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公开(公告)号:CN111538349B
公开(公告)日:2021-03-23
申请号:CN202010304780.4
申请日:2020-04-17
申请人: 中国海洋大学
摘要: 本发明提出一种面向多任务的长航程AUV自主决策方法,主要解决任务规划和调度问题:(1)通过事件触发机制引入事件的指标数据表示方法,仅当事件被触发时才进行决策计算,使决策计算由周期性向非周期性转变,减少了不必要的优化计算,实现了对突发事件实时响应的功能;(2)同时,通过构建效应函数,量化安全和效率,对安全性和高效性两个目标进行同步优化,实现长航程AUV自适应动态规划,在保证长航程AUV航行安全的前提下,有效提升作业效率,减少航行过程中的能源浪费,找到最优的任务执行序列,高效地完成持续时间长、航行环境复杂的海洋调查任务。本方案面对多任务的自主决策问题合理权衡任务重要性和优先级,提升航行器自主权,实现强大的任务管理策略,并且具有实时性强、计算量小等优势。
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公开(公告)号:CN111486845A
公开(公告)日:2020-08-04
申请号:CN202010343604.1
申请日:2020-04-27
申请人: 中国海洋大学
摘要: 本发明公开一种基于海底地形匹配的AUV多策略导航方法,基于机器学习算法构建地形适配区选择模型,所述地形适配区选择模型包括适宜地形匹配区域、地形匹配过渡区域和不适宜地形匹配区域;具体导航时,通过采集的实时数据分析导航区域类型,针对适宜地形匹配区域时,基于多波束声呐水下地形高程图像匹配辅助方法进行导航;针对地形匹配过渡区域时,开启侧扫声呐,同时利用多波束测深仪和侧扫声呐数据,进行水下侧扫声呐图像匹配辅助船位推算进行导航;针对不适宜地形匹配区域,开启侧扫声呐,基于同时定位与地图构建算法进行导航,该导航方法在实际应用中具有更好的意义和价值。
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公开(公告)号:CN109582026B
公开(公告)日:2020-04-07
申请号:CN201910022532.8
申请日:2019-01-10
申请人: 中国海洋大学
IPC分类号: G05D1/02
摘要: 本发明公开了一种基于自整定视线与漂角补偿的自主水下航行器路径跟踪控制方法,以提高AUV在洋流干扰下的跟踪性能,该方法在视线法(LOS)的基础上将虚拟视线的选取考虑到期望路径的曲率以及跟踪过程中的横向误差,同时根据跟踪过程中的漂角计算出合适的补偿度作用到期望艏向,使AUV在运动过程中根据实时的跟踪状况自整定虚拟视线长短,同时消除洋流对其运动方向产生的影响。且通过仿真试验证明该方法能够使AUV更快速地收敛到期望路径,实现了AUV在复杂海洋环境下精确的路径跟踪控制,具有较高的实用及推广价值。
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公开(公告)号:CN109669345A
公开(公告)日:2019-04-23
申请号:CN201811580167.4
申请日:2018-12-24
申请人: 中国海洋大学
IPC分类号: G05B11/42
摘要: 本发明所述的基于ESO的水下机器人模糊PID运动控制方法,提出基于ESO与PID模糊逻辑控制,以弥补现有的PID控制技术不能在复杂海洋环境下进行参数调整的不足,以及在外界环境干扰的情况下对水下航行器的运动姿态以及环境干扰的估计和补偿,最终实现水下航行器在复杂海洋环境下的运动姿态稳定。方法包括有以下阶段:(1)信息获取与需求分析;(2)系统状态预测和干扰补偿;(3)PID参数自调整与AUV运动控制。
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公开(公告)号:CN109784201B
公开(公告)日:2023-07-28
申请号:CN201811580108.7
申请日:2018-12-24
申请人: 中国海洋大学
摘要: 本发明所述基于四维风险评估的AUV动态避障方法,建立增加相对时间信息的四维风险评估模型,应用采取连续状态离散动作空间的强化学习算法DQN,以适应不确定的环境空间,实现提高AUV自学习能力与自适应性能力、以自主动态避障提高AUV航行的安全性能。主要包括有以下步骤:1)构建实用地图系统,在巡航状态下,根据前视声呐采集的数据构建障碍物相对于AUV的三维位置地图;2)建立四维风险评估模型;筛选出重点障碍物进行避碰,根据风险系数,选择避障动作与否;3)根据AUV当前状态,经强化学习,输出避碰动作行为;输出的动作行为,经底层控制模块传输至执行机构,形成具体的避碰行为作用于AUV;4)处理将强化学习样本处理后存储在样本库中;抽取样本,强化学习进行学习更新。
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公开(公告)号:CN111506985B
公开(公告)日:2022-07-05
申请号:CN202010216558.9
申请日:2020-03-25
申请人: 中国海洋大学
