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公开(公告)号：CN116679733A
公开(公告)日：2023-09-01
申请号：CN202310796400.7
申请日：2023-06-30
Applicant: 燕山大学
IPC: G05D1/06
Abstract: 本发明公开了一种基于数字孪生与强化学习的水下机器人编队控制方法，属于水下机器人控制领域，包括收集水下机器人和水域环境所需数据并制备成数据集；构建水下机器人数字孪生体和虚拟水下环境，完成数字孪生模型的初步建立；采用积分强化学习训练数字孪生模型，并构建值函数以及初始时刻的控制策略和扰动输入；用神经网络结构与迭代权重的方法，对神经网络中值函数、控制策略以及扰动输入对应的权重更新，并将新生成的控制策略和扰动输入传输至水下机器人；修正数字孪生体，选出最优方案；通过数字孪生模型实时监控水下机器人，并判断水下机器人是否形成预期编队，若否，重复步骤3‑5；若是，则编队完成。本发明能够保障数据的实时性和有效性。
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公开(公告)号：CN109975763B
公开(公告)日：2021-07-13
申请号：CN201910274192.8
申请日：2019-04-08
Applicant: 燕山大学
IPC: G01S5/22
Abstract: 本发明提供一种基于按需收发的水下异步定位方法及系统，属于无人技术中的自动化控制领域。本发明工作时通过让浮标节点与目标节点进行信号的按需收发，从而测得定位所需的数据；水声调制解调器模块为浮标节点与浮标节点、浮标节点与目标节点的信息交互提供了稳定准确的通信能力；数据处理模块在各节点通信过程中用来生成发送的源数据、解码收到的数据和对有用的数据进行算法处理。本发明系统解决了在异步时钟下水下目标远距离精确定位问题。
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公开(公告)号：CN112734921A
公开(公告)日：2021-04-30
申请号：CN202110031436.7
申请日：2021-01-11
Applicant: 燕山大学
Abstract: 本发明提出一种基于声呐和视觉图像拼接的水下三维地图构建方法，包括：利用搭载有机械扫描测距声呐和单目相机的水下机器人同时对水下环境进行视觉图像和声呐测距数据采集；关联声呐测距数据与视觉成像数据，对每帧图像进行扩维，在二维地形图像的基础上，加入声呐测距数据构建三维立体地图；采用基于点线特征和网格的局部单应矩阵模型的图像拼接算法，进行多帧图像扩展拼接，实现三维全景地图合成。本发明采用多传感器构建水下地图，互补性强，克服了使用广角相机存在边缘畸变严重的问题，构建具有高可视化效果和准确度的三维全景地图。
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公开(公告)号：CN110972077A
公开(公告)日：2020-04-07
申请号：CN201911229454.5
申请日：2019-12-04
Applicant: 燕山大学
Abstract: 本发明提供一种面向迭代状态伪造攻击下的水下目标定位方法，包括：部署水下传感器节点，获取节点位置信息；对水下目标进行测距；节点利用邻节点的测量值通过定位方程求解水下目标位置；每一个节点将求解的位置与邻节点求解的位置做差，判断是否大于阈值，统计大于阈值的邻节点个数m，小于阈值的邻节点个数n；小于阈值的邻节点数加1比大于阈值的邻节点数多，判定节点定位误差小，传感器网络通过一致性迭代对目标准确定位；反之，则判定节点定位误差大；统计连续次数，若次数小于3，通过降低节点的迭代权重减小对定位的不利影响，反之，则节点受到迭代状态伪造攻击，从网络中去除，其余节点进行一致性迭代，根据定位结果实时更新阈值。
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公开(公告)号：CN109253398B
公开(公告)日：2019-09-03
申请号：CN201811292273.2
申请日：2018-11-01
Applicant: 燕山大学
IPC: F17D5/02
Abstract: 本发明公开了一种考虑暂稳态性能的水下石油管道动态监测方法，属于水下石油管道监测技术领域，本发明根据水下机器人与管道的位置，以及水下溶解氧传感器的有效灵敏度，设定水下机器人有效探测的稳态区域；在稳态区域基础上，设计水下机器人有效探测的暂态指标；水下机器人根据暂稳态性能，离线规划出全局参考轨迹，设定动态追踪监测控制器，作用于水下机器人的驱动装置，实现管道的动态监测；设定溶解氧阈值，对该石油管道区域进行实时精准的泄漏监测。本发明通过水下机器人的协作提高监测自主性，另一方面通过暂稳态约束提高监测效率，既能减少能耗，又能实现对水下石油管道实时可靠的动态监测。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN105242275A
公开(公告)日：2016-01-13
申请号：CN201510628535.8
申请日：2015-09-29
