0-前言

大家好，我是从事水下行业6年的行业新人小韩同学，有感于大名鼎鼎的CFD领域的公众号“CFD之道”胡坤老师所写的《小白的CFD之旅》和北京航空航天大学王洪伟老师所著的《我所理解的流体力学》一书，想在水下航行器领域，写一个类似题材的系列文章，作为一个引子，向大家分享/讨论我在水下航行器领域的所思所得，抛砖引玉，向大家学习更先进的理念与方法。
当然，我作为一个行业新人，资历之浅薄，学识之贫瘠，我见犹鄙，实在是无法和前面两位老师相提并论，所幸，我知我所短，在本阶段写本系列文章就是奔着一坨shit去的，后续再进行迭代更新，争取在一坨屎山上雕刻出一朵像花的花。所以，后续行文有谬误之处，实在是正常之至，还请大家不吝指教。


在本阶段开篇此文，有以下几点契机：
（1）一直有写博客的习惯，但所写之文章大多皆为水文，一直想着输出一些行业相关内容，所思甚久，此事在待办里躺着积灰重重，每次见之，都想除之后快，今日下手之。


（2）原计划是想推进在公司的公众号开此系列文章的（当然，就不是我来写了，因为那样的话文章要求更规范、科学、无错），主要目的是提升公司在水下行业的知名度，不缺技术，只缺机遇。但可惜，发现事情没那么简单，掣肘太多，遂弃之。


（3）本公众号“紫罗兰研究史”建号于大学时期，已近10年，期间多次改名，多次提醒登录以防止收回，实在是不想占着茅坑不拉屎，刚好有合适的内容可以更新，一拍即合，启用之。


（4）本系列文章的后期章节会开源一款低成本的水下航行器，包括结构、电气和整机的控制系统（嗯，届时我的技术栈应该能全部实现这些）及完整的BOM清单，得益于万能的淘宝，照着清单下单就可以手搓一台，力争做出一台类比于BlueRov较之于ROV级别的产品，降低个人或团队入坑水下航行器领域的门槛。
众人拾柴火焰高，这个行业需要更多的玩家，群力群策，拓展更多应用领域，形成规模效应，降低零部件成本。

1-内容规划

本系列文章，将从以下几个章节展开。

什么是水下航行器？

此章节的目的是让一个行业外新人看过此篇文章后，也能知道一个水下航行器是什么样子的，外观是什么样子的，能实现什么功能，及各系统的工作原理是什么样子的。所以，本章节会介绍水下航行器的几种常见样式、常见功能及各系统组成。

水下航行器的电气架构

此章节主体内容在于介绍一个水下航行器内部包含的元器件，各元器件间供电、通信及接线设计的方式方法。例如，动力电与控制电的隔离，常用的总线通信与网络通信，集中式控制与分布式控制设计等等。

水下航行器的结构设计

此章节主要内容在于介绍水下航行器结构设计时需要的一些注意事项，一些理念，例如根据元器件功能所属进行功能舱段的设计，为了便于功能舱段的替换与问题排查，设计统一通用机械/电气接口的必要性，及后期如何快速进行衡重校核，以避免后期怎么调整配重块都配不平的问题。

水下航行器的动力系统

此章节分为两块，航行器的执行单元与动力电池，这里指的执行单元主要是航行器的艉段，一推进器四舵板的结构，动力电池部分这里主要是指由18650和21700电芯+BMS板为主体结构的电池包，根据实际情况，我也会分享一二关于手搓电池包的心得，放心绝对不会是“炸飞老铁”那种品质。同时，在本章节及后续对应章节，我也会不全面不严谨的介绍一些对应行业的供应商，供大家参考，正所谓，工业级有工业级的选择，教育级有教育级的替代，各自根据经济实力各取所需罢了。

水下航行器的导航通信系统

此章节分为两块即导航和通信，之所以放到一起，单纯是个人喜好，认为这两块放在一个功能舱段内部刚刚好。具体到导航而言，主要是介绍INS+DVL+GPS+USBL+PS的组合导航系统方案及大致的功能原理。具体到通信而言，虽然常用通信方案组合是WIFI+无线电+铱星，但是嘛，在内陆湖地区，我还是更推荐使用WIFI+4G的通信方案。

水下航行器的感知系统

此章节主要介绍用于避障的前视单波束和多波束声纳成像原理，及用于地形扫测的多波束声纳相关原理，并不涉及其他传感器。

水下航行器的控制系统

此章节主要介绍控制系统的基本架构组成，探讨现阶段水下航行器常用的规划和控制算法及具体实现。

开源一套水下航行器仿真系统

仿真器不同于实机部署，可以省掉很多模块，例如状态检测、应急操作等。本章节我主要的计划是基于ROS2框架与Matlab平台设计一套仿真系统核心目的是用于规划和控制算法验证。AUV的动力学模型以REMUS 100为对象进行创建，方便进行广泛对比，届时我会明确各节点间的接口协议与整套系统的输入输出。

开源一款低成本水下航行器

这是本系列文章的核心所在，凭借着中国强大的工业基础与供应链网络，低成本手搓AUV再也不是梦。类比于ROV领域的BlueRov，AUV领域的BlueAUV就此诞生（当然，BlueAUV这个名字是我乱起的）。

2-时间规划

虽然，我将此系列文章定义为一坨shit，但也真不能照着一坨shit去写，还是要多看资料，多多参考，争取做到有理有据。其次，我本身还有事情再做，所以必不可能更新迅速（总结：这是在打预防针，鸽鸽声明）。如果做不到周更，那就月更，总不至于年更，总之就是不定期更新。

3-后记

暂时没有后记，以上就是本次推文全部内容，请大家多多关注，敬请期待！！

本文首发于个人公众号“紫罗兰研究史”，欢迎关注，获取最新更新。