《数字海洋与水下攻防》主要刊载海洋环境与资源科学、海洋数据与信息技术、海洋智能装备技术、海上攻防技术、水下预警与指挥控制技术、战场环境与对抗技术等领域，涉及体系研究、基础前沿、应用技术、工程设计、使用保障等方面的研究和综述论文。系《中国学术期刊综合评价数据库》统计源期刊、《中国学术期刊影响因子年报》统计源期刊、《万方数据——数字化期刊群》收录期刊、《中国核心期刊（遴选）数据库》收录期刊，被《中国期刊全文数据库（CJFD）》、超星期刊域出版平台全文收录。 专 刊 概 述 本专刊以“水下智能感知与仿生机器人”为主题，共录用论文16篇，研究内容涵盖了多物理场水下仿生探测、仿生推进技术和水下能量收集等，其中，多物理场探测涉及声呐、水下电场、偏振光学、流场和磁场等技术；仿生推进技术涉及仿生水母、水陆两栖机器人、水下扑翼机器人及机器人编队研究等。总体而言，专刊文章内容丰富、覆盖面广、可读性强，展现了我国在水下装备前沿技术方面的最新研究成果。 特邀主编 胡桥 胡桥，西安交通大学领军学者、二级教授、博士生导师，国家高层次人才计划项目入选者。研究领域包括：水下多物理场探测理论与技术、水陆两栖机器人等。在上述领域主持国家重点研发计划、装备预研与重点基金等项目 20 余项，出版专著 3 部和译著 4 部，发表论文 100 余篇，授权国家发明专利 60 余项，软件著作权20 余项。获教育部自然科学一等奖和陕西省技术发明二等奖等奖励 8 项。任《数字海洋与水下攻防》《水下无人系统学报》等期刊编委。 水下仿生扑翼机器人的发展现状综述 作者：曹勇，曹永辉，黄桥高，屈毅林，潘光 摘要：参照蝠鲼等鱼类游动方式所研制的水下仿生扑翼机器人具有效率高、机动性强、负载能力大等多方面优势。由于其广阔的应用前景，水下仿生扑翼机器人已逐步成为水下航行器领域的研究热点。本文系统地将蝠鲼的生物学特性、机器人的结构设计、动力学模型、单体运动控制、集群运动控制以及实验研究等方面的国内外研究进展进行了总结和梳理。已有的研究表明：水下仿生扑翼机器人正在朝着软体化、集群化、 高机动等方向发展，新兴的水下仿生扑翼机器人及仿生集群能够更加精确的模拟真实生物的游动姿态，并开展相关任务。当下的研究为水下仿生扑翼机器人性能的进一步优化与提升奠定了坚实的理论与实践基础。 关键词：仿生学；仿生扑翼；水下机器人；水下航行器 doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2023.04.001 曹勇,曹永辉,黄桥高,屈毅林,潘光.水下仿生扑翼机器人的发展现状综述[J].数字海洋与水下攻防,2023,6(4):380-405 长按识别二维码 阅读全文 大型AUV及其水面侦察技术浅析 作者：张亚军 摘要：传统的自主水下无人航行器（AUV）主要执行包括军事活动在内的水下情报收集、环境监测和水下目标探测与处置等。近年来随着信息化技术和人工智能的发展，AUV 行业受到各界尤其是各国军方越来越多的关注，得到了快速发展和广泛应用。作为一种无人侦察平台，AUV 逐渐突破了常规尺度，向大型化和超大型化方向发展，可搭载的载荷类型和尺度有了明显的变化和提升。通过分析大型 AUV 作为侦察型装备的国内外发展现状，对利用大型 AUV 开展水面侦察的能力建设进行了分析，重点提出了大型 AUV 搭载水面侦察载荷需要解决的关键技术，为进一步提升和拓展 AUV 作战能力和作战领域提供支持。 关键词：水下无人航行器；水面侦察；电磁侦察；光学侦察；雷达侦察 doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2023.04.002 张亚军.大型AUV及其水面侦察技术浅析[J].数字海洋与水下攻防,2023,6(4):406-412 长按识别二维码 阅读全文 激发极化法在水下主动电场探测中的应用 作者：钟智杰，彭杰钢，徐林，王永键 摘要：介绍了一种来源于弱电鱼的仿生主动电场探测机制，为了优化主动电场探测方法，研究了勘探地球物理学中激发极化法的应用，认为在同样的激发条件下，水下被测物也一样存在这种激电过程。搭建实验平台环境，使用小型蓄水池模拟海水域环境，辅以成熟的仪器设备，在实验平台中分别进行直流激电法与变频激电法电场探测实验。