，系统分析初始工况对对接碰撞的影响。针对由碰撞引起的姿态扰动，提出多阶段协调控制策略。
仿真结果表明，偏心角和偏心距的增大会延长对接时间，对碰撞力峰值影响有限，而提高相对初始速度则可缩短对接时间，但会增大碰撞力峰值；对母船加速度的研究进一步揭示了碰撞力与效率之间的复杂关系；所提控制策略通过主动姿态调整，可在保证对接效率的同时使碰撞力峰值降低14%～72.2%，有效优化了动态对接过程。
所做研究可为AUV拖曳回收系统的设计与稳定性控制提供可靠的仿真基础与设计依据。
为从源头上抑制水动力噪声，提出一种基于多孔介质的泵喷推进器降噪方法。
通过将泵喷推进器定子叶片的金属前缘替换为多孔介质材料，以有效调控叶片尾流与导管内壁面的相互干涉，进而降低壁面压力脉动。采用大涡模拟和声学类比分析，开展基于定子叶片多孔介质前缘的流动与噪声控制分析，研究多孔介质对流场的调制机制和噪声抑制效果，得出孔隙率与进速系数等不同性质参数对水动力噪声控制的影响规律。
对比结果表明，定子前缘多孔介质的调控作用有效降低了导管壁面的低频段声压级分量和远场辐射噪声，其中泵喷推进器在垂直于旋转轴方向的噪声声压级的最大降幅为5.52 dB。
研究成果可为泵喷推进器的流动与水动力噪声控制提供参考。
旨在系统量化鳍−艇几何构型对仿生波动鳍（MPF）推进性能的影响机制，以解决现有研究对不同仿生航行器几何参数缺乏统一分析的问题。
首先，建立包含艇体与一对波动鳍的通用参数化几何模型，并引入鳍宽与艇宽之比β作为核心无量纲几何参数；然后，基于此模型，通过高保真CFD数值模拟，分析不同β值下航行器的推进性能与流场结构。
结果显示，β值对推进性能具有显著的非线性影响：存在一个最优的β值范围可使推进效率最大化，β值过小会导致推力不足，过大则会因鳍−艇间的强干扰诱发流动分离而增加阻力；β值能显著调控纵倾力矩的大小，对航行器姿态稳定性构成关键约束。
所做研究明确了β参数在效率与稳定性之间的设计权衡关系，所建立的参数化模型与揭示的影响规律可为仿生航行器的外形设计提供定量的理论依据，并为后续多参数耦合优化及自航性能研究奠定坚实的基础。
水下航行器在航行过程中其尾迹特性受海洋分层强度、自由表面效应以及非定常运动等因素的影响，易被探测，对其隐蔽性提出了较高要求。为此，在系统综述水下航行器尾迹研究前沿进展的基础上，从理论建模、实验研究和数值模拟三个方面展开分析，重点探讨分层流中尾迹生成机理、演化规律以及关键影响因素，指出现有模型在描述复杂分层结构、非线性效应及湍流耗散方面的不足，提出在未来需发展高精度耦合模型、构建多物理场实验数据库和尾迹控制智能算法。同时，还针对尾迹探测与抑制技术的研究现状与未来发展方向进行探讨，旨在为优化水下航行器设计、提升隐蔽性以及发展高效探测技术提供参考。
针对传统吸波体性能的局限性，设计一种新型宽带低剖面多层复合吸波体。
结合方环形电阻膜单元拓展工作带宽，基于集总电感加载的导体单元小型化设计，并通过优化单元结构参数，实现宽带低剖面吸波特性，降低最低工作频率。
仿真结果显示，所设计的复合吸波体在3.22～14.63 GHz频率范围内对电磁波的吸收率超过90%，相对带宽拓展至127.8%，剖面高度仅有0.068λL。
通过等效电路模型分析其工作机理，并提出进一步优化的方向。该设计为宽带低剖面吸波体的开发提供了重要参考。未来的工作将集中于用金属曲折线结构替代集总电感，以降低加工的复杂度和成本。
针对难以准确评估匿影对目标脉冲侦收影响的问题，研究匿影引起的目标脉冲损失概率。
分析匿影对目标脉冲分选的影响，结合侦察设备信号分选方法，确定目标脉冲损失判别准则；研究不同时序下目标脉冲被匿影波门擦除后输出波形序列，分析目标脉冲截余信号的变化规律，推导周期匿影波门引起的目标脉冲平均损失概率和目标周期脉冲损失概率、时变占空比匿影波门引起的目标脉冲平均损失概率的表达式；最后，对比分析目标脉冲各损失概率的计算与仿真实验结果，二者最大绝对偏差约为5.8×10−4，可忽略不计。
研究获得了目标脉冲损失概率和平均损失概率的数学模型，并验证了模型的准确性。
匿影对脉冲侦收损失影响的定量评估，为准确分析匿影条件下脉冲侦收漏警率提供了输入，也为侦察设备选用匿影措施决策提供了支撑。
