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公开(公告)号：CN114265047B
公开(公告)日：2022-11-01
申请号：CN202111675884.7
申请日：2021-12-31
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 一种大潜深AUV的定位基阵联合标校方法，属于AUV水下声学导航定位领域，本发明为解决大潜深自主水下机器人利用声学基元进校水下定位时基阵校准困难、校阵准确度低的问题。它包括：大潜深AUV下潜至指定深度后母船利用超短基线定位系统AUV位置进行修正；AUV按预置梳状扫测路径开始作业，同时探测水下声学定位基阵中基元的距离和方位信息；AUV利用强跟踪无迹卡尔曼滤波算法深度融合自身导航系统信息和水声定位基元的距离与方位信息，扫测作业完成水声基阵中各基元位置自主标校，并利用基元位置标校信息修正自身导航系统误差。本发明适用于AUV的长时序水声定位。
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公开(公告)号：CN110763234B
公开(公告)日：2022-10-28
申请号：CN201910975977.8
申请日：2019-10-15
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01C21/20
Abstract: 本发明属于水下机器人的水下导航领域，具体涉及一种水下机器人海底地形匹配导航路径规划方法。本发明将地形起伏层度考虑为水下机器人状态转移概率的影响因子，可以避免传统海底地形匹配导航路径规划算法由于追求路径总地形起伏最大化导致的路径会经过某些平坦区域的问题，保证了地形匹配算法在规划得到的整条上均能得到较高的匹配精度。本发明通过粒子滤波器实时对水下机器人状态进行跟踪，并根据状态跟踪结果选择最优动作，实现了对水下机器人运动不确定性的考虑。本发明可以使水下机器人应用地形匹配导航的可靠性大大提高。
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公开(公告)号：CN114894187A
公开(公告)日：2022-08-12
申请号：CN202210591518.1
申请日：2022-05-27
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明公开了一种无人艇导航方法，使用IMU反馈的角度对无人艇进行航向角的闭环控制，引入UWB的定位数据，使无人艇先定当前角度航行一个时间间隔，记录下航行前和时间间隔后的位置坐标，通过两组坐标求解航行的真实角度值，使用卡尔曼滤波的方式融合IMU的陀螺仪数据和坐标点的角度值，最终使用串级积分分离PID算法进行无人艇的航向航速控制，使得无人艇航行过程的精确稳定。本发明通过卡尔曼滤波器融合IMU的漂移航向角度值与UWB的精确位置值，解决了水池条件下小型无人艇由于航向角漂移导致的导航困难问题。本发明硬件实现成本极低，是低成本无人艇水池导航实验较优选择。
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公开(公告)号：CN110263400B
公开(公告)日：2022-08-02
申请号：CN201910503700.5
申请日：2019-06-12
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G06F30/15 , G06F30/20 , G06F119/14
Abstract: 本发明提供一种无人艇非线性动力学模型的积分辨识方法，通过获取所需辨识双体无人艇Z型试验数据；对数据中大幅度偏离真实值的野值进行剔除处理；建立无人艇一阶非线性K‑T方程的运动模型；选取舵角和艏向角速度与时间的关系列表；对K‑T方程进行积分化处理，对需辨识的模型方程两侧基于时间区域进行积分，利用积分方式舍掉角加速度，引入艏向角数据；对积分区间离散并求积，对积分区间以控制节拍为基准进行离散，并采取牛顿‑科特斯求积公式插值求积；利用最小二乘方法使辨识方程两侧差值的平方最小，即可求得K,T,α的值。本发明的方法可以对无人艇操纵模型的一阶非线性项进行辨识，在无人艇动力学模型辨识上具有显著进步，可以同时兼顾效率与性能。
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公开(公告)号：CN110057365B
公开(公告)日：2022-06-21
申请号：CN201910365822.2
申请日：2019-05-05
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明涉及水下导航领域，具体涉及一种大潜深AUV下潜定位方法。通过AUV搭载水下通信节点、捷联惯导系统和温盐深传感器；构建纯距离误差估计滤波模型；水面母船向AUV发送NED坐标系位置信息及时间信息；AUV记录捷联惯导系统定位信息及温盐深传感器信息；通过传输时间和温盐深传感器信息得到AUV到母船的测距信息；构建强跟踪UKF算法；融合水面母船水平定位信息、测距信息和捷联惯导系统定位信息和深度信息，跟踪深潜过程中AUV在NED坐标系下的水平定位误差以及载体坐标系下AUV的测速误差，对捷联惯导系统校正得到精确AUV下潜定位信息。本发明能够扩展AUV捷联惯导系统的水下在线校正手段，有效降低定位误差修正时间成本和设备成本，增强AUV的海洋环境适配能力。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN114610021A
