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公开(公告)号：CN109725650B
公开(公告)日：2021-10-19
申请号：CN201910182252.3
申请日：2019-03-08
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 一种密集障碍物环境下的AUV避障方法，属于水下无人航行器智能控制技术领域。发明把声呐探测的障碍物数据通过轮廓凸算法和贝塞尔插值将障碍物边界简化，利用预测导引避障算法设计出密集障碍物环境下的避障航迹。考虑到密集障碍物的复杂多样性，因此该方法结合避障参数和避障规则制定出避障权值函数得出全局最优预测避障参数，最后制定出相应的避障导引航迹点使得AUV实现避障的目的。实验数据可以看出本发明所提算法针对复杂密集障碍物环境有更好的适应性和避障执行效率，能够更好的利用到水下无人潜航器AUV的水下避障过程中。
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公开(公告)号：CN108594846A
公开(公告)日：2018-09-28
申请号：CN201810243220.5
申请日：2018-03-23
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 本发明提供一种障碍环境下多AUV编队队形优化控制方法，属于船舶控制技术领域。本发明基于视距导航法建立路径跟踪误差模型，采用反馈线性法设计路径跟踪控制器，利用图论建立多AUV间通信拓扑关系和协调误差模型，设计速度协调控制器，实现编队控制，针对障碍环境，设计了考虑环境约束队形优化避障策略，通过对环境适应度函数求解获得最优编队拓扑结构，保证编队可以在障碍环境中以最优队形通过此区域。
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公开(公告)号：CN108594834A
公开(公告)日：2018-09-28
申请号：CN201810243290.0
申请日：2018-03-23
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/06
CPC classification number: G05D1/0692
Abstract: 本发明公开一种面向未知环境下多AUV自适应目标搜索和避障方法，适用于未知复杂水下环境下的多AUV的目标搜索。本发明主要分为三种模式：有目标模式，根据感知外界的目标信息，动态实时预测实现自适应搜索；无目标模式，利用分区域策略实现全区域覆盖搜索和协同规划任务；避障模式，基于改进的动态窗口法实时避开障碍威胁。本发明根据不同的水下环境信息，通过三种模式间交替切换执行方式，执行多AUV的目标搜索任务，能够应对未知水下的不确定信息，保障目标状态信息的可信区间，具有环境适应性和搜索高效性。
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公开(公告)号：CN108549394A
公开(公告)日：2018-09-18
申请号：CN201810507374.0
申请日：2018-05-24
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/06
Abstract: 本发明属于船舶运动控制领域，具体涉及一种基于领航者和虚拟领航者的多AUV直线编队控制方法。本发明包括如下步骤：(1)根据使命任务，实现多AUV的路径规划，获得领航者需跟随的路径(2)建立参考坐标系(3)建立如下AUV动力学模型(4)构建固定坐标系下的跟随者AUV的误差模型(5)设计AUV运动控制器。本发明提出了领航-跟随法和虚拟领航-跟随法相结合的编队控制策略，在多AUV组成的群体中，指定某个AUV为领航者，剩余的AUV作为它的跟随者，跟随者以期望的距离间隔跟随领航者的位置。通过反步法实现AUV路径跟踪控制，跟随者实时接收且只需接收领航者的纵向位姿信息，减少AUV在多种信息通讯时出现的混乱现象，增强了编队控制的稳定可靠性。
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公开(公告)号：CN108594834B
公开(公告)日：2020-12-22
申请号：CN201810243290.0
申请日：2018-03-23
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/06
Abstract: 本发明公开一种面向未知环境下多AUV自适应目标搜索和避障方法，适用于未知复杂水下环境下的多AUV的目标搜索。本发明主要分为三种模式：有目标模式，根据感知外界的目标信息，动态实时预测实现自适应搜索；无目标模式，利用分区域策略实现全区域覆盖搜索和协同规划任务；避障模式，基于改进的动态窗口法实时避开障碍威胁。本发明根据不同的水下环境信息，通过三种模式间交替切换执行方式，执行多AUV的目标搜索任务，能够应对未知水下的不确定信息，保障目标状态信息的可信区间，具有环境适应性和搜索高效性。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN108490961B
