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1 设计背景

水下航行器的研究工作始于二十世纪四五十年代，最初为研制载人水下航行器。从二十世纪六十年代开始，研制遥控水下航行器(ROV)。最近20年的研究重点为发展自主式水下航行器(AUV)。ROV和AUV统称为无人水下航行器(UUV)[1]。

无人水下航行器在海军作战、海洋环境研究及海洋资源探测方面具有广泛的应用前景。无人水下航行器航行过程中的障碍识别和路径规划尤为重要,但海洋模拟存在试验数据采集困难、数据量大、环境复杂、试验对象易丢失等不足[2-4],对此，笔者设计了一个陆地模拟试验系统,主要测定在水深变化和出现障碍物时的航向变动,方便观察试验对象导航、打舵、深度控制及躲避障碍物的精准度。这一陆地模拟试验系统由池体、水深模拟模块、障碍物模拟模块和检测系统组成,池体、水深模拟模块和障碍物模拟模块为试验对象提供模拟的运行环境,检测系统包含测量单元、数据采集和处理单元、数据传输单元、控制单元和数据输出单元,主要测定俯仰角、偏航角及横滚角等参数。

2 运行环境模拟

2.1 池体

池体尺寸为3 m×1.5 m×1.5 m,池体四周材质为有机玻璃。池体底部为采用钢板制作的假底结构,通过导向装置进行顶紧固定[5],并采用液压升降装置控制升降[6]。试验对象采用等比例缩比模型,以水下航行布雷器为例,按照1∶5制作缩比模型。水下航行布雷器由高自由度旋转装置固定在托槽中,即采用单个滚珠固定在类轴承结构中,以减小转向打舵时的外部阻力及干扰,满足在模拟试验中的测定需求[7]。……