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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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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：CN114894187A
公开(公告)日：2022-08-12
申请号：CN202210591518.1
申请日：2022-05-27
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明公开了一种无人艇导航方法，使用IMU反馈的角度对无人艇进行航向角的闭环控制，引入UWB的定位数据，使无人艇先定当前角度航行一个时间间隔，记录下航行前和时间间隔后的位置坐标，通过两组坐标求解航行的真实角度值，使用卡尔曼滤波的方式融合IMU的陀螺仪数据和坐标点的角度值，最终使用串级积分分离PID算法进行无人艇的航向航速控制，使得无人艇航行过程的精确稳定。本发明通过卡尔曼滤波器融合IMU的漂移航向角度值与UWB的精确位置值，解决了水池条件下小型无人艇由于航向角漂移导致的导航困难问题。本发明硬件实现成本极低，是低成本无人艇水池导航实验较优选择。
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公开(公告)号：CN110263400B
公开(公告)日：2022-08-02
申请号：CN201910503700.5
申请日：2019-06-12
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G06F30/15 , G06F30/20 , G06F119/14
Abstract: 本发明提供一种无人艇非线性动力学模型的积分辨识方法，通过获取所需辨识双体无人艇Z型试验数据；对数据中大幅度偏离真实值的野值进行剔除处理；建立无人艇一阶非线性K‑T方程的运动模型；选取舵角和艏向角速度与时间的关系列表；对K‑T方程进行积分化处理，对需辨识的模型方程两侧基于时间区域进行积分，利用积分方式舍掉角加速度，引入艏向角数据；对积分区间离散并求积，对积分区间以控制节拍为基准进行离散，并采取牛顿‑科特斯求积公式插值求积；利用最小二乘方法使辨识方程两侧差值的平方最小，即可求得K,T,α的值。本发明的方法可以对无人艇操纵模型的一阶非线性项进行辨识，在无人艇动力学模型辨识上具有显著进步，可以同时兼顾效率与性能。
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公开(公告)号：CN110057365B
公开(公告)日：2022-06-21
申请号：CN201910365822.2
申请日：2019-05-05
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明涉及水下导航领域，具体涉及一种大潜深AUV下潜定位方法。通过AUV搭载水下通信节点、捷联惯导系统和温盐深传感器；构建纯距离误差估计滤波模型；水面母船向AUV发送NED坐标系位置信息及时间信息；AUV记录捷联惯导系统定位信息及温盐深传感器信息；通过传输时间和温盐深传感器信息得到AUV到母船的测距信息；构建强跟踪UKF算法；融合水面母船水平定位信息、测距信息和捷联惯导系统定位信息和深度信息，跟踪深潜过程中AUV在NED坐标系下的水平定位误差以及载体坐标系下AUV的测速误差，对捷联惯导系统校正得到精确AUV下潜定位信息。本发明能够扩展AUV捷联惯导系统的水下在线校正手段，有效降低定位误差修正时间成本和设备成本，增强AUV的海洋环境适配能力。
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Patent Agency Ranking
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：CN110231821B
公开(公告)日：2022-05-31
申请号：CN201910474756.2
申请日：2019-06-03
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明属于移动机器人编队运动规划领域，具体涉及一种多机器人编队的改进自适应零空间行为融合方法，包括以下步骤：将机器人的编队运动过程分解成3种运动行为：奔向目标点、避障、编队；确定3种运动行为的执行顺序，其优先级顺序为为避障、奔向目标点、编队；建立每一行为的运动模型；根据机器人运动信息求解行为运动模型；本发明的方法是在传统的零空间行为融合方法基础上，在避障行为中提出了一种逻辑优先的机器人间障碍物选定策略，有效避免了在两个机器人互为障碍物时，复选产生“越避越远”偏离任务路线的现象，提高了多机器人编队任务效率，有利于编队队形保持，在运动规划上具有显著进步。
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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：CN109489672B
公开(公告)日：2022-03-18
申请号：CN201910041363.2
申请日：2019-01-16
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01C21/20
Abstract: 本发明提出了考虑海流与无人艇动力学影响的节能A星路径规划方法，步骤包括：(1)获取全局海图信息并网格化；(2)获取无人艇的起点和终点位置信息；(3)将当前位置设为起点位置，创建OPEN和CLOSD表；(4)计算在海流影响下的无人艇航速堆；(5)将当前位置存入OPEN表；(6)依次判断当前位置无人艇是否可以向周围八个方向行驶等。本发明在传统A星路径规划算法的基础上，结合海流影响下的无人艇动力学模型，设计考虑海流影响的能耗启发函数E_heurstic，并通过调整该函数的权值，实现对算法节能效率的动态调节，为无人艇在海面上长时间工作提供技术支持。
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公开(公告)号：CN109186605B
公开(公告)日：2022-03-18
申请号：CN201811017297.7
申请日：2018-09-01
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 一种基于UWB室内定位的无人艇船载测速测向方法，属于水面无人艇的室内定位信息获取技术领域。该方法基于UWB室内定位装置，充分考虑定位数据的传输特性，经历阈值处理和卡尔曼滤波器的初步过滤，利用速度解算算法F_outvel(i)得到稳定的速度输出；利用多个定位标签之间的耦合关系和无人艇自身几何特性，分别设计出艏向判定算法F_faigate(n，i)和艏向解算算法F_outfai(i)，从而获得实时的艏向输出，上位机解算之后通过串口经由无线电实时将解算结果发送到目标无人艇，由无人艇上相应的无线电通信模块进行接收，形成信息交互。本发明设计的测速测向系统满足了无人艇运动控制点的需要、稳定、低成本、实时的要求；实现了无人艇的室内定位、速度、艏向多元信息的获取。
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