公开(公告)日：2020-11-10
申请号：CN201810243237.0
申请日：2018-03-23
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/06
Abstract: 本发明提供一种多AUV动态圆弧编队控制方法，是一种在已知路径下的多自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicles,AUV)动态圆弧编队控制策略，属于船舶控制技术领域。本发明提出了一种新的实现多AUV圆弧编队控制策略，将领航者与跟随者的位姿关系分为相对于坐标轴原点的距离与角度关系，构建姿态角、艏向角、速度误差模型，通过PID控制器控制编队中每个AUV实现圆弧编队运动；跟随者实时接收且只需接收领航者的位姿信息，减少了AUV在多种信息通讯时出现的延时、丢失等不利现象，增强了编队控制的稳定可靠性。
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公开(公告)号：CN108469828A
公开(公告)日：2018-08-31
申请号：CN201810243310.4
申请日：2018-03-23
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/06
Abstract: 本发明涉及一种改进人工势场优化算法的AUV航路规划方法，基于AUV自身特性，一般是在深海区域执行任务，AUV在航行过程中可能会和暗礁、沉船、鱼群等发生碰撞，未知环境的不安全性会对AUV的安全有很大的威胁，在海洋未知环境下，为了解决AUV在有障碍物的情况下无碰撞的完成任务，本发明引入新的斥力场函数，帮助AUV改进目标不可达的现象，引入任意的(0-π/2)旋转角度，帮助AUV逃离局部极小值的现象，将这二种方法结合在一起，对AUV的航路规划有很好的寻优性。这二处改进点综合提高了算法的寻优性和鲁棒性，降低算法的复杂性。
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公开(公告)号：CN109782807A
公开(公告)日：2019-05-21
申请号：CN201910176368.6
申请日：2019-03-08
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 一种回形障碍物环境下的AUV避障方法，属于水下无人航行器智能控制技术领域。本发明把声呐探测的障碍物数据通过轮廓凸算法和贝塞尔插值将障碍物边界简化，利用预测导引视域航迹段算法设计出回形障碍物环境下的避障航迹。考虑到回形障碍物的复杂多样性，很容易使得AUV陷入障碍物无法逃出的问题，算法结合避障权值函数得出全局最优预测避障参数，利用历史航迹与当前形成的导引视域航迹段，得出相应的避障预测轨迹方向，然后利用导引方法使得AUV成功实现检测到回形障碍物内部的目标，并能逃离出回形障碍物，实验数据结果可以看出本发明所提算法有更好的环境适应性、避障执行效率高，具有成功逃离障碍物陷阱的能力。
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公开(公告)号：CN108594845A
公开(公告)日：2018-09-28
申请号：CN201810243212.0
申请日：2018-03-23
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 本发明涉及一种通信限制下基于预测控制的多AUV编队方法，该发明基于逻辑通信的控制策略设计预测控制器，适用于存在弱通信约束下，包括数据包丢失和通信时延时，多AUV的编队控制。本发明主要包括：单个AUV的路径跟踪控制器的设计，通信条件理想时多AUV编队控制，存在弱通信约束时基于逻辑通信预测控制器的设计。本方法在编队过程中不需要AUV间进行大量的信息交换，本发明使得多AUV在弱通信约束下仍可以形成并保持期望队形，方法比较简单，应用范围广。
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公开(公告)号：CN109782807B
公开(公告)日：2021-10-01
申请号：CN201910176368.6
申请日：2019-03-08
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 一种回形障碍物环境下的AUV避障方法，属于水下无人航行器智能控制技术领域。本发明把声呐探测的障碍物数据通过轮廓凸算法和贝塞尔插值将障碍物边界简化，利用预测导引视域航迹段算法设计出回形障碍物环境下的避障航迹。考虑到回形障碍物的复杂多样性，很容易使得AUV陷入障碍物无法逃出的问题，算法结合避障权值函数得出全局最优预测避障参数，利用历史航迹与当前形成的导引视域航迹段，得出相应的避障预测轨迹方向，然后利用导引方法使得AUV成功实现检测到回形障碍物内部的目标，并能逃离出回形障碍物，实验数据结果可以看出本发明所提算法有更好的环境适应性、避障执行效率高，具有成功逃离障碍物陷阱的能力。
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