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公开(公告)号：CN108828955A
公开(公告)日：2018-11-16
申请号：CN201810937280.7
申请日：2018-08-16
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明提供一种基于有限时间扩张状态观测器的精准航迹跟踪控制方法。本发明方法，包括如下步骤：建立表示当前无人船运动特性的数学模型和运动方程，根据无人水面船运动跟踪误差和非奇异快速终端滑模面设计结合非奇异快速终端滑模控制律，根据无人船的运动特性设计有限时间扩张状态观测器，根据结合非奇异快速终端滑模控制律和有限时间扩张状态观测器设计精准航迹跟踪控制律。通过设计有限时间扩张状态观测器，包含外界干扰和复杂非线性项的集总干扰能够被有限时间观测至足够小的范围，避免了渐近观测的局限性。通过设计的结合有限时间扩张状态观测器以及非奇异快速终端滑模的无人船轨迹跟踪控制器，实现了复杂外界干扰下的精准航迹跟踪控制性能。
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公开(公告)号：CN108828955B
公开(公告)日：2021-03-16
申请号：CN201810937280.7
申请日：2018-08-16
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明提供一种基于有限时间扩张状态观测器的精准航迹跟踪控制方法。本发明方法，包括如下步骤：建立表示当前无人船运动特性的数学模型和运动方程，根据无人水面船运动跟踪误差和非奇异快速终端滑模面设计结合非奇异快速终端滑模控制律，根据无人船的运动特性设计有限时间扩张状态观测器，根据结合非奇异快速终端滑模控制律和有限时间扩张状态观测器设计精准航迹跟踪控制律。通过设计有限时间扩张状态观测器，包含外界干扰和复杂非线性项的集总干扰能够被有限时间观测至足够小的范围，避免了渐近观测的局限性。通过设计的结合有限时间扩张状态观测器以及非奇异快速终端滑模的无人船轨迹跟踪控制器，实现了复杂外界干扰下的精准航迹跟踪控制性能。
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公开(公告)号：CN107422736B
公开(公告)日：2020-03-13
申请号：CN201710655071.9
申请日：2017-08-03
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明公开了一种无人船自主返航系统及其工作方法，所述系统包括控制板、GNSS惯性导航系统、通信系统和上位机；所述控制板分别与GNSS惯性导航系统和通信系统连接。本发明采用了不同环境下的两种返航模式，并通过控制板自主决策，实现了无人船自主返航的高度智能化。本发明将执行任务水域网格化，提供了多条返航路线，可就近选择最佳方案，既解决了一个起始点返航途中遇到的不可预知障碍问题，又提高了返航的实时性。本发明的无人船航行在未知环境下，生成返航路径的过程中，将返航路径确定在已经航行过的路径内，去除了回环盘旋路径，并将离散的航路点进行曲线拟合，得到了最短最佳返航路线，实现了简单路径规划，减少了计算量。
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公开(公告)号：CN107450396B
公开(公告)日：2019-10-11
申请号：CN201710702691.3
申请日：2017-08-16
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05B19/042
Abstract: 本发明公开了一种无人船自主航行与遥控航行的切换控制模块，包括组合模拟数据选择器和STM32最小系统。本发明把两片八选一模拟选择器采用级联的方式进行组合，形成了四选二模拟选择器以适应现代双体船对信号的选择要求。本发明通过STM32最小系统对接收机的PWM信号进行捕获，进而转化为无人船电机所需要的电压信号。本发明可以实现无人船的自主与遥控两种控制模式的切换，尤其是研制开发阶段以及后期执行任务过程中有突发意外状况时，因其具有两种控制模式，实验人员或者现场操作人员可以及时的将无人船的控制权挽回到自己手中，既能确保对搭载重要设备的无人船的损失降低到最低，又能增强无人船的操作灵活性，提高了系统的可靠性。
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公开(公告)号：CN108303988A
公开(公告)日：2018-07-20
申请号：CN201810267075.4
申请日：2018-03-28
Applicant: 大连海事大学
Abstract: 本发明公开了一种无人船的目标识别追踪系统及其工作方法，所述系统包括数据采集单元、感知单元、数据处理单元和主控制单元；数据采集单元包括3D激光雷达、发射换能器、一对水听器和组合导航系统，感知单元包括3D激光雷达和两台广角相机；数据处理单元为四核的工控机，主控制单元使用STM32F4处理器，与岸基上位机之间通过无线数传图传模块进行通信。本发明采用3D激光雷达、矢量水听器对水面水下障碍物进行扫描，工控机解析出水面障碍物位置，水听器处理器确定水下障碍物位置，根据获取的障碍物位置，工控机采取避障算法对障碍物进行避障，即实现无人船对水面水下的障碍物避障，达到了能够在水下情况复杂的水域进行作业的目的。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN107422736A
