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公开(公告)号：CN117824625B
公开(公告)日：2024-05-14
申请号：CN202410248924.7
申请日：2024-03-05
申请人： 河海大学
摘要： 本发明公开了一种基于改进视觉里程计的高坝大库水下环境感知与构图方法。首先，对视觉里程计中图像特征点提取的区域分割，将特征点较少的区域与路边特征分隔开，加快特征点提取过程；其次，保留特征点密集的区域，并利用特征点较少的区域完成直接法跟踪，增加视觉里程计的鲁棒性；最后，对于多扰动的环境，采用滚动时域估计优化惯性测量单元的位姿估计过程，提高同步定位与地图构建的稳定性。本发明提高了视觉里程计的特征点提取效率，减少不必要的像素点遍历，有效地提升视觉里程计中对于视角抖动的跟踪鲁棒性，并解决复杂环境下后端误差较大的问题，高效地完成环境感知与地图构建的任务。
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公开(公告)号：CN117826132A
公开(公告)日：2024-04-05
申请号：CN202410240941.6
申请日：2024-03-04
申请人： 河海大学
摘要： 本发明公开了一种基于侧扫声呐图像的DVL速度野值检测方法，该方法首先获取完整侧扫声呐图像并将图像进行二维经验模态分解滤波降噪处理，然后基于改进的SIFT特征匹配算法提取声呐图像水底轮廓线，接着根据提取出的轮廓线和线特征点提取AUV的侧向速度，最后根据推算出的AUV侧向速度检测DVL速度数据中的野值并剔除。本发明能够解决复杂水底环境以及AUV机动造成DVL速度测量结果中出现的难以检测和剔除的野值粗差的问题，创新性地将水声成像技术和传统惯导相结合，剔除AUV实际作业中DVL测速数据中难以预测的野值，明显提高DVL测速数据的精度，进一步提高AUV的导航定位精度。
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公开(公告)号：CN117804444A
公开(公告)日：2024-04-02
申请号：CN202410021502.6
申请日：2024-01-08
申请人： 河海大学
摘要： 本发明公开了基于UKF和滚动时域估计的水下机器人组合定位方法，本发明整个过程主要步骤包括：系统建模与目标函数描述、针对异常量测值剔除、基于滚动时域的自适应UKF算法以及基于鸽群算法的最优值求解。本发明可以解决水下机器人SINS/USBL组合导航系统中，因系统的约束条件存在以及机器人受外界干扰从而降低MHE算法的精度的问题，本发明引入改进的自适应UKF算法，针对过程噪声Q易被外界干扰影响的问题提供了一种解决方案。相比于传统SINS/USBL组合导航组合定位方法，本方法能有效减小水下机器人运动过程中外界干扰对状态估计的影响，进一步提高对非线性系统的组合定位能力。
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公开(公告)号：CN113048983B
公开(公告)日：2023-12-26
申请号：CN202110332573.4
申请日：2021-03-29
申请人： 河海大学
IPC分类号： G01C21/20
摘要： 本发明公开了一种异时序贯量测的改进分层式AUV(Autonomous Underwater Vehicle)协同导航定位方法，通过分层式结构的信息共享和传递，并基于移动长基线方法，通过改进的异时序贯滤波方法对异时量测信息加以处理，解决了时钟不同步的问题，以及并行滤波由于水声信号延迟所产生的定位误差问题；采用了优化的扩展卡尔曼滤波方法EKF融合内外部导航信息，并以改进的多传感器数据融合导航系统对导航过程中所得到的姿态，速度，航向信息进行融合解算，反馈到上位机软件，实现了各传感器数据的在线融合，进而对低精度层AUV进行相关状态估计更新，通过分层式编队构形实现了不同精度AUV信息的共享和传递。
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公开(公告)号：CN116295538B
公开(公告)日：2023-08-01
申请号：CN202310589081.2
申请日：2023-05-24
申请人： 河海大学
摘要： 本发明公开了一种基于改进粒子滤波的USBL安装误差标定方法，属于水下机器人组合定位技术领域，该方法基于USBL输出的两个方位角信息和斜距信息，卫星定位系统提供的导航系下的位置信息；应答器在导航系下的绝对位置，首先构建系统状态空间模型；在构建的系统状态空间模型的基础上，开展基于改进粒子滤波算法的状态估计，获得最优状态估计值；在获得的最优状态估计值的基础上进行平滑变结构滤波处理。本方法实现对状态量的抗干扰鲁棒滤波估计，最终得到相对准确的状态向量。
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公开(公告)号：CN113050665B
公开(公告)日：2022-04-19
