公开(公告)号：CN118293924A

公开(公告)日：2024-07-05

申请号：CN202410717841.8

申请日：2024-06-04

Applicant: 西北工业大学深圳研究院 ,  西北工业大学

Inventor： 刘禄 ,  崔智昱 ,  张硕 ,  张立川 ,  韩光耀 ,  潘光 ,  张晓萌 ,  韩轩 ,  王衡 ,  孙守昂

IPC: G01C21/20

Abstract: 本发明涉及水下航行器导航技术领域，具体涉及一种基于USBL距离量测信息的多UUV协同导航方法及其系统，包括对每个从航行器预定航行轨迹，并设定主航行器为初始化状态；建立每个从航行器以及主航行器的运动学模型；获取主航行器的航行轨迹；每个从航行器沿着预定的航行轨迹进行航行，同时，主航行器按照规划的航行轨迹运动，每个从航行器根据交互的信息利用迭代扩展卡尔曼滤波算法修正导航误差；每个从航行器根据修正后的导航继续航行。本发明基于预先设定的从UUV轨迹，综合时间差分法与分层强化学习算法，对主UUV进行运动规划，之后在导航过程中利用迭代扩展卡尔曼滤波(IEKF)算法进行状态估计，从而有效提升从UUV的定位精度。

公开(公告)号：CN115828725A

公开(公告)日：2023-03-21

申请号：CN202211282901.5

申请日：2022-10-19

Applicant: 西北工业大学 ,  西北工业大学深圳研究院

Inventor： 刘禄 ,  党沛东 ,  张立川 ,  潘光 ,  于洋 ,  张硕

IPC: G06F30/27 ,  G06N3/006

Abstract: 本发明涉及一种基于人工鱼群算法的多UUV协同探测阵型优化方法,建立一字型多UUV封控阵型，从舷侧声呐模型出发，通过改变相邻UUV之间的间距以及每个UUV的航向角，减小相邻UUV覆盖面积的交叠以及各UUV的探测盲区；通过建立二元感知模型，判断目标是否可以被探测；通过建立UUV阵型优化准则，提出封控阵型连续度与阵型覆盖面积加权奖赏机制，得到优化目标函数；最后，使用人工鱼群算法对目标函数进行参数优化，得到奖赏最大时的UUV间距以及航向角。本发明可快速获得探测效果更好的编队阵型，避免了计算复杂多元非线性函数极值的问题。本发明所用的人工鱼群优化算法与其他算法相比，具有实现简单、收敛速度快以及不易陷入局部最优等优点。

公开(公告)号：CN115310293A

公开(公告)日：2022-11-08

申请号：CN202210959781.1

申请日：2022-08-11

Applicant: 西北工业大学深圳研究院 ,  西北工业大学

Inventor： 刘禄 ,  刘明炜 ,  党沛东 ,  张立川 ,  潘光 ,  张硕

IPC: G06F30/20 ,  G06N3/00 ,  G06F111/06

Abstract: 本发明涉及一种基于蚁群算法的多UUV协同探测阵位优化方法，充分考虑多UUV在协同探测时，如相邻UUV之间间距及单台UUV的航向角的变化对最终的区域覆盖率的影响、单台UUV距离边界距离与相邻UUV距离不同时对探测区域拦截度的影响，设计了相应的两个打分集及分数函数，根据任务不同，设置相应的权重，加权之后得到最终阵位待优化目标函数。随后，蚁群算法参数初始化、设置迭代次数，在最大迭代次数后得出最优相邻UUV之间距离及单UUV的航向角。本发明利用蚁群算法在大跳跃间断函数上寻优效果更好的优势，具有正反馈特性，该特性能迅速地扩大初始的差异，引导整个系统向最优解的方向进化。

公开(公告)号：CN120086536A

公开(公告)日：2025-06-03

申请号：CN202510536210.0

申请日：2025-04-27

Applicant: 西北工业大学深圳研究院 ,  西北工业大学

Inventor： 刘禄 ,  张硕 ,  王赫 ,  徐红丽 ,  孙凯 ,  方振宇 ,  张晓萌 ,  王艺潞 ,  梁泽栋 ,  崔智昱

IPC: G06F18/20 ,  G06F18/23 ,  G06F18/214 ,  G06N5/01 ,  G06N7/01

Abstract: 本申请涉及海上无人集群技术领域，特别涉及一种基于先验图的海上无人集群目标搜索方法，包括：对先验信息进行综合分析，获得本次目标搜索任务的若干个目标点，所有目标点组成本次目标搜索任务对应的先验集；根据各目标点的具体位置和分布范围进行高斯建模，得到若干个高斯函数；对各高斯函数进行叠加，生成目标搜索概率图；基于各目标点的可靠性对先验集进行扩展，基于扩展得到的扩展目标点的高斯函数之和对目标搜索概率图进行优化，得到优化后的目标搜索概率图；在优化后的目标搜索概率图中提取出若干个有价值搜索区域；指示海上无人集群按照各有价值搜索区域的优先级顺序进行目标搜索。该方法显著提高了目标搜索的效率和准确性。

公开(公告)号：CN119759036A

公开(公告)日：2025-04-04

申请号：CN202510253000.0

申请日：2025-03-05

Applicant: 西北工业大学深圳研究院 ,  西北工业大学

Inventor： 刘禄 ,  赵俊 ,  杨静 ,  张晓萌 ,  王艺潞 ,  梁泽栋

IPC: G05D1/43 ,  G05D1/633 ,  G05D1/644 ,  G05D1/648 ,  G05D105/55

Abstract: 本发明涉及无人水面艇控制技术领域，具体涉及一种引入避障功能的USV轨迹跟踪控制方法，该方法包括根据USV水面运动的数学模型获取非线性控制系统模型；根据非线性控制系统模型构建非线性控制系统的预测模型；定义避障规则；设定预测模型的代价函数；根据当前时刻非线性控制系统的输入通过预测模型，基于避障规则，并在预测时域范围内使代价函数最小化时，获取下一时刻的预测状态。本发明基于模型预测的控制方法对USV的轨迹跟踪控制方法展开研究，并引入避障功能，即当预设的轨迹遇到障碍物时对本方法提出相应的改进方案。

