●第 1章 無人潛航器概述11.1 緒論 11.2 無人潛航器類型 21.2.1 按無人潛航器與母船連接方式分類 31.2.2 按無人潛航器布放/回收方式分類 61.2.3 按無人潛航器用途分類 8參考文獻 10第 2章 無人潛航器應用 112.1 無人潛航器應用概述 112.2 無人潛航器在民事領域的應用 122.2.1 海洋監測 132.2.2 海洋資源勘探 132.2.3 海洋救援 132.2.4 現代漁業應用 142.2.5 水下工程檢修 142.2.6 水文地質資料獲取 152.2.7 水聲信道特性測量 152.3 無人潛航器在軍事領域的應用 162.3.1 情報、監視和偵察任務 162.3.2 檢查和識別任務 172.3.3 水雷反制 182.3.4 反潛作戰任務 182.3.5 海洋勘探任務 192.3.6 通信/導航網絡節點 192.3.7 載荷運輸任務 202.3.8 軍事干擾、欺騙任務 202.3.9 時敏目標打擊任務 202.4 水下戰 212.4.1 水下戰概述 212.4.2 新型水下戰裝備 212.4.3 水下戰關鍵技術 222.4.4 水下戰發展趨勢 23參考文獻 23第3章 自主潛航器的設計與制造 253.1 自主潛航器設計與制造概述 253.2 自主潛航器繫統設計 263.2.1 自主潛航器功能設計 263.2.2 自主潛航器艙段配置設計 353.3 自主潛航器推進繫統 353.3.1 螺旋槳推進 353.3.2 波動推進 403.3.3 驅動控制繫統 513.4 自主潛航器導航繫統 523.5 自主潛航器能源繫統 563.5.1 鋰電池介紹 563.5.2 鋰電池充電特性 583.5.3 鋰電池組電源管理繫統 593.6 自主潛航器外形設計優化與制造 613.6.1 自主潛航器外形設計 613.6.2 自主潛航器流體仿真優化 633.6.3 配重設計 663.6.4 自主潛航器關鍵零部件的制造 693.6.5 自主潛航器防腐工藝 723.6.6 自主潛航器的密封 75參考文獻 78第4章 水下通信特點和技術 804.1 水下通信繫統概述 804.1.1 藍綠光通信 814.1.2 電磁波通信 814.1.3 水聲通信 824.2 水聲信道特性 834.2.1 水聲信道與無線信道的區別 834.2.2 非均勻介質對聲速剖面的影響 844.2.3 水聲環境噪聲 854.2.4 水聲傳播損失 874.2.5 水聲多徑傳播 894.2.6 水聲多普勒擴展 904.3 OFDM技術 914.4 未來展望 93參考文獻 93第5章 自主潛航器群體協同相關技術 955.1 群體智能 955.1.1 群體智能概述 955.1.2 群體智能算法 965.1.3 群體智能繫統 1045.2 多智能體 1065.2.1 多智能體概述 1065.2.2 多智能體建模 1075.2.3 多智能體學習算法 1075.3 群體協同相關技術應用 1115.3.1 群體智能算法在AUV中的應用 1115.3.2 多智能體繫統的應用 112參考文獻 113第6章 自主潛航器協同通信相關綜述 1166.1 水聲通信網絡協議棧 1166.2 自主潛航器接入控制技術 1206.2.1 相關技術研究綜述 1206.2.2 繫統模型 1216.2.3 基於Leach的分簇和簇頭選擇算法設計與分析 1236.2.4 基於強化學習的接入控制算法設計與分析 1256.3 自主潛航器信息傳播技術 1286.3.1 相關技術研究綜述 1286.3.2 繫統模型 1296.3.3 算法設計 1316.3.4 仿真結果與討論 1336.4 自主潛航器功率分配技術 1386.4.1 相關技術研究綜述 1396.4.2 繫統模型 1416.4.3 算法設計 1426.4.4 仿真驗證 147參考文獻 150第7章 自主潛航器導航定位相關技術 1547.1 自主潛航器定位相關技術綜述 1547.1.1 航位推算與慣性導航 1547.1.2 基線定位繫統 1557.1.3 國外超短基線定位繫統發展現狀 1577.1.4 國內超短基線定位繫統發展現狀 1597.2 自主潛航器協同定位技術 1607.2.1 繫統模型 1627.2.2 算法設計 1637.2.3 仿真驗證 165參考文獻 167第8章 自主潛航器任務和規劃相關技術 1698.1 自主潛航器任務協同技術 1698.1.1 水下協同任務歸納 1698.1.2 水下通信問題 1708.1.3 水下運動協調 1728.2 自主潛航器路徑規劃技術 1748.2.1 相關技術研究綜述 1758.2.2 繫統模型 1778.2.3 基於蟻群算法的路徑規劃算法設計 1788.2.4 實驗驗證 1818.3 AUV軌跡追蹤技術 1868.3.1 研究背景 1868.3.2 基於強化學習技術的軌跡追蹤技術研究 1878.3.3 繫統模型 1918.3.4 仿真驗證 193參考文獻 196第9章 無人潛航器發展現狀與趨勢 2019.1 無人潛航器發展歷程 2019.2 國外無人潛航器發展現狀 2029.3 國內無人潛航器發展現狀 2179.4 無人潛航器發展趨勢 222參考文獻 224名詞索引 227
本書圍繞自主潛航器關鍵技術及應用，探討了自主潛航器的設計制造、水下組網與通信、水下定位技術、群體智能與任務協作等核心問題。基於現有的自主潛航器組網技術，提出了基於Leach與強化學習的接入控制算法和一種基於Q-learning的功率分配算法，該方法能夠延長網絡的生命周期，同時實現負載均衡。基於現有的自主潛航器的定位技術，提出了一種自主潛航器群體協同定位算法，實現了自主潛航器繫統在水下航行的誤差校準，提高了定位精度。針對自主潛航器的水下路徑規劃的復雜繫統，提出了一種基於蟻群算法的自主潛航器路徑規劃機制和一種基於強化學習的軌跡追蹤算法，在點到點路徑規劃和所有點遍歷兩種水下場景中驗證了算法的有效性。本書所提出的自主潛航器的相關技術為多水下自主潛航器的智能協同場景提供了新的方法與思路。此外，本書總結了無人潛航器的國內外研究現狀，並展望了無人潛航器的未來發展趨勢。 本書可供高等院校通信與網絡等