申请号：CN202110313293.9
申请日：2021-03-24
申请人： 河海大学
摘要： 本发明公开了一种基于SLAM架构的节能型水下机器人探测方法及系统，包括基于时变方向场的三维场景扫描，对目标场景进行分割重建；针对较为关键的识别目标，利用机械手臂进行交互，进一步收集信息；在物体识别的价值函数和回环检测模块的指导下，水下机器人进行物体引导式扫描的同时，可以确保路线规划的合理性；最后收集太阳能将其转换为电能的方式，可以实现机器人的远程巡航。本发明以时变方向场代替向量场的方法，有效减少航行边界线奇异点的干扰，使航行器姿态调整更加顺利；基于物体识别的价值函数以及闭环检测模块则可以使机器人进行物体引导式扫描时，收集航行数据，定期校正航行轨迹，能够大幅提高物体识别的准确性。
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公开(公告)号：CN111857164B
公开(公告)日：2022-04-19
申请号：CN202010611459.0
申请日：2020-06-30
申请人： 河海大学
IPC分类号： G05D1/06
摘要： 本发明公开了一种融合海流模型的水下FM2*路径规划方法，首先，将每个障碍物视为波源，计算栅格T值，融合到达目标的成本计算T*值，用FMM方法对AUV进行初步的路径规划，使AUV能够找到一条路径到达目标；并且在安全距离外采用最大速度以提高AUV执行任务效率；其次参考海流模型，在航行起点调整AUV转向，使其转到期望路径方向；最后在航行过程中不断对AUV姿态进行实时调整，确保在海流影响下AUV依然能够按照期望的路线行驶。本发明能够实现安全避障，生成一条平滑适合实际航行的时间最短路径，消除海流负面影响，并利用海流，实时性更好，航行效率更高。
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公开(公告)号：CN113050024A
公开(公告)日：2021-06-29
申请号：CN202110312124.3
申请日：2021-03-24
申请人： 河海大学
IPC分类号： G01S1/72
摘要： 本发明公开了一种基于测边网平差与秩亏自由网延拓的标定方法，该方法通过相对阵型标定方法收集声信标的各个互测距信息，即将各个声信标测距信息融入到同一个阵型标定模型中，且各测距信息相互制约；将测距信息上传到水面系统，水面系统接收上传的测距信息后对阵型进行整体优化解算；并建立基于测边网的整体平差模型，通过基于秩亏自由网的阵型延拓模型对阵型进行拓展，最后由绝对标定法确定坐标与方位。本发明通过基于测边网的整体平差模型和基于秩亏自由网的阵型延拓模型，并采用基于整体平差的联合标定方法，提高了阵型标定效率，优化了相对阵型标定精度，克服了目前绝对标定方法中存在的标定精度低和标定效率低下的不足之处。
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公开(公告)号：CN111397599A
公开(公告)日：2020-07-10
申请号：CN202010116489.4
申请日：2020-02-25
申请人： 河海大学
摘要： 本发明公开了一种基于三角形匹配算法改进的ICCP水下地磁匹配方法，提出一种利用约束粒子群算法优化估计航路改进的ICCP算法。构建三角形匹配模型，确定估计点的匹配搜索范围，得到约束粒子群算法的一个约束条件；利用不同三角形之间刚性旋转和平移变换得到的矩阵函数，将导航系统累积误差对匹配精度的影响数学化，同时定义不同三角形之间的匹配度原则，得到约束粒子群算法的另一个约束条件；利用约束粒子群优化算法得到匹配三角形和惯性导航指示三角形两质心点之间的最小欧式距离，得到更新点作为下一次循环的确定点，依次迭代，规划出最终航行路径。提高了水下地磁信息的利用率，降低ICCP匹配算法的原理缺陷和惯导累积误差对匹配精度的影响。
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公开(公告)号：CN111174774A
公开(公告)日：2020-05-19
申请号：CN202010069599.X
申请日：2020-01-21
申请人： 河海大学
摘要： 本发明公布了一种某深度水层面模式下的导航信息融合方法及系统，在AUV下潜深度较浅时，DVL的声波不能达到水底，其输出的速度信息中包含洋流速度，此时DVL工作在某深度水层面模式，为了回避对洋流的建模问题，提前在水底模式下进行径向基神经网络RBFNN的训练，完成对水底模式下DVL和SINS速度差异和SINS载体运动参数的关联函数的拟合；在AUV处于某深度水层面模式时，将SINS中实时的载体运动参数代入在水底模式下最新训练得到的关联函数，解算出此时将DVL的声波在理论上延长到水底时的输出速度与SINS输出速度的差异，并作为滤波模块的量测输入，最后补偿到SINS上。本发明有效解决了在多普勒计程仪输出的速度包含洋流速度时，如何既不对洋流建模，又能对SINS进行补偿这一技术问题。
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