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公开(公告)号：CN115561765A
公开(公告)日：2023-01-03
申请号：CN202211130049.X
申请日：2022-09-16
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明公开了一种AUV远距离地形等深线辅助导航方法，属于水下导航与定位领域。本发明使用海底地形等深线图作为先验海图进行匹配定位，减少先验海图地形特征数量及分辨率对匹配结果的影响，在粒子滤波过程中，根据粒子距离等深线最短距离实现粒子权重更新。根据等深线地图匹配属性，利用等深线疏密计算地形置信度，将地形置信度考虑到等深线辅助导航定位中，实现在地形特征贫乏、低分辨率先验海图基础上的远距离地形辅助导航。本发明在进行远距离地形辅助导航中，能源成为限制AUV实现远距离水下定位的重要问题，为此提出利用单波束声呐进行水深信息测量，有效延长AUV水下续航能力。
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公开(公告)号：CN115560765A
公开(公告)日：2023-01-03
申请号：CN202211215222.6
申请日：2022-09-30
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明通过充分考虑惯性导航系统的导航误差特性，将短时间内的惯性导航精准航向及航行距离信息考虑到地形辅助导航方法中，提高匹配算法的鲁棒性。在初始搜索阶段，根据惯性导航得到的位置信息设置初始搜索范围，并根据水深测量数据进行路径初始化，根据水深测量数据、惯性导航提供的航向及航行距离信息进行路径点筛选，并对得到的路径与惯性导航航行距离进行比较判断是否进行窗口滑动，实现分段匹配定位。在每个分段中根据价值函数进行最终路径确定，完成整条路径的匹配定位。
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公开(公告)号：CN112363169B
公开(公告)日：2022-12-13
申请号：CN202011166011.9
申请日：2020-10-27
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明公开了一种全海深水下机器人及其定位方法，其中所述定位方法包括通过卡尔曼滤波法对所述机器人的声波测量数据及实时深度数据进行融合，根据融合模型对所述机器人进行定位的过程。所述定位方法可克服声波测量数据的离散、量程有限的问题，并根据简单、有效的融合后数据，对水下机器人进行准确的、全海深的定位。
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公开(公告)号：CN115330852A
公开(公告)日：2022-11-11
申请号：CN202210884061.3
申请日：2022-07-26
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明涉及一种水下相机‑IMU‑深度计的空间联合标定方法，通过传统视觉图像特征方法对相机初始化，获得相机位姿和路标点信息；利用规划运动激励获得深度计和IMU测量数据，同时通过视觉位姿变化的信息约束，对深度数据离群点剔除；采用多组有效的相邻帧间深度信息、视觉信息和IMU预积分信息，建立手眼标定方程组；对方程组进行优化求解，获得外参变换初值；将初值加入后端非线性优化，并通过空间变换关系求解外参。本发明考虑到深度计测量数据只发生在垂直方向，通过运动约束，建立伪手眼标定方程组，对外参进行非线性优化，克服了水下相机‑IMU‑深度计外参不易获得，手工机械测量误差大的问题，为水下多传感器融合SLAM提供了准确的相机‑IMU‑深度计外参变换信息。
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公开(公告)号：CN114265047B
公开(公告)日：2022-11-01
申请号：CN202111675884.7
申请日：2021-12-31
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 一种大潜深AUV的定位基阵联合标校方法，属于AUV水下声学导航定位领域，本发明为解决大潜深自主水下机器人利用声学基元进校水下定位时基阵校准困难、校阵准确度低的问题。它包括：大潜深AUV下潜至指定深度后母船利用超短基线定位系统AUV位置进行修正；AUV按预置梳状扫测路径开始作业，同时探测水下声学定位基阵中基元的距离和方位信息；AUV利用强跟踪无迹卡尔曼滤波算法深度融合自身导航系统信息和水声定位基元的距离与方位信息，扫测作业完成水声基阵中各基元位置自主标校，并利用基元位置标校信息修正自身导航系统误差。本发明适用于AUV的长时序水声定位。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN110763234B
公开(公告)日：2022-10-28
申请号：CN201910975977.8
申请日：2019-10-15