针对海洋飞沫通量经验公式依赖特定船舶观测数据的缺陷，提出一种极地船舶甲板海洋飞沫通量经验公式的修正方法。
通过对经验公式进行参数特征分析，提出以具体船型的海洋飞沫通量数值解和相应环境条件为输入，对海洋飞沫通量经验公式进行修正。通过数值波浪形态和MFV渔船飞沫通量计算验证数值方法的可靠性。基于提出的方法对球鼻艏、破冰艏、飞剪艏和前倾艏4种船型的海洋飞沫通量经验公式进行修正。
结果显示，渔船飞沫通量经验公式与数值解吻合良好；4种船型的平均飞沫持续时间系数较为接近，且液态水含量系数与现有经验公式中的系数较为接近。
研究表明所提方法具有针对不同船型修正海洋飞沫通量经验公式的能力。
近年来，水下爆炸对船体结构毁伤的数值仿真技术取得了显著进展，但其仿真结果的可信度评估问题，仍然是当前亟待解决的难题。为此，针对水下爆炸对船体结构毁伤数值仿真的验证与确认（V&V）研究进展进行系统综述，旨在为该领域的研究提供系统性的参考。首先，阐述V&V的基本概念和导则，梳理水下爆炸对船体结构毁伤数值仿真的V&V试验，按照单一问题层、基准过程层、子系统层与全系统层的思路，对各类确认试验进行归纳总结，涵盖冲击波动力学、爆轰流体力学、强冲击流固耦合力学、气泡动力学、结构弹塑性力学等的试验研究；然后，总结V&V方法（含代码验证、计算验证、确认试验及其分层、不确定度分析、确认度量和参数校准等）的研究进展，并详述这些方法在水下爆炸与船体结构毁伤数值仿真中的应用和发展；最后，提出未来研究方向：加强基础层级基准模型的确认试验研究，发展适配水下爆炸与毁伤力学特殊性的V&V方法，探究船体结构水下爆炸毁伤系统层模型的误差估计、不确定度传播和量化分析方法。通过上述文献研究综述，可以为未来水下爆炸与船体结构毁伤仿真可信度评估和基于模型的船舶全生命周期设计提供技术参考。
海上吊装作业时，波浪补偿装置对保障作业安全和延长作业窗口期意义重大。旨在系统剖析便携集成式波浪补偿装置，结合国内外研究现状，为我国相关研究及装备国产化提供有力支撑。
通过系统探讨便携集成式波浪补偿装置，详细阐述被动式、自适应式、主动式和混合式波浪补偿装置的工作原理，对比分析其优缺点；深入研究张力补偿、位置补偿和混合补偿在不同海上作业场景下的补偿原理与智能控制算法；分析国际主流产品特点，结合我国实际情况探讨发展现状；总结装置的特性与优势，展望未来研究方向。
研究发现，各类便携集成式波浪补偿装置在性能、适用场景等方面各有长短；不同补偿目标与海上作业场景紧密适配；国际市场产品成熟度高，而我国在该领域仍处于研发探索阶段。
该装置未来应朝着结构轻量化、模块化与标准化、稳定性与智能化控制发展，我国需强化技术创新，突破关键技术瓶颈，优化制造工艺，提升材料性能、密封技术和防腐能力，以推动相关装备国产化进程，增强我国在海洋工程领域的竞争力。
为探究结构弹性对冰−结构相互作用过程的影响，在低温实验室开展冻结冰−弹性平板挤压模型试验。
改变结构刚度和挤压速率，推动弹性平板与冻结冰试件在冰脆性破坏范围内进行挤压，记录不同工况下总载荷时程曲线和冰破坏模式。
试验发现相互作用过程可分为“松接触”和“紧接触”2个典型阶段，部分压力−位移曲线在紧接触阶段呈现出锯齿状形式的多级失效。统计发现最大松接触位集中在0～1.5 mm内，紧接触阶段多级失效发生占比为43.3%且多发生在结构刚度较小的工况。冰破碎图像显示多级失效是接触面不断剥落小块造成压力下降形成的。冰−弹性平板耦合系统在紧接触阶段的系统刚度几乎保持不变，说明耦合系统在冰脆性破坏下呈现线性关系，满足双弹簧模型。
本研究揭示了冰与弹性结构相互作用过程的典型特点，可为冰区船舶冰载荷的准确预报提供理论基础。
旨在开展斜航作业下船舶冰载荷的准确预报和冰载荷特性研究。
以某极地船型为研究对象，应用离散元法对碎冰区船舶斜航状态下的冰载荷进行预报。首先，针对目标船型建立数值模型，通过对比试验数据验证其准确性；其次，设定不同的斜航角度、航速及冰厚，计算斜航过程中船舶受到的冰载荷；最后，分析不同漂角和冰厚条件下船舶冰载荷的分布特性及变化趋势。