在 2 个不同的实验中，分别设定了不同的特征关系式对实验结果进行量化分析， 每个实验分别对空白背景对照组、铜立方体、铜圆柱、铝立方体、铝圆柱与塑料圆柱体进行测试，直流激电法原理简单、还原度高，所有实验组与空白背景环境存在明显差异，且所有金属物体的激电效应都强于非金属塑料，符合理论分析。变频激电法实验相比于直流激电法没有那么明显的组间关联性与规律。 关键词：主动电场探测；激发极化效应；电法勘探 doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2023.04.003 钟智杰,彭杰钢,徐林,王永键.激发极化法在水下主动电场探测中的应用[J].数字海洋与水下攻防,2023,6(4):413-422 长按识别二维码 阅读全文 基于深度学习的声呐图像目标检测系统 作者：罗逸豪 摘要：声呐图像目标检测是实现水下勘探、海底救援、敌对目标侦查等任务的重要环节，深度学习相关技术的突破为该领域的发展带来了新的机遇。基于深度学习的声呐图像目标检测算法性能优于传统方法，然而相关的系统性研究与应用仍然不足。鉴于此，利用深度学习模型数据驱动的优势设计了一种声呐图像目标检测系统，以满足实际应用对系统精度、速度、可移植性、可扩展性、部署环境的需求。该系统由数据集生成、算法模型训练与测试、模型部署应用 3 个子系统组成，应用于水下可疑目标探测任务，实验结果表明：所实现的目标检测系统在测试数据上和实际应用中均具有良好的性能。 关键词：深度学习；声呐图像；目标检测系统；部署应用；水下可疑目标 doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2023.04.004 罗逸豪.基于深度学习的声呐图像目标检测系统[J].数字海洋与水下攻防,2023,6(4):423-428 长按识别二维码 阅读全文 水下主动电场面形阵列布置及成像方法研究 作者：杨汶洁，彭杰钢，徐林，王家琦 摘要：随着人们对海洋资源的不断开发，水下探测技术的所需要求越来越高，为了综合解决水下黑暗复杂环境快速探测成像需求及装置安装便捷性问题，对一种水下主动电场探测阵列布置及其成像方法进行了研究。主要依据水下主动电场定位探测原理，仿照弱电鱼探测活动进行阵列布置，通过搭载发射电极与接收电极阵列模仿弱电鱼电场发射器官与电场接收器官实现目标探测。使用 FFT 处理信号得到各接收电极的幅值， 通过差分得到水下阵列接收信号的强度变化，再运用插值算法画出阵列强度图从而对目标物体进行二维成像。实验对不同形状的金属物体进行探测并成像，验证了方法的可行性与有效性。 关键词：弱电鱼；水下主动电场；阵列布置；成像方法 doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2023.04.005 杨汶洁,彭杰钢,徐林,王家琦.水下主动电场面形阵列布置及成像方法研究[J].数字海洋与水下攻防,2023,6(4):429-434 长按识别二维码 阅读全文 基于斯托克斯参量的水下主动偏振去散射研究 作者：李浩翔，朱京平，邓金鑫，张向哲，郭奉奇 摘要：受浑浊水体自身吸收与微颗粒散射的影响，水下光学成像面临成像距离短、像质差等问题。一种基于斯托克斯参量的主动偏振成像模型被应用到水下成像去散射过程中，有效提升了目标成像探测的清晰度。相比于被动偏振成像模型，引入主动光源可以实现对入射光的偏振调制，由此可以充分挖掘目标反射光与介质光的偏振特征差异进而实现分离选通。改进的主动偏振去散射模型利用了目标反射光的偏振共模抑制效应，借助偏振斯托克斯参量 S2 分量实现了介质光偏振角与偏振度全局分布的准确估算。同时引入图像质量评价参数对比度 contrast 作为反馈参量，通过迭代计算实现背景噪声的最大化滤除。不同散射程度、不同类型目标的水下成像实验表明：相比于传统主动偏振成像方法，改进后的成像模型可大幅提升水下目标的图像质量，特别是强散射环境下的图像 contrast 提升超 2 倍以上。该项工作为利用偏振信息进行水下图像去散射与目标重建提供了新思路。 