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[发明专利]一种可变结构的水下航行器动态对接回收装置-CN202210693880.X有效
发明人：张福斌;张范雯;宋保维;潘光;高剑;王鹏 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2022-06-19 - 公布日： 2023-10-27 - 主分类号： B63C11/52 文献下载
摘要：本发明一种可变结构的水下航行器动态对接回收装置，属于水下对接技术领域；包括头部对接装置和尾部对接装置，两者分别安装于水下航行器的头部和尾部，用于航行器之间的动态首尾对接回收；所述尾部对接装置包括尾部对接套件、对接瓣、开合机构和固定装置；所述尾部对接套件的底端与水下航行器的尾部固定连接，顶端安装有对接瓣、开合机构和固定装置；通过开合机构控制对接瓣的开合动作，实现与头部对接装置的对接；通过固定装置实现对接后的固定连接；所述头部对接装置底端与水下航行器的头部固定连接，顶端是与所述对接瓣配合安装的对接结构。本发明能够实现两个水下航行器之间的动态对接，可以有效防止对接对接航行器脱落。
一种可变结构水下航行动态对接回收装置

[发明专利]一种笼式水下基站系统以及水下航行器-CN202210674146.9有效
发明人：杜晓旭;刘鑫;张福斌;潘光;宋保维 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2022-06-15 - 公布日： 2023-10-27 - 主分类号： B63C11/52 文献下载
摘要：本发明一种笼式水下基站系统，其包括，位置检测系统，其可发射定位信号给水下航行器，水下航行器接收定位信号且进入水下基站内部；卡管故障排除系统，当水下航行器在水下基站发生卡管故障时进而弹射水下航行器远离水下基站；紧急故障排除系统，当水下航行器水下基站发生紧急故障时进而自毁水下基站与下一级设备脱离。一方面实现了自主对接过程出现的卡管、对接失败等故障的故障排除与安全保障，实现了自航发射过程中出现的卡管、发射失败的故障排除与安全保障，大大提高了笼式水下基站与水下航行器的安全性；另一方面针对紧急故障，最大程度的保障了航行器及其他协同设备的安全性，降低了自主对接与自航发射所带来的风险。
一种水下基站系统以及航行

[发明专利]一种航行器带攻角入水的试验辅助装置-CN202210634349.5有效
发明人：施瑶;赵海瑞;潘光;宋保维;鱼怡澜;姜军 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2022-06-06 - 公布日： 2023-10-13 - 主分类号： F42B35/00 文献下载
摘要：本发明一种航行器带攻角入水的试验辅助装置，属于水动力学实验领域；包括拦截装置和适配器，拦截装置安装于发射管的出口，适配器设置于发射管内用于搭载航行器；所述拦截装置同轴固定于发射管的出口，其端面中部开有通孔，用于穿过航行器；通孔与发射管出口内壁之间的端面作为适配器的拦截面；所述适配器是径向截面为U形的框架式结构，其外周面是与发射管内壁一致的圆弧面，U形槽开口位于上方，槽内壁作为航行器的支撑面；所述支撑面沿轴向成倾斜设置，使得安装后的航行器轴线与适配器外圆周面的轴线成夹角θ，即为航行器攻角。本发明的U形开口设计和拦截装置可以实现适配器与航行器的顺利分离，并保证航行器带攻角入水过程中攻角的稳定性。
一种航行器带攻角入水试验辅助装置

[发明专利]一种基于角度约束的水下三维协同制导方法-CN202310722284.4在审
发明人：高剑;路茜;张桢驰;王昭;陈依民;潘光;宋保维 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2023-06-16 - 公布日： 2023-10-10 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于角度约束的水下三维协同制导方法，属于水下航行器控制技术领域。领弹采用带角度约束的最优制导方法，从弹在比例导引的基础上，加上一个附加机动指令用于控制从弹的状态。在航行器动力学和运动学模型基础上，通过三通道解耦控制设计所需舵角，对航行器进行姿态控制，最终实现协同制导。本发明的关键在于从弹附加机动指令的设计，需要基于动态逆控制原理设计非线性状态跟踪控制器。为了解决航行过程中角度出现的奇异问题，附加机动指令的设计考虑了两种攻击情况，实现了多航行器能够在目标运动的两侧同时击中目标。
一种基于角度约束水下三维协同制导方法