公开(公告)日：2022-06-10
申请号：CN202210120059.9
申请日：2022-02-07
Applicant: 哈尔滨工程大学 , 中国船舶重工集团公司第七0七研究所
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明提供了一种自主式水下航行器归航路径规划方法和装置，该方法包括：获取第一时刻下，母艇的第一位置通信信息，自主式水下航行器的第二位置信息，进而根据第一位置通信信息与第二位置信息获得自主式水下航行器与母艇之间的第一方向矢量；基于第一方向矢量控制自主式水下航行器回转并控制自主式水下航行器直线航行；根据第二位置信息和航向角获得自主式水下航行器在第一时刻的第一状态矩阵；从而获得自主式水下航行器的系统状态方程；基于系统状态方程，通过扩展卡尔曼滤波算法获得自主式水下航行器在第二时刻的路径估计；自主式水下航行器与母艇的距离小于预设距离时控制自主式水下航行器进行对接任务，实现对自主式水下航行器的路径规划。
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公开(公告)号：CN112363169A
公开(公告)日：2021-02-12
申请号：CN202011166011.9
申请日：2020-10-27
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明公开了一种全海深水下机器人及其定位方法，其中所述定位方法包括通过卡尔曼滤波法对所述机器人的声波测量数据及实时深度数据进行融合，根据融合模型对所述机器人进行定位的过程。所述定位方法可克服声波测量数据的离散、量程有限的问题，并根据简单、有效的融合后数据，对水下机器人进行准确的、全海深的定位。
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公开(公告)号：CN110320520A
公开(公告)日：2019-10-11
申请号：CN201910559363.1
申请日：2019-06-26
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明公开一种测深信息同步定位与建图的鲁棒后端图优化方法，属于水下机器人的水下导航领域。本发明包括：通过多波束声纳和惯性导航系统采集海底地形信息和水下机器人位姿状态记录在子地图中；与历史子地图通过地形匹配检测数据关联；初始化粒子，根据检测到的数据关联与所有历史数据关联更新粒子；对所有粒子通过图优化求解地图并计算适应度函数，根据适应度函数应用粒子群算法更新粒子，并根据粒子群输出结果通过图优化求解并输出地图。本发明可以解决传统图优化方法无法处理的无效数据关联问题，且使用协方差而非简单的有效/无效对数据关联进行判断，计算精度更高。
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公开(公告)号：CN110245202A
公开(公告)日：2019-09-17
申请号：CN201910475309.9
申请日：2019-06-03
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G06F16/29
Abstract: 本发明公开了一种基于迭代临近搜索的极坐标系目标栅格集合求解方法，属于应用数学领域。本发明通过迭代的方式搜索满足指定约束条件的临近栅格，逐步并入已有目标栅格集合，从而在极坐标系下实现针对指定目标的目标栅格集合扩张和求解。本发明的优点在于：能够在极坐标系下精确计算用户约束条件下的栅格集合，一方面突破了以往的移动窗口法在极坐标系下由于误差较大而不能适用于精确计算的不足，另一方面依据用户约束条件，可以实现代表任意几何形状的栅格集合求解；适用范围广，不仅可用于极坐标系，也可以应用于直角坐标系。
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公开(公告)号：CN109141421A
公开(公告)日：2019-01-04
申请号：CN201810771536.1
申请日：2018-07-13
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01C21/20
CPC classification number: G01C21/20
Abstract: 本发明提供的是一种欠驱动AUV水下动态目标跟踪中的期望路径构造方法。首先根据交互多模型方法得到当前时刻目标位置的估计值，通过超短基线与双目视觉定位系统得到当前时刻目标位置的观测值，然后通过卡尔曼滤波得到当前时刻目标位置的最优估计值；选择AUV位置、所选历史目标点序列、当前时刻目标的最优估计值作为期望目标点序列；引入几何约束条件，根据期望目标点序列构造三次样条曲线，选择该样条曲线作为AUV跟踪的期望路径曲线。该方法可以实时更新期望路径曲线，提高AUV应对目标不确定性以及瞬时干扰的影响，提高跟踪快速性和精度。
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