公开(公告)日：2017-12-01
申请号：CN201710655071.9
申请日：2017-08-03
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明公开了一种无人船自主返航系统及其工作方法，所述系统包括控制板、GNSS惯性导航系统、通信系统和上位机；所述控制板分别与GNSS惯性导航系统和通信系统连接。本发明采用了不同环境下的两种返航模式，并通过控制板自主决策，实现了无人船自主返航的高度智能化。本发明将执行任务水域网格化，提供了多条返航路线，可就近选择最佳方案，既解决了一个起始点返航途中遇到的不可预知障碍问题，又提高了返航的实时性。本发明的无人船航行在未知环境下，生成返航路径的过程中，将返航路径确定在已经航行过的路径内，去除了回环盘旋路径，并将离散的航路点进行曲线拟合，得到了最短最佳返航路线，实现了简单路径规划，减少了计算量。
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公开(公告)号：CN107450396A
公开(公告)日：2017-12-08
申请号：CN201710702691.3
申请日：2017-08-16
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05B19/042
Abstract: 本发明公开了一种无人船自主航行与遥控航行的切换控制模块，包括组合模拟数据选择器和STM32最小系统。本发明把两片八选一模拟选择器采用级联的方式进行组合，形成了四选二模拟选择器以适应现代双体船对信号的选择要求。本发明通过STM32最小系统对接收机的PWM信号进行捕获，进而转化为无人船电机所需要的电压信号。本发明可以实现无人船的自主与遥控两种控制模式的切换，尤其是研制开发阶段以及后期执行任务过程中有突发意外状况时，因其具有两种控制模式，实验人员或者现场操作人员可以及时的将无人船的控制权挽回到自己手中，既能确保对搭载重要设备的无人船的损失降低到最低，又能增强无人船的操作灵活性，提高了系统的可靠性。
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公开(公告)号：CN107356938A
公开(公告)日：2017-11-17
申请号：CN201710800530.8
申请日：2017-09-07
Applicant: 大连海事大学
Abstract: 本发明公开了一种无人船二维激光雷达自稳装置及其控制方法，所述装置包括第一旋转轴、第二旋转轴和伺服控制系统，第二旋转轴安装在第一旋转轴上，第二旋转轴用于安装二维激光雷达。本发明通过将自稳装置应用到无人船二维激光雷达上，实现了二维激光雷达测距在同一平面上，解决了因无人船摇摆导致误将水平面判定为障碍物的问题，隔离了各种干扰对二维激光雷达测距的影响，从而实现了二维激光雷达随动位姿稳定控制。本发明通过卡尔曼滤波方法，将加速度计和陀螺仪输出的角度值进行融合，实现了无人船横滚角和俯仰角的准确获得。本发明通过对伺服电机进行双闭环PID控制，实现了伺服控制系统动态响应的快速性，提高了伺服电机扭矩的反应速度。
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公开(公告)号：CN207908979U
公开(公告)日：2018-09-25
申请号：CN201820428810.0
申请日：2018-03-28
Applicant: 大连海事大学
Abstract: 本实用新型公开了一种无人船的目标识别追踪系统，包括数据采集单元、感知单元、数据处理单元和主控制单元；数据采集单元包括3D激光雷达、发射换能器、一对水听器和组合导航系统，感知单元包括3D激光雷达和两台广角相机；数据处理单元为四核的工控机，主控制单元使用STM32F4处理器，与岸基上位机之间通过无线数传图传模块进行通信。本实用新型采用3D激光雷达、矢量水听器对水面水下障碍物进行扫描，工控机解析出水面障碍物位置，水听器处理器确定水下障碍物位置，根据获取的障碍物位置，工控机采取避障算法对障碍物进行避障，即实现无人船对水面水下的障碍物避障，达到了能够在水下情况复杂的水域进行作业的目的。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
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公开(公告)号：CN207114762U
公开(公告)日：2018-03-16
申请号：CN201721142309.X
申请日：2017-09-07
Applicant: 大连海事大学
Abstract: 本实用新型公开了一种无人船二维激光雷达自稳装置，包括第一旋转轴、第二旋转轴和伺服控制系统，第二旋转轴安装在第一旋转轴上，第二旋转轴用于安装二维激光雷达。本实用新型通过将自稳装置应用到无人船二维激光雷达上，实现了二维激光雷达测距在同一平面上，解决了因无人船摇摆导致误将水平面判定为障碍物的问题，隔离了各种干扰对二维激光雷达测距的影响，从而实现了二维激光雷达随动位姿稳定控制。本实用新型通过卡尔曼滤波方法，将加速度计和陀螺仪输出的角度值进行融合，实现了无人船横滚角和俯仰角的准确获得。本实用新型通过对伺服电机进行双闭环PID控制，实现了伺服控制系统动态响应的快速性，提高了伺服电机扭矩的反应速度。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
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