[发明专利]考虑推进器激励的推进轴系轴承动态载荷计算方法-CN202310728395.6在审
发明人：安宇晨;刘静;潘光;宋保维 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2023-06-19 - 公布日： 2023-09-29 - 主分类号： G06F30/23 文献下载
摘要：本发明涉及一种考虑推进器激励的推进轴系轴承动态载荷计算方法，采用刚柔耦合多体动力学方法，考虑柔性轴、轴承几何参数、轴系几何结构、材料特性、电机及推进器激励特性，对水下推进轴系进行的刚柔耦合多体动力学建模，应用数值计算方法对水下推进轴系的刚柔耦合多体动力学模型进行动力学仿真，基于计算结果提取轴承支承轴承的内部动态载荷曲线，通过数据特征提取算法获取推进轴系支承轴承载荷曲线的时域、频域及时频域特征值。该计算方法实现了水下推进轴系支承轴承内部动态载荷的有效计算，简化了推进轴系建模及分析流程，保证了轴承内部动态载荷计算结果的准确性。具有建模直观、计算快速、计算结果准确等优点。
考虑推进器激励推进轴承动态载荷计算方法

[发明专利]考虑界面摩擦的推进轴系联轴器螺栓动态载荷计算方法-CN202310727681.0在审
发明人：安宇晨;刘静;潘光;宋保维 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2023-06-19 - 公布日： 2023-09-29 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明涉及一种考虑界面摩擦的推进轴系联轴器螺栓动态载荷计算方法，属于水下航行器技术领域。采用多体动力学方法，考虑轴系几何结构、螺栓型号及材料特性、螺栓预紧力以及轴系运行工况，采用刚体模型建立推进轴系及万向联轴器的几何模型，采用柔性单元建立连接螺栓的等效模型，完成万向联轴器的刚柔耦合多体动力学模型的构建。使用数值计算方法对模型进行仿真，从而实现万向联轴器连接螺栓动态载荷的计算。该方法简化了法兰螺栓动态载荷的建模及分析流程，且能够考虑联轴器法兰面间摩擦力的作用，相比于传统的经验公式计算方法，该方法能够反映万向联轴器连接螺栓载荷的动态特性，对联轴器设计、连接螺栓疲劳及寿命分析均具有指导作用。
考虑界面摩擦推进联轴器螺栓动态载荷计算方法

[发明专利]基于磁保持继电器的水下航行器的物理电源开关-CN202011186340.X有效
发明人：梁庆卫;林胜;宋保维;潘光;严卫生;刘明雍;胡欲立 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2020-10-30 - 公布日： 2023-09-19 - 主分类号： H01H3/32 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于磁保持继电器的水下航行器的物理电源开关，属于水下航行器控制领域。包括接插件、磁保持继电器、二极管；通过在电源口插上接插件引出1号线、2号线、3号线，人工短接公共线(2号线)和1号线，给磁保持继电器KA1的主线圈KA1A供电，KA1C反转，仪表电接通，航行器仪表供电。然后拔掉接插件，使用正常堵头进行工作。使用完毕后，拔掉正常堵头，换上接插件，人工短接公共线和3号线，给磁保持继电器KA1的副线圈KA1B供电，仪表电断开。本发明大大提高了供电控制的可靠性。
基于保持继电器水下航行物理电源开关

