目錄 叢書前言一 叢書前言二 前言 1 自主水下機器人發展歷程 1 1.1 自主水下機器人概述 1 1.1.1 水下機器人的分類 1 1.1.2 自主水下機器人的特點 3 1.2 自主水下機器人的發展歷史 3 1.3 自主水下機器人研究現狀 6 1.3.1 國外自主水下機器人研究現狀 6 1.3.2 我國自主水下機器人研究現狀 15 1.4 自主水下機器人的發展趨勢 17 參考文獻 19 2 自主水下機器人總體技術 21 2.1 自主水下機器人系統組成和功能 21 2.2 自主水下機器人技術指標 23 2.3 自主水下機器人技術體系 26 2.4 自主水下機器人設計方法 33 2.5 自主水下機器人研制階段 35 參考文獻 37 3 自主水下機器人結構 38 3.1 自主水下機器人的結構形式和外形設計 38 3.1.1 自主水下機器人的結構形式 38 3.1.2 自主水下機器人的外形設計 41 3.2 自主水下機器人的結構設計 45 3.2.1 材料 45 3.2.2 耐壓結構設計 50 3.2.3 密封結構設計 56 3.2.4 防腐蝕設計 63 3.2.5 段連接結構設計 68 3.3 衡重計算和浮力狀態 69 3.3.1 衡重計算 69 3.3.2 衡重參數測量 71 3.3.3 深海浮力變化 73 參考文獻 75 4 自主水下機器人能源與推進 77 4.1 自主水下機器人能源 77 4.1.1 能源選擇原則 77 4.1.2 能源種類 80 4.1.3 鋰電池成組應用 91 4.2 自主水下機器人推進 92 4.2.1 概述 92 4.2.2 推進系統 94 4.2.3 螺旋槳 100 4.3 自主水下機器人的浮力調節系統 108 4.3.1 概述 108 4.3.2 “潛龍一號”自主水下機器人浮力調節系統 111 4.3.3 高精度雙向浮力調節系統 114 參考文獻 115 5 自主水下機器人電氣控制系統 117 5.1 電氣控制系統體系結構 117 5.1.1 集中式控制系統 117 5.1.2 集散式控制系統 117 5.1.3 分布式系統 121 5.2 雙總線系統混合組網 126 5.3 自主水下機器人通信 127 5.3.1 概述 127 5.3.2 自主水下機器人通信技術特點 130 5.3.3 以太網通信技術 131 5.3.4 光纖通信技術 131 5.3.5 水聲通信技術 132 5.3.6 無線電通信技術 134 5.3.7 衛星通信技術 137 參考文獻 138 6 自主水下機器人導航技術 140 6.1 航位推算和慣性導航系統 141 6.2 無線電衛星導航 142 6.3 聲學導航 142 6.4 地球物理導航 143 6.5 組合導航 144 6.5.1 地圖表示和環境要素提取 145 6.5.2 狀態估計問題 146 6.6 “潛龍”自主水下機器人組合導航 154 6.6.1 長基線組合導航應用實例 154 6.6.2 超短基線后處理應用 157 參考文獻 161 7 自主水下機器人路徑規劃 163 7.1 路徑規劃問題 163 7.2 路徑規劃技術 164 7.2.1 環境建模方法 164 7.2.2 路徑搜索算法 166 7.3 深海勘查型自主水下機器人路徑規劃 171 7.4 局部路徑規劃 172 7.4.1 環境建模方法 173 7.4.2 局部路徑規劃方法 173 7.5 “潛龍”系列自主水下機器人的路徑規劃 175 7.5.1 離線路徑規劃 176 7.5.2 在線路徑規劃 178 參考文獻 180 8 自主水下機器人運動控制 182 8.1 自主水下機器人控制系統 182 8.1.1 控制系統簡述 182 8.1.2 航行控制回路結構 183 8.1.3 推力分配 185 8.2 常用控制方法 189 8.2.1 PID控制 189 8.2.2 *優控制 198 8.3 智能控制方法 200 8.3.1 滑模控制 200 8.3.2 模糊控制 202 8.3.3 自抗擾控制 204 參考文獻 210 9 自主水下機器人安全控制 211 9.1 自主水下機器人安全控制系統基本組成 211 9.2 自主水下機器人應急安全系統 212 9.2.1 應急安全系統基本功能 212 9.2.2 應急安全系統基本組成 213 9.2.3 應急安全控制器 213 9.2.4 應急能源 213 9.2.5 拋載裝置 214 9.2.6 定位示位設備 215 9.3 “潛龍”系列AUVs應急安全系統 217 9.3.1 “潛龍”系列AUVs應急安全系統組成 217 9.3.2 “潛龍”系列AUVs應急安全系統工作流程 219 參考文獻 220 10 自主水下機器人布放回收 221 10.1 自主水下機器人布放回收現狀 222 10.1.1 國內外現狀 222 10.1.2 自主水下機器人回收捕獲技術 227 10.2 “潛龍一號”自主水下機器人布放回收方法 229 10.2.1 布放回收工具 229 10.2.2 布放方法 232 10.2.3 回收方法 234 10.3 滑道式收放裝置 237 10.4 吊臂式收放裝置 241 參考文獻 243 11 自主水下機器人應用 245 11.1 探測設備的種類和特點 246 11.1.1 探測設備的種類 246 11.1.2 探測設備的特點 250 11.2 探測數據分析與處理 250 11.3 自主水下機器人工程與應用 252 11.3.1 搜索型自主水下機器人 253 11.3.2 觀測型自主水下機器人 253 11.3.3 勘查型自主水下機器人 257 參考文獻 266 索引 267 彩圖