研究显示，随着漂角的增大，船舶所受碎冰阻力及碎冰侧向力呈非线性增长；船模在航速0.6 m/s、海冰密集度70%，冰厚0.014 97 m条件下，在斜航工况15°漂角下，相比直航工况，碎冰阻力与碎冰侧向力增幅分别达4.25倍和6.04倍；船舶在大于10°漂角工况斜航作业下，提高航速或进入冰厚较大区域需注意碎冰阻力及迎冰侧碎冰侧向力突变可能造成的不利影响。
所做研究可为船舶在极地碎冰区斜航工况下的安全性评估提供数据支持，为斜航工况下极地船舶冰载荷预报与研究提供参考。
针对传统神经网络在少标记样本下故障诊断准确率低的问题，提出一种基于对比学习和卷积自注意力网络方法。
首先，原始监测数据经过数据增强得到相似样本对。同时，利用特征提取器将相似样本对映射到深层特征空间。然后，利用Transformer设计交叉预测任务进行局部对比和全局对比，通过比较相同批次数据间的内在相似性，实现同故障类型数据的聚类。最后，通过少量标记样本训练下游分类网络，提高模型的诊断性能。
基于自建的减速机实验台，验证了所提方法的有效性。结果表明，所提方法在少标记样本下的准确率达到98.38%。相比现有方法优势明显。
研究成果可为工业设备少标记样本故障诊断提供关键技术，助力智能制造发展。
针对欠驱动无人艇在集总扰动、输入饱和以及机载能量受限条件下的路径跟踪控制问题，提出一种基于事件触发的固定时间路径跟踪控制策略。
首先，提出纵向速度导引和固定时间视线制导律，为路径跟踪控制器提供期望的纵向速度和艏向角；其次，针对系统内部的模型参数不确定性和外部干扰所构成的集总扰动，引入固定时间扩张状态观测器，实现对集总扰动的估计和补偿；然后，针对系统的输入饱和问题，设计辅助动态系统以补偿其影响。最后，针对机载能量受限问题，设计周期性相对阈值事件触发机制，降低控制器输出频率，减少执行器动作，从而降低机载能量损耗。
通过李雅普诺夫固定时间理论，证明了系统能在固定时间内稳定，分析并排除了芝诺行为。SimuNPS仿真结果表明，跟踪误差在固定时间内收敛，验证了所提方法的有效性。
该方法能有效估计集总扰动，补偿输入饱和对系统性能的负面影响，并减少控制器输出次数，为欠驱动无人艇在复杂环境下的路径跟踪控制提供了一种可靠的解决方案。
针对无人艇（USV）在复杂环境（如风速变化和初始位置偏差等不确定因素）下路径跟随精度和稳定性不足的问题，提出一种基于时变侧滑角补偿的自适应视线（TSC-ALOS）制导算法。
首先，引入基于实时风速、风向测量数据的时变侧滑角补偿机制，改进形成 TSC-ALOS 算法，动态补偿环境扰动导致的侧滑角变化，优化USV期望航向输出。然后，设计基于比例微分（PD） 的航向控制器，将 TSC-ALOS 算法生成的期望航向转化为实际舵角控制，确保USV能快速、稳定跟踪目标航向，实现从高层导航策略到低层控制执行的有效衔接。最后，利用实海域数值仿真，在无风、固定风和随机风3种工况下，分别对TSC-ALOS、ALOS和传统LOS算法进行性能对比，重点分析横向跟踪偏差与航向稳定性等指标。
仿真结果显示，在无风环境中，TSC-ALOS与ALOS算法的路径跟随精度均优于传统LOS，尤其在路径转弯处表现突出；在风速分别为8.37 m/s和16.73 m/s的固定风与随机风工况下，TSC-ALOS显著降低了横向跟踪偏差，展现出更强的抗扰动能力。在初始位置偏差的情形下，TSC-ALOS相较于ALOS和LOS算法的平均横向跟踪偏差分别降低了24.6%和36.8%。
TSC-ALOS算法在多种复杂环境下均表现出卓越的制导性能，尤其在应对环境干扰和位置偏差方面优势明显，为USV自主航行系统的研发提供技术支持的同时，也为算法的进一步优化提供了方向。
船舶电网因线缆老化而引发的非随机多重并发故障难以进行预防性重构。为提升船舶电网的安全性与重构效率，提出一种基于双层优化策略的船舶电网预测性故障重构方法。
基于马尔可夫链与热−电−机械多物理场分析，构建船舶线缆老化故障预测模型，并将其作为约束条件融入重构模型，以规避高风险支路；提出双层优化策略，其中上层采用鲸鱼迁徙优化算法（WMA）以动态求解多目标权重系数，下层则采用基于混合策略改进的蜣螂算法（MSDBO）以求解电网重构开关组合。
融合故障预测模型之后，重构方案可以100%提前规避故障概率≥0.5的高风险支路，其收敛速度比两步被动重构策略提升了47.06%；双层优化策略实现了权重系数的自适应动态调整，使重构收敛速度提升56.25%。
