水下潜航器由于其灵活度高,稳定性好,不仅在海洋资源探索方面,在海洋军事方面也有了越来越多的应用。由于计算机技术,结构设计的发展,它正走向自主化,智能化。本文以四浆推动为基础的新型水下自主潜航器,在军事应用方面进行研究。由于四浆推动机构的姿态灵活性好,因此它在水面对天空目标的跟踪和瞄准方面的研究具有广阔的前景。文本首先搭建了基于新型水下潜航器的瞄准系统硬件平台,并对它的受力以及运动原理进行分析。以树莓派开发板连接专用摄像头作为前端图像识别系统,对静止或移动的靶标进行识别和中心点计算。完全模拟水下潜航器在水面对天空目标的瞄准。建立运动机构和摄像机的数学模型,设计双闭环PID控制器。以前端图像识别系统传回的目标中心点与该帧图像的中心点的偏差作为PID控制器外环的输入,经外环调整后输出角度。内环负责稳定该角度,使目标的中心时刻位于图像的中心。由于摄像机的光轴和运动机构的轴线重合,该轴线的延长线即可瞄准和跟踪目标。由于内环对给定角度的稳定性和跟随性要求较高,因此对内环运用模糊控制算法进行优化。经过仿真对比试验,得出经模糊控制优化后的控制器能在很大程度上缩小跟踪误差。以瞄准系统硬件平台为基础,内环经模糊控制算法优化的双闭环PID控制器为软件设计的核心思想,设计硬件控制电路和算法软件,在室内环境下进行目标的跟踪实验。结果表明,系统对目标有较好的跟踪能力,从而验证了本系统的有效性。