[发明专利]一种基于通信链路切换的海上异构无人平台、编队控制方法-CN202310799347.6在审
发明人：高剑;张桢驰;路茜;张元旭;潘光;宋保维 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2023-06-30 - 公布日： 2023-09-15 - 主分类号： G05D1/10 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于通信链路切换的海上异构无人平台、编队控制方法，属于水下航行器技术领域。水平面采用直线跟踪算法用以完成航行器之间的横向距离控制。垂直平面也采用基于直线跟踪算法的不同深度控制策略。基于无线电台、超短基线水声定位系统的定位和通信功能，实现水下航行器和无人水面艇的速度和位置控制，最终完成编队。该方法通过多种通信设备在航行过程中智能切换，以及在水声定位和通信的信息基础上进行信息融合。利用这些信息，本发明实现了航迹控制生成和队形保持，从而提高了水下无人航行器与无人船在编队行驶中的协同作战和任务执行能力。
一种基于通信切换海上无人平台编队控制方法

[发明专利]一种异构水下航行器编队的任务分配方法-CN202011283808.7有效
发明人： 宋保维;董华超;王鹏;黄桥高;杜晓旭 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2020-11-17 - 公布日： 2023-08-29 - 主分类号： G06F17/00 文献下载
摘要：本发明提供了一种异构水下航行器编队的任务分配方法，确定母艇的任务路线，采用具有邻域搜索操作的模拟退火算法以各水下航行器总路径之和最小为优化目标进行优化，将具有邻域搜索的模拟退火算法输出的最优结果进行可视化处理。本发明将母艇的运动考虑到了任务分配中，并且采用了易于实现、求解效果好的模拟退火算法进行任务分配，该模式贴合工程实际，对该任务模式的任务分配具有重要的工程实践意义，本发明具有易于实现，求解效果好，鲁棒性强等优点，可以很好地解决异构水下航行器编队的任务分配问题。
一种水下航行编队任务分配方法

[发明专利]面向感知受限的集群机器人极简化自组织扩散方法及系统-CN202310635287.4在审
发明人：彭星光;张朝;郭新宇;宋保维;潘光;李乐;张福斌;高剑 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2023-05-31 - 公布日： 2023-08-25 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明一种面向感知受限的集群机器人极简化自组织扩散方法及系统，属于机器人技术领域；方法步骤为，安装各单机感知模块；启动扩散指令，由单机上的控制中心根据感知模块发送的信号，触发运动执行模块；运动执行模块根据简化自组织扩散模型P＝(vo,ωo,vl,L)进行运动，直到集群中所有机器人的感知距离内都不存在感知目标，即完成扩散；本发明解决了集群机器人在水中等复杂环境下，无法进行信息交流、无全局定位能力、感知能力极低、机器人计算能力极低情况下的自组织扩散问题，将量程范围内是否存在感知目标作为扩散执行条件，在简化通讯、控制设备的同时，缩短了响应时间，各机器人能够及时做出位置调整，保证了在目标区域内的均匀覆盖和扩散的及时性。
面向感知受限集群机器人简化组织扩散方法系统

[发明专利]一种考虑油囊活塞的水下滑翔机运动学和动力学建模方法-CN202310503669.1在审
发明人：高剑;井安言;陈依民;王佳润;潘光;宋保维;张福斌;曹永辉;李乐 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2023-05-06 - 公布日： 2023-08-22 - 主分类号： G06F30/15 文献下载
摘要：本发明涉及一种考虑油囊活塞的水下滑翔机运动学和动力学建模方法，属于水下滑翔机技术领域。包括建立静态质量的惯性矩阵、质心位置、浮力、重力和重力矩；建立流体粘性阻尼力和力矩在载体坐标系下的分量；推导浮力在载体坐标系下的分量；推导重力和中力矩在载体坐标系下的分量；建立各质量的动量和动量矩；建立水下滑翔机模型的动量和动量矩；最后根据上述推导得到的水下滑翔机运动学和动力学方程。本发明方法将油囊分为活塞和腔体分别进行动能分析，建模时考虑了这两部分对水下滑翔机内力的影响，能更真实还原水下滑翔机的运动过程。
一种考虑活塞水下滑翔机运动学动力学建模方法