IPC分类号: G06F30/20 , G06F30/15 , G06F111/10 , G06F119/14
摘要: 本发明为解决大潜深、长航程AUV航行过程中存在的浮力和攻角问题,提出一种AUV零攻角被动式浮力调节系统的设计方法,所述浮力调节系统包括油压补偿器、气压补偿器以及小翼;具体设计时,根据油压补偿器和气压补偿器的不同工作特性对其进行优化组合设计,并最终确定气压补偿器和油压补偿器的个数和相应的初始压力和体积,实现被动补偿AUV和海水压缩率不匹配所引起的浮力差,即通过AUV不同深度下受到的压力对气囊和油囊进行驱动;另外,对小翼的攻角和位置进行分析计算,以被动调节AUV的航行攻角,将小翼产生的力和力矩作用到AUV产生的力和力矩上,保证低速下AUV的零攻角航行。最终实现零攻角中性浮力航行,对减小AUV的驱动功耗,提高航程,实现远航程深海科学考查、资源探测和海洋军事战略具有重要研究意义和应用价值。
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公开(公告)号:CN109579850B
公开(公告)日:2022-04-29
申请号:CN201910038063.9
申请日:2019-01-16
申请人: 中国海洋大学
摘要: 本发明公开一种基于对水速度辅助惯导的深水智能导航方法,拟从声学信息预处理、对水速度辅助惯导系统等方面采取措施,以解决声学测量、海洋环境带来的声学信息可信度差,以及AUV距海底过远无DVL对地速度辅助时的导航累积误差大等相关问题。具体包括(1)基于运动约束思想,引入舵鳍浆变化信息,对声学信息进行预处理以提高声学信息的可信度;(2)引入虚拟计程仪方案,设计无延迟HMM/KF滤波器,将DVL与INS的速度进行综合处理,以减少AUV颠簸摇摆、加减速、转弯带来的DVL速度误差和INS的长周期误差;(3)采用图优化算法,利用非线性最优化控制误差水平,并通过递归方式进行边缘化和最优化,实现实时性的构图以提高导航精度。
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公开(公告)号:CN114084307A
公开(公告)日:2022-02-25
申请号:CN202111476230.1
申请日:2021-12-06
申请人: 中国海洋大学
摘要: 本发明公开一种用于AUV摆脱缠绕的螺旋绞刀及测试系统,属于海洋工程和水下装备领域,包括驱动系统、输出轴、保护罩、螺旋绞刀、螺旋桨、水池、轨道、行车、吊机、固定装置、观测装置;驱动系统通过输出轴输出动力,螺旋绞刀和螺旋桨均安装在输出轴上,螺旋绞刀与艉舱后端有狭小缝隙,螺旋桨安装置于保护罩内部;驱动系统、输出轴、保护罩、螺旋绞刀、螺旋桨作为测试对象由固定装置固定在行车上,行车横跨水池宽边,轨道沿水池长边分布,吊机在行车上可以左右移动,观测装置安装在固定装置上,行车沿轨道移动带动水池内的设备移动,模拟设备在水下的自主航行。所述螺旋绞刀可有效地切割缠绕物,结构简单维护方便,所述测试系统方便试验在室内水池进行,节省外场试验的时间和费用,可以提高研发效率。
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公开(公告)号:CN111486845B
公开(公告)日:2022-02-11
申请号:CN202010343604.1
申请日:2020-04-27
申请人: 中国海洋大学
摘要: 本发明公开一种基于海底地形匹配的AUV多策略导航方法,基于机器学习算法构建地形适配区选择模型,所述地形适配区选择模型包括适宜地形匹配区域、地形匹配过渡区域和不适宜地形匹配区域;具体导航时,通过采集的实时数据分析导航区域类型,针对适宜地形匹配区域时,基于多波束声呐水下地形高程图像匹配辅助方法进行导航;针对地形匹配过渡区域时,开启侧扫声呐,同时利用多波束测深仪和侧扫声呐数据,进行水下侧扫声呐图像匹配辅助船位推算进行导航;针对不适宜地形匹配区域,开启侧扫声呐,基于同时定位与地图构建算法进行导航,该导航方法在实际应用中具有更好的意义和价值。
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公开(公告)号:CN111721296A
公开(公告)日:2020-09-29
申请号:CN202010497086.9
申请日:2020-06-04
申请人: 中国海洋大学
IPC分类号: G01C21/20
摘要: 本发明提出一种水下无人航行器数据驱动路径规划方法,主要应用于水下区域遍历任务的路径规划;首先,对于任务区域,利用栅格法进行环境建模,读取先验知识以更新建模地图,并利用初始地图信息生成初始全局路径;执行任务期间,实时检测并接收观测数据,进行在线路径规划分析,基于规划模式决策评价函数F对全局规划模式和局部规划模式进行决策,如果切换至局部规划模式,依据启发规则集进行局部规划,局部特征密集区遍历完成后,回归初始全局规划路径;本方案根据水下实时高维空间观测数据进行在线指导决策,基于实时探测情况进行全局与局部规划的决策,通过规划模式切换,选择适应的规划策略,能够适用于更复杂的环境,并达到时间效率上的显著提升。
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