4。4。3 操纵性约束条件 26

4。5 耐波性优化数学模型 27

4。5。1 耐波性设计变量 27

4。5。2  耐波性目标函数 28

4。6 本章小结 29

第五章 水面无人艇的性能综合优化分析 30

5。1 引言 31

5。2 航行性能综合优化程序 31

5。3 航行性能综合优化计算分析 32

5。3。1 不同性能指标权重计算 34

5。3。2 不同优化算法的计算比较 36

5。3。3 不同迭代次数变化规律的计算 37

5。3。4 不同设计航速变化优化计算 38

5。4 本章小结 39

总结 40

致 谢 42

参 考 文 献 43

第一章 绪论

1。1  引言

如今的船舶虽然自动化水平比上世纪有了显著的提高，但是在无人驾驶方面 还是显得捉襟见肘，船舶无人化水平还处于发展缓慢的阶段。船舶驾驶虽有卫星 导航、电子罗盘、电子航道图和自动舵的辅助，但驾驶台还未实现无人化。船舶 无人化不仅能提高船舶的自动化和智能化水平，也能减少船舶发生危险的风险。 如今船舶在各大海洋领域的发生事故每年还是有好多，大型的伤亡事故也有好 多，像去年的一艘游客船“长江之星”在由南京驶往重庆途中发生了翻船事故导 致7人死亡，435人生死不明。这种灾难还是比较令人心痛。据统计在船舶碰撞事 故中，89%-96%的事故可归因于人的自身[1]。论文网

无人作战平台具有如下明显优点：一、不存在人员伤亡或被俘的危险。二、 无人作战平台在设计时无需考虑人的因素和与人相关的设备，这样平台的设计就 可以完全以任务为中心，这样就可以减少许多的成本，提高很多方面的效率。设 计师可以大胆采用不受人的体力或者心理因素限制的技术，这将具有更大的自由 度，可以把平台设计的更简单、重量更轻、尺寸更小、效率更高、经济收益也会 更好。随着科学技术的飞速发展，无人驾驶技术将在很大程度上增加一个国家的 军事实力，加强一个国家在海上的控制权。

同时从军事方面来看无人水面航行器是一种小型的水面自航载体，以水面舰 艇为支援平台，可以长时间自主远程航行的无人智能小型武器装备平台[2]。水面 无人航行器有很多的实用性，在状况恶劣的海战中传播和搜集情报以及对于战局 的分析等。无人平台成为在未来的战争中准确打击、信息对抗、完成特殊的作战 使命等重要手段[3]。

本文对水面无人艇的概念、发展现状、基本结构和特点、关键技术及优化设 计方法等进行了探讨。

1。2 USV 的介绍

1。2。1 USV 的简介

水面无人艇在这些年来的研究热潮日益增长，随着传感器的多样性和运用性 的日益完善，水面无人艇的通过结合控制技术在改进原有的艇型基础上发展起来 并受到许多个大国越来越重视的一个新兴且具有极大地研究兴趣的船舶研究课 题[4]。

水面无人艇（简称USV），是一种依靠特定的控制系统和传感器配备的无人 操作的小型快艇。从当前的研究成果来看，USV的典型代表有：1美国的“Spanan” 号、2以色列的“Protector”号，3双体型USV如意大利的“Charlie”号[5]、4英国的 “Springer”号、5葡萄牙的“Delfi”号等。从它研究和利用这些方面来看，西方这些 先进的国家发展较快且处于世界领先地步，而我们中国还处于初步阶段，需要加 快跟紧世界的脚步。从艇型方面来看主要是充气艇艇型，这样艇体性能相比较而 言较差，但由于它的改进需要靠实船的数据来分析和比较，这样而言相对的创新 很少而且非常的浪费时间。