公开(公告)号：CN118393969A

公开(公告)日：2024-07-26

申请号：CN202410817763.9

申请日：2024-06-24

Applicant: 西北工业大学深圳研究院 ,  西北工业大学

Inventor： 刘禄 ,  张晓萌 ,  张硕 ,  张立川 ,  韩光耀 ,  潘光 ,  陆桦 ,  赵俊 ,  郝学伟 ,  王赫

IPC: G05B19/042

Abstract: 本发明涉及无人自主潜水器协同控制技术领域，具体涉及一种异构潜水器集群敏捷协同控制器及集群协同控制方法，包括：集群方案数据库模块、集群任务控制模块、集群探测控制模块、集群通信控制模块、集群状态信息管理模块以及集群队形保持控制模块。本发明实现了不同结构潜水器之间的通信、信息交互以及协同控制操作，建立了水下无人集群节点探测和通信融合的信息互联互通机制，降低集群化升级对各自平台体系的影响。

公开(公告)号：CN118363342A

公开(公告)日：2024-07-19

申请号：CN202410781231.4

申请日：2024-06-18

Applicant: 西北工业大学深圳研究院 ,  西北工业大学

Inventor： 刘禄 ,  孙守昂 ,  张硕 ,  张立川 ,  潘光 ,  杨旗 ,  韩光耀 ,  张晓萌 ,  韩轩 ,  王衡 ,  崔智昱

IPC: G05B19/042

Abstract: 本公开实施例是关于一种面向海洋探测场景的AUV集群集中式敏捷协同控制方法。本公开实施例建立了任务化的集中式敏捷协同控制架构，分为信息网络层、数据支持层和控制规划层三部分。优化了通信协议和传输机制从而最小化数据传输延迟；改进水声通信协议和转发协议，提高了AUV集群之间的信息交互能力；网络拓扑结构确保时序同步和控制指令一致性。数据支持层整合多源数据进行融合和处理，提高了数据准确性和可靠性，为决策层提供了必要的信息和见解，更好地支持路径规划、任务分配和目标跟踪等决策。控制规划层针对实时变粒度作业，具备灵活调整作业粒度的能力，根据任务需求调整信息交互量，确保系统动态适应任务变化。

公开(公告)号：CN115877857A

公开(公告)日：2023-03-31

申请号：CN202211320213.3

申请日：2022-10-26

Applicant: 西北工业大学 ,  西北工业大学深圳研究院

Inventor： 陈靖夫 ,  张立川 ,  刘禄 ,  潘光 ,  刘亚哲 ,  朱梓霄

IPC: G05D1/06

Abstract: 本发明涉及一种基于滑模自适应控制的从AUV跟踪主AUV方法，将AUV的运动解耦为水平面运动与纵平面运动，同时考虑到AUV在运动过程中有不定常干扰与海流的影响，通过滑模自适应控制的方法设计控制律，并在线估计海流速度，以此来将AUV导引到目标AUV尾部进行定距离跟踪。最终，通过对目标AUV分别作直线运动与曲线运动的跟踪仿真，验证了该AUV远距离导引跟踪方法的可行性。通过自适应控制，消除参数误差对系统稳定性的影响，滑模自适应控制法可以对海流速度进行估计，使系统具有一定的抗干扰能力，也表明了系统的鲁棒性。

公开(公告)号：CN115599118A

公开(公告)日：2023-01-13

申请号：CN202211289858.5

申请日：2022-10-20

Applicant: 西北工业大学(CN) ,  西北工业大学深圳研究院(CN)

Inventor： 陈靖夫 ,  张立川 ,  刘禄 ,  潘光 ,  赵荞荞 ,  柏书昌

IPC: G05D1/10

Abstract: 本发明涉及一种基于水下图像信息的航行器自主编队方法，解决了在通讯约束条件下航行器实现编队的问题。与现有的方法对比，对于水下视觉信息的结算处理解决了水下图像噪声大、散射强的问题；所研究的视觉位姿估计方法将在多AUV协同运动控制中为跟随者提供领航者的高精度六自由度信息，作为编队形成的基础。对编队运动的控制器设计充分利用相对位姿信息，建立局部坐标系，使航行器在不需要全局坐标的情况下实现编队运动的形成。

公开(公告)号：CN118034357A

公开(公告)日：2024-05-14

申请号：CN202410129816.8

申请日：2024-01-30

Applicant: 西北工业大学

Inventor： 张立川 ,  赵荞荞 ,  潘光 ,  刘禄 ,  柏书昌 ,  耿文龙 ,  李晗

IPC: G05D1/485 ,  G05D101/10

Abstract: 本发明一种水下人机混编的最优编队构型分析和编队生成方法，属于集群协同技术领域；方法步骤为：首先，采用非线性李导数理论对人机协同导航系统可观测性进行分析，定性描述量测信息和系统可观性之间的关系；进而，基于费雪信息量对人机协同导航过程的定位误差做几何解释，定量分析人机协同导航过程中最优量测信息来源；接着，在基于最优量测信息的基础上，得出人机混合最优编队构型；最后，建立基于局部测量信息的人机最优编队构型生成方法。本发明基于费雪信息量对协同导航过程定位误差做几何解释，并通过信息椭圆面积建立性能评价函数，求解性能评价函数的最优解得出人机混合系统的最优编队构型。