通过将线缆老化故障预测模型与双层优化框架相结合，有效实现了船舶电网的预测性重构，为解决非随机多重故障的预测性重构问题提供了新思路。
为测试智能船舶自主避碰系统在追越场景下的安全性能，提出一种数据−模型驱动的船舶追越场景生成方法。
基于自动识别系统（AIS）数据中的船舶追越轨迹，结合序列生成对抗网络与自注意力机制，提出高风险追越轨迹生成方法。构建以两船纵、横向安全距离为基础的追越初始状态约束模型，计算和调整追越场景下被测智能船舶与目标船的初始状态，并设计自动生成船舶追越场景的泛化算法。
结果显示，基于真实数据生成的500条高风险追越轨迹能够提高测试场景覆盖度，其中97.3%的生成轨迹位于真实轨迹缓冲区内，与真实轨迹位置分布相符；目标追越船的航速概率密度与实际航速的分布一致，验证了所生成船舶追越场景的真实性与有效性。
所提方法能够为智能船舶自主避碰系统的性能优化和测试评估提供符合航海实际的船舶追越场景，利用此类场景进行测试，能够有效评估自主避碰系统在追越场景下的安全性能，提高该场景下的测试效率，加速自主避碰技术的研发进程，最终提升智能船舶在追越场景下的安全性和可靠性。
针对时间调制自适应干扰技术中不同调制模块和参数条件导致干扰假目标能量特性多变的问题，分析不同调制模块和参数条件下干扰假目标的能量特性，并通过仿真和实验验证研究结果的有效性。
首先，建立针对线性调频脉冲雷达的不同调制模块干扰理论模型，明确调制时序与虚假目标幅度的映射关系，实现对干扰假目标能量特性的研究。其次，设计并加工一套 Ku 波段干扰系统，采用多手段评估（仿真与实验结合、不同调制模块对比）来验证研究的有效性。
结果表明，在2种调制方式下，1 bit调制具有隐藏基波目标能量的功能。在调制方式固定时，随着调制信号占空比的减小，各次谐波与基波的差值逐渐减小，当谐波的幅值与基波越接近时，目标雷达越难以区分真假目标。
因此，通过选用1 bit调制并尽可能降低调制信号占空比，可以实现真实目标能量的合理分配。所提出的研究方法通过定性和定量分析干扰假目标能量特性，可为时间调制灵巧式干扰技术的实际应用提供重要指导。
海上红外图像背景复杂、目标尺寸变化大、海浪杂波干扰严重，容易导致目标漏检和误检。为提高红外图像中的目标检测准确率，提出一种基于YOLOv8n的海上红外目标检测方法——面向海上红外目标检测任务的YOLO（MITD-YOLO）。
首先引入多样化分支模块（DBB）和多尺度卷积（EMSConv），利用多个不同尺度的卷积使模型能够更好地捕捉复杂特征。然后，采用三重注意力机制（triple attention）实现空间和通道维度的特征交互，强化关键特征提取。最后，使用Powerful-IoUv2（PIoUv2）对原模型的损失函数进行改进，以解决锚框扩展问题，提高检测精度并增强模型的鲁棒性。
实验结果表明，改进的MITD-YOLO模型对海上红外图像目标的检测效果有所提升：准确率提升2.3%，召回率提升1.7%；平均准确率达88.9%，帧率（FPS）达到132.8，优于原模型。
该方法可提高海上红外目标检测效果，为海上安全监控和船舶导航等领域提供更可靠的目标检测技术，助力智能海洋系统发展。
海上目标的被动探测数据常因位置信息误差大、航向随机多变等问题，导致目标机动检测性能降低，进而影响对目标运动趋势的分析。为提升海上目标机动检测能力，提出一种基于先验知识的目标机动检测技术。
通过固化专家经验引入两条先验知识：目标航向机动前后有显著差异，非机动期间的航向近似一致；机动前后航向差异具有局部极值特征。定义航迹平滑度度量，提出基于主成分分析（PCA）的航向机动评估因子计算方法，并结合最大值滤波实现目标机动检测。
仿真结果表明，与主流的交互式多模型（IMM）算法及基于信息熵的算法相比，采用所提方法检测得到的目标航向机动拐点更接近于真实拐点，误检和漏检率最低，且利用该方法提取的机动位置进行航迹压缩时，与原航迹的距离误差最小。
所提技术可有效提升海上目标机动检测的准确性与鲁棒性，为海上目标行为分析及决策提供有力支持。
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