关键词：偏振；去散射；对比度；斯托克斯矢量；偏振共模抑制 doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2023.04.006 李浩翔,朱京平,邓金鑫,张向哲,郭奉奇.基于斯托克斯参量的水下主动偏振去散射研究[J].数字海洋与水下攻防,2023,6(4):435-441 长按识别二维码 阅读全文 基于自适应滤波的磁梯度数据三维相关成像 作者：黄双龙，邱景，孙赫轩，张顺雨，兰天 摘要：为了提升磁梯度数据相关成像法对不同深度的多磁性目标的成像效果，提出了一种自适应滤波方法。首先将待成像空间划分为三维规则网格，通过解析法计算位于不同网格的磁性体在观测平面的理论磁梯度，然后依据各磁性体的磁梯度数据频谱特征来决定观测数据的滤波阈值，最后将滤波后的观测数据用于相关成像。仿真模型实验表明：对于位置较浅磁性体，根据成像结果估计的磁性体中心位置与实际基本相符， 滤波处理最多减小了约 76%的误差，对于平均 1.7 m 深的多个磁性体，估计的中心位置最大误差 0.3 m，相比于无滤波处理的结果误差减小了 46%左右，信噪比不足时，对近似球体的模型仍然有较好的定位效果。说明自适应滤波在一定程度上能改善三维相关成像的分辨率，提升水下磁性目标定位的准确度。 关键词：磁梯度；相关成像；目标定位；自适应滤波 doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2023.04.007 黄双龙,邱景,孙赫轩,张顺雨,兰天.基于自适应滤波的磁梯度数据三维相关成像[J].数字海洋与水下攻防,2023,6(4):442-449 长按识别二维码 阅读全文 机载激光雷达浅水小目标探测技术综述 作者：张吟 摘要：阐述了机载激光雷达水下探测的原理与发展，包括激光雷达水下探测原理和激光雷达水下探测发展历程。对主要机载激光雷达水下探测系统进行了详细的分析，包括主流机载激光雷达测深系统及其发展趋势。在浅水小目标探测关键技术方面，对高功率密度激光器技术、高性能水下光学系统、大视场快速成像技术、小目标自主识别与精确定位技术和轻小型化技术等进行了剖析和总结。为进一步推进激光雷达水下高精度目标探测技术的发展提供参考和依据。 关键词：机载激光雷达；小目标探测；浅水探测 doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2023.04.008 张吟.机载激光雷达浅水小目标探测技术综述[J].数字海洋与水下攻防,2023,6(4):450-457 长按识别二维码 阅读全文 水下仿生流场探测技术研究进展 作者：包艺，张庆辉，刘勇锋，李广华，张淼，陈效鹏，杜鹏 摘要：随着对海洋的探索与开发，水下探测技术的发展起到了重要作用。水生动物的敏感器官，如鱼类的侧线和海豹的胡须等，可感知物体运动产生的水动力尾迹。受此启发，仿生流场探测技术克服了光学与声学探测在水下复杂环境中近场感知的局限性，已成为目前的研究热点。首先，对典型水下探测技术的研究现状进行了总结。然后，解释了水下仿生流场探测的原理，总结了基于不同原理设计的仿生流场传感器的研究进展，分析了水动力流场探测方法的研究进展。最后，给出了水下仿生流场探测工作中亟需解决的关键问题，并对未来的研究方向做了进一步展望。 关键词：流场探测；水动力尾迹；仿生；传感器 doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2023.04.009 包艺,张庆辉,刘勇锋,李广华,张淼,陈效鹏,杜鹏.水下仿生流场探测技术研究进展[J].数字海洋与水下攻防,2023,6(4):458-471 长按识别二维码 阅读全文 基于恒虚警检测的图像声呐目标跟踪 作者：吕曜辉，胡明阳，唐胜雨，徐媛，李兴顺 摘要：无人化、智能化的目标探测与跟踪是未来水下探测的必然趋势。针对水下移动小目标，通过固定位置的声呐接收的角度与距离二维信息，提出了一套自动跟踪方法。首先，对图像声呐进行恒虚警处理， 同时引入时域参量，通过在门限计算中增加之前时间的权重，抑制位置恒定的静态强背景干扰。之后，基于空间上目标的连续运动，提出了小目标的自动跟踪算法。