[发明专利]一种航行器入水冲击仿真非线性数据处理方法及应用-CN202310440650.7在审
发明人：赵海瑞;施瑶;潘光;宋保维;黄桥高 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2023-04-23 - 公布日： 2023-08-01 - 主分类号： G06F18/20 文献下载
摘要：本发明涉及一种航行器入水冲击仿真非线性数据处理方法及应用，结合了入水冲击瞬时模态分析、巴特沃斯低通滤波和集成经验模态分解法(Ensemble Empirical Mode Decomposition，EEMD)，对仿真得到的冲击载荷、压力和应力等非线性数据进行处理。该方法首先使用EEMD对原始数据进行分解，得到各阶IMF分量，并通过将低频IMF分量进行重组得到滤波后的结果，然后通过入水冲击瞬时模态分析选取合适的低通滤波频率对原始数据进行滤波，最后将低通滤波结果与各重组IMF的结果进行对比分析，最终选取合适的重组结果作为最终的滤波结果。本发明从冲击数据的本质特征出发，除白噪声幅度和加入白噪声次数外不需设定其它参数，即可准确地获取入水冲击非线性数据滤波结果。
一种航行器入水冲击仿真非线性数据处理方法应用

[发明专利]一种基于改进JADE算法的水下滑翔机自适应路径规划方法-CN202211449971.5在审
发明人：彭星光;胡浩;宋保维;潘光;李乐;张福斌;高剑 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2022-11-19 - 公布日： 2023-07-25 - 主分类号： G06F30/27 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于改进JADE算法的水下滑翔机自适应路径规划方法，首先建立二维平面坐标系并根据起点与目标点的位置进行坐标系转换。其次建立水下滑翔机稳态滑翔模型和能耗模型，得出滑翔速度和能耗的计算方法，同时考虑海流对水下滑翔机的影响。然后改进原始JADE算法的缩放因子和交叉因子的参数更新策略，提高JADE算法的优化能力。最后以能耗代价作为优化目标，利用改进JADE算法为水下滑翔机规划一系列路径点和每一路径段的最佳俯仰角和下潜深度。本发明能够使水下滑翔机根据海洋环境自适应选择最佳的运动方式，以最低能耗安全地到达目标点。
一种基于改进 jade 算法水下滑翔机自适应路径规划方法

[发明专利]基于蒙特卡罗方法和形心法的声自导鱼雷有利提前角修正方法-CN202110039497.8有效
发明人：梁庆卫;王一达;宋保维;潘光;刘明雍;严卫生;胡欲立 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2021-01-13 - 公布日： 2023-07-07 - 主分类号： G01S7/52 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于蒙特卡罗方法和形心法的声自导鱼雷有利提前角修正方法，属于鱼雷导航与制导技术领域。本发明利用蒙特卡罗方法，得到了在特定条件下，有利提前角最佳修正参数随机动规避目标参量的修正方法，可以通过修正有利提前角，提高目标进行机动规避时，声自导鱼雷的捕获概率。本发明方法解决了在目标机动规避时，声自导鱼雷按原有有利提前角发射捕获概率较低的问题，可以用来确定目标机动规避时鱼雷的发射角度，为鱼雷发射策略提供一定参考。
基于蒙特卡罗方法心法自导鱼雷有利提前修正

[发明专利]一种基于强化学习的跨域异构集群路径规划方法-CN202110391296.4有效
发明人：彭星光;刘硕;王童豪;宋保维;潘光;张福斌;高剑;李乐;张立川 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2021-04-13 - 公布日： 2023-06-30 - 主分类号： G06Q10/047 文献下载
摘要：本发明提出一种基于强化学习的跨域异构集群路径规划方法，通过添加集群的特征作为个体观测输入，并通过面向集群路径规划而设定的奖励函数，使得跨域的集群个体能够在保持安全距离的前提下，进行路径规划。本发明构建了跨域异构集群机动的马尔科夫决策过程和奖励函数，利用MADDPG算法求解集群个体机动策略，从而实现跨域异构集群的路径规划。只要集群个体具备相关的传感器，即能通过本发明的方法实现路径规划。该方法下，来自空域、海域、陆域等域的不同航行器可以共同地进行路径规划，从而实现“跨域异构路径规划”。
一种基于强化学习跨域异构集群路径规划方法

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