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01C21/20
Abstract: 本发明属于水下机器人的水下导航领域，具体涉及一种水下机器人海底地形匹配导航路径规划方法。本发明将地形起伏层度考虑为水下机器人状态转移概率的影响因子，可以避免传统海底地形匹配导航路径规划算法由于追求路径总地形起伏最大化导致的路径会经过某些平坦区域的问题，保证了地形匹配算法在规划得到的整条上均能得到较高的匹配精度。本发明通过粒子滤波器实时对水下机器人状态进行跟踪，并根据状态跟踪结果选择最优动作，实现了对水下机器人运动不确定性的考虑。本发明可以使水下机器人应用地形匹配导航的可靠性大大提高。
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公开(公告)号：CN114610021A
公开(公告)日：2022-06-10
申请号：CN202210120059.9
申请日：2022-02-07
Applicant: 哈尔滨工程大学 , 中国船舶重工集团公司第七0七研究所
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明提供了一种自主式水下航行器归航路径规划方法和装置，该方法包括：获取第一时刻下，母艇的第一位置通信信息，自主式水下航行器的第二位置信息，进而根据第一位置通信信息与第二位置信息获得自主式水下航行器与母艇之间的第一方向矢量；基于第一方向矢量控制自主式水下航行器回转并控制自主式水下航行器直线航行；根据第二位置信息和航向角获得自主式水下航行器在第一时刻的第一状态矩阵；从而获得自主式水下航行器的系统状态方程；基于系统状态方程，通过扩展卡尔曼滤波算法获得自主式水下航行器在第二时刻的路径估计；自主式水下航行器与母艇的距离小于预设距离时控制自主式水下航行器进行对接任务，实现对自主式水下航行器的路径规划。
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公开(公告)号：CN114216465A
公开(公告)日：2022-03-22
申请号：CN202111492736.1
申请日：2021-12-08
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01C21/20
Abstract: 一种海底地形导航并行匹配方法，涉及水下导航技术领域，针对现有技术中由于地形匹配算法缺乏艏向信息和海底地形相似度高导致数据关联速度慢、误匹配率高的问题，包括：步骤一：根据当前时刻水下机器人位姿信息构建M个符合高斯分布的假设，M大于等于2；步骤二：将M个符合高斯分布的假设与先验海底地形图进行一致性检测；步骤三：将步骤二中与先验海底地形图一致的假设进行点到面的迭代最近点算法配准，得到匹配的艏向和位移信息；步骤四：利用匹配的艏向和位移信息更新水下机器人位姿信息，然后根据更新后的水下机器人位姿信息更新海底地形图。本申请基于并行计算单元实现海底地形并行匹配算法，有效克服了海底地形相似度高导致数据关联速度慢、误匹配率高等问题。
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公开(公告)号：CN113008223A
公开(公告)日：2021-06-22
申请号：CN202110233287.2
申请日：2021-03-03
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明属于海底地形同步定位与建图技术领域，具体涉及一种基于粒子滤波与图优化的海底地形同步定位与建图方法。本发明设计了一种使用位姿图结构对粒子自身储存轨迹进行更新，并使用位姿图在每一时刻结束时生成此时刻输出地图的粒子滤波BSLAM算法。本发明只需要在每一时刻输入里程计数据和由多波束声获得的地形测深，在没有先验地形图的情况下实现AUV的同步定位与建图。本发明所提出的图优化混合粒子滤波BSLAM算法相较于基于子地图匹配的粒子滤波BSLAM算法，在大累积误差下仍能实时准确的提供定位与建图结果。
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公开(公告)号：CN107766818B
公开(公告)日：2021-05-11
申请号：CN201710972572.X
申请日：2017-10-18
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明属于声呐技术中信号处理领域，具体涉及一种启发式的水下结构化环境线特征提取方法。步骤有：获取机械扫描成像声呐原始数据；在载体系下进行声纳数据处理，并进行二值化处理，得到用于特征提取的点集；在载体系下使用投票算法进行投票以提取出结构化环境的直线特征；用启发式方法处理直线特征，得到能够描述结构化环境的线段特征；基于导航系统得到载体的位置信息和航姿信息，进而将提取到的线段特征转换到全局坐标系下。本发明解决了目前的机械式扫描前视声呐所运用的算法对水下结构化环境线特征提取不完备的问题，使用本方法从结构化环境中提取线段特征的准确率大于90％，并且本发明适用于水下同步定位与建图以及水下结构化环境特征建模。
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