湖试数据实验处理表明：该方法能有效抑制干扰， 实现水下小目标的自动探测跟踪。 关键词：水下小目标；固定声呐；恒虚警处理；目标跟踪 doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2023.04.010 吕曜辉,胡明阳,唐胜雨,徐媛,李兴顺.基于恒虚警检测的图像声呐目标跟踪[J].数字海洋与水下攻防,2023,6(4):472-477 长按识别二维码 阅读全文 基于复合传感器的机器鱼推进力预测方法研究 作者：高皓宇，郭松子，姜晟，成海炎，方斌，张进华，洪军 摘要：复杂多变的水下环境会极大地干扰仿生机器鱼的正常运动和对水下信息的感知，而鱼鳍的变形在产生推进力方面发挥了关键作用。但目前对于鱼鳍如何利用自身感觉信息来对推进力进行识别和预测的研究甚少。为了解决这一问题，通过在一个柔性传感器上集成压电层和压阻层，研制出基于压电/压阻双传感模式的柔性仿鱼鳍复合传感器，并提出了一种基于复合传感器对鱼鳍产生的推进力预测的方法。建立了基于 BP 人工神经网络的推进力预测模型并进行训练，通过皮尔逊相关分析法对输入层数据进行筛选和优化，提高了模型的预测精度。实验结果证明基于 BP 神经网络及皮尔逊相关性分析的多传感层组合的推进力预测是有效可行的，同时为机器鱼水下感知能力的提升提供了新的途径。 关键词：鱼鳍变形；复合传感器；推进力预测；BP 神经网络 doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2023.04.011 高皓宇,郭松子,姜晟,成海炎,方斌,张进华,洪军.基于复合传感器的机器鱼推进力预测方法研究[J].数字海洋与水下攻防,2023,6(4):478-486 长按识别二维码 阅读全文 水陆两栖机器人水下动力学建模及操纵性研究 作者：陈龙，童保成，祖斯羽，张豪，胡桥 摘要：针对多模态水陆两栖机器人作业环境复杂使得水下运动状态难以预报等难题，基于 CFD 方法求解的水动力系数，构建了机器人水下运动的五自由度动力学和运动学模型。基于机器人水下动力学模型，采用四阶经典龙格库塔法，开展了机器人直航运动及水平面回转运动数值仿真研究，并进行了水池试验验证。试验结果数据与数值仿真结果误差均不超过 10%，验证了机器人水动力系数及五自由度动力学模型的准确性， 为水陆两栖机器人研制提供了理论与技术支撑。 关键词：水陆两栖机器人；CFD；动力学模型；数值仿真 doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2023.04.012 陈龙,童保成,祖斯羽,张豪,胡桥.水陆两栖机器人水下动力学建模及操纵性研究[J].数字海洋与水下攻防,2023,6(4):487-495 长按识别二维码 阅读全文 快速液动网络仿水母软体机器人的结构优化 作者：于添，吴校生 摘要：水母在海洋内分布深度范围大，经过数亿年的进化，它具备极强的环境适应性，提出了一种新型仿水母软体机器人结构。为避免以往仿水母机器人的缺陷，采用快速液动网络（Fast Liquid Network，简称 FLN）构建驱动结构，采用电推杆来实现仿水母软体机器人的外伞摆动。新的设计具有全封闭结构，适合独立自主和大水深环境下运行。构建了仿水母软体机器人的总体模型，基于 Yeoh 超弹性材料本构模型对机器人进行有限元仿真优化，获得了优化的结构参数（腔室和驱动器的尺寸）。采用精密加工模具实现了软体结构的制作，采用弹簧钢片对软体结构进行刚度加强，通过各部件的联接实现了模型的系统集成。通过对原型机的测试，实现了仿水母机器人水下自主上浮运动，验证了本设计方案的可行性。 关键词：仿水母；软体机器人；快速流动网络；参数优化 doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2023.04.013 于添,吴校生.快速液动网络仿水母软体机器人的结构优化[J].数字海洋与水下攻防,2023,6(4):496-503
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