Applicant: 燕山大学
IPC: G01S15/66
CPC classification number: G01S15/66
Abstract: 一种基于一致性估计与休眠调度的水下目标协同追踪方法，包括以下步骤：部署两类水下传感器节点，设定节点初始时刻处于具有低频反射探测功能的休眠状态；休眠传感器节点周期性判断是否转为激活状态；进入唤醒状态的传感器，发送水声脉冲信号对目标进行探测，进而确定目标位置；为得到精确度较高的目标位置信息，对两类节点的观测信息进行一致性估计；根据预测到的目标运动轨迹，动态激活处于目标预测路径区域的传感器，并设定这些节点的工作循环周期与占空比，同时水下动态传感器动态调整位置以实现对目标持续、动态跟踪。本发明具有提高目标追踪的精度、减少能量消耗、延长网络的寿命等优点。
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公开(公告)号：CN116466297A
公开(公告)日：2023-07-21
申请号：CN202310176806.5
申请日：2023-02-28
Applicant: 燕山大学
Abstract: 本发明公开了一种基于宽度学习的水下传感器定位方法，属于水下传感器定位领域，包括在监测区域内随机部署两种类型的节点；锚节点是其自身位置已知并为传感器节点提供定位参考；传感器节点是其自身位置未知，需要向锚节点发送定位请求并与锚节点进行信息交互来定位自身的位置；通过对监测区域进行均匀划分来收集标签数据；利用标签数据训练宽度学习网络；待宽度学习网络训练完成以后，传感器节点向锚节点发送定位请求并计算与锚节点之间的通信时延；将该通信时延作为已训练完成的宽度学习网络的输入，输出为该传感器节点的位置估计。本发明提高了水下传感器定位的准确性，提升了定位效率。
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公开(公告)号：CN115951690A
公开(公告)日：2023-04-11
申请号：CN202310176886.4
申请日：2023-02-28
Applicant: 燕山大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明公开了通信连通性保持约束下的水下多机器人避障装置及方法，属于水下多机器人群集系统控制领域，所述装置包括水下机器人主体、水声无线通讯装置及双目视觉避障装置；所述方法首先将多台水下机器人部署至巡航区域，水下机器人通过双目相机实时获取水下环境图像，通过图像计算障碍物视差角度并判断是否大于避障阈值；随后机器人通过水声无线通信模块采用广播形式确定与其它机器人间的通信距离，通过通信距离设计通信引力函数确保水下机多器人的通信连通性；水下机器人完成巡航任务后上浮至水面。本发明可以使水下多机器人群集系统在具有障碍物的水域中进行工作，保证了水下多机器人群集系统通信连通性，提高了水下机器人运动控制的稳定性。
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公开(公告)号：CN112734921B
公开(公告)日：2022-07-19
申请号：CN202110031436.7
申请日：2021-01-11
Applicant: 燕山大学
Abstract: 本发明提出一种基于声呐和视觉图像拼接的水下三维地图构建方法，包括：利用搭载有机械扫描测距声呐和单目相机的水下机器人同时对水下环境进行视觉图像和声呐测距数据采集；关联声呐测距数据与视觉成像数据，对每帧图像进行扩维，在二维地形图像的基础上，加入声呐测距数据构建三维立体地图；采用基于点线特征和网格的局部单应矩阵模型的图像拼接算法，进行多帧图像扩展拼接，实现三维全景地图合成。本发明采用多传感器构建水下地图，互补性强，克服了使用广角相机存在边缘畸变严重的问题，构建具有高可视化效果和准确度的三维全景地图。
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公开(公告)号：CN112866911A
公开(公告)日：2021-05-28
申请号：CN202110032022.6
申请日：2021-01-11
Applicant: 燕山大学
IPC: H04W4/021 , H04W4/029 , H04W4/38 , H04W4/40 , H04W40/20 , H04W84/18 , G06N5/04 , G06N20/00 , G06Q10/04
Abstract: 本发明公开一种基于Q学习的自主水下航行器协助下水下数据收集方法，涉及水下传感器网络数据收集技术领域。该方法包括：划分水下监测区域，每个区域生成基于最优刚性图的传感器网络；采用Q学习算法对传感器进行局部路由决策；自主水下航行器根据数据值和位置选择目标数据收集器；采用Q学习算法规划自主水下航行器到达目标点的路径；自主水下航行器在PD控制器控制下对规划路径跟踪。当到达自主水下航行器规定访问时间后，自主水下航行器上浮至水面，将数据传送到控制中心，完成本周期数据收集任务。本发明可以在水流环境中及存在环境障碍下工作，具有平衡和降低能耗，提高网络稳定性，提高传输成功率等优点。
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