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公开(公告)号：CN106842209B
公开(公告)日：2019-04-23
申请号：CN201710054066.2
申请日：2017-01-24
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明提供一种多机器人协同水下地形匹配导航系统及方法，包括负责采集数据的机器人1…机器人I…机器人N和主机器人共N+1个机器人；保持多水下机器人(AUV)编队运行，采集多波束声纳数据，记录机器人相对位置信息，结合二者给出待匹配地形。利用概率相关的方法确定与之匹配的地形，进而结合机器人相对位置信息确定水下机器人所在的精确位置。本发明无需GPS、声学基阵的辅助，依靠自身传感器信号与相互通信，进行计算给出精确位置，完成导航。本发明可应用于多水下机器人协同地形匹配导航，且具有较高的鲁棒性。
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公开(公告)号：CN108871351A
公开(公告)日：2018-11-23
申请号：CN201810870169.0
申请日：2018-08-02
Applicant: 哈尔滨工程大学
CPC classification number: G01C21/30 , G01C21/32 , G06Q10/047
Abstract: 本发明公开了一种AUV海底地形匹配的动态路径规划方法，属于水下航行器导航技术领域。包括环境建模，离线路径规划和在线路径重规划。环境模型通过地形信息和地形来源置信度构建，其中地形特征用地形标准差表示。离线路径规划基于快速搜索随机树算法，改进选择新节点和父节点算法，通过轮盘赌和马氏距离来处理地形信息，以避免低地形信息区域。在AUV沿着离线路径航行，检测到地形信息改变时，在线重规划通过判断地形改变，寻找局部导航最优节点和重优化全局路径等方法实现了对地形变化的判断并保证了导航精度。本发明适用于长航程、高精度的AUV路径规划，特别是当地形信息改变时，通过实时修改路径以保证导航精度和路径距离。
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公开(公告)号：CN106885576A
公开(公告)日：2017-06-23
申请号：CN201710094805.0
申请日：2017-02-22
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01C21/20
Abstract: 本发明提供的是一种基于多点地形匹配定位的AUV航迹偏差估计方法。(1)地形匹配定位的搜索区间估计；(2)未知潮差和测量误差情况下的地形匹配定位；(3)测量误差估计和定位置信区间估计；(4)定位误差估计；(5)多点地形匹配定位初航迹偏差估计；(6)航迹关联与误定位点剔除；(7)航迹二次拟合。本发明的优点是结合了推算导航在时域和空域都缓慢变化而地形匹配定位结果在时域和空域不具有扩散性的特点，在航迹线上获得多个密集的地形匹配定位点，多点的定位信息拟合推算导航的航迹线从而使得定位的精度和可靠性大幅增加。
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公开(公告)号：CN106871901A
公开(公告)日：2017-06-20
申请号：CN201710062780.6
申请日：2017-01-24
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明提供一种基于地形特征匹配的水下地形匹配导航方法，处理先验地图，求出高度的梯度值，利用梯度的大小筛选出实际为较为陡峭的点作为特征点，将这些特征点的梯度进行霍夫变换得到特征的长度及位置，写入实际特征信息库。处理多波束声纳发回的数据，求出对应点的高度值，对其求梯度，将梯度的模长进行霍夫变换，得到样本特征的长度和与机器人的相对位置。利用这些特征的长度、对应深度等信息与之前构建的实际特征信息库进行匹配，得到与每一块特征区域所匹配的先验地图的区域。分别利用这些区域的相对位置信息得出水下机器人的位置，对这些位置进行分析得到机器人的精确位置。本发明可相对快速的地形匹配定位与导航任务。
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公开(公告)号：CN112732854B
公开(公告)日：2023-03-31
申请号：CN202110028795.7
申请日：2021-01-11
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明公开了一种粒子滤波BSLAM方法，包括：步骤一：算法初始化；步骤二：在每个t时刻输入对海底地形的深度测量值z(t)与里程计更新值v(t)以及里程计DR(t)后，对P(1:N)中所有粒子进行运动更新、闭环检测、观测更新、粒子历史轨迹更新；步骤三：当t时刻所有粒子都进行了步骤二后，判断是否需要进行重采样，若是：将所有经过观测更新的粒子进行重采样，t＝t+1，转入步骤二，否则t＝t+1，转入步骤二；步骤四：当t＝T时，以最终粒子集中每个粒子轨迹的平均值结合对应时刻的观测数据z(1:t)生成海底地形图并输出。本发明只需要在每一时刻输入里程计数据和由多波束声纳获得的地形测深，即可在没有先验地形图的情况下实现AUV的同步定位与建图。
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Patent Agency Ranking
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：CN113008223A
公开(公告)日：2021-06-22
申请号：CN202110233287.2
申请日：2021-03-03
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明属于海底地形同步定位与建图技术领域，具体涉及一种基于粒子滤波与图优化的海底地形同步定位与建图方法。本发明设计了一种使用位姿图结构对粒子自身储存轨迹进行更新，并使用位姿图在每一时刻结束时生成此时刻输出地图的粒子滤波BSLAM算法。本发明只需要在每一时刻输入里程计数据和由多波束声获得的地形测深，在没有先验地形图的情况下实现AUV的同步定位与建图。本发明所提出的图优化混合粒子滤波BSLAM算法相较于基于子地图匹配的粒子滤波BSLAM算法，在大累积误差下仍能实时准确的提供定位与建图结果。
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公开(公告)号：CN110533614A
公开(公告)日：2019-12-03
申请号：CN201910801451.8
申请日：2019-08-28
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明公开一种结合频域和空域的水下图像增强方法，属于水下数字图像处理领域。本发明包括：读取水下彩色图像，将其转换为灰度图像；自适应选择频率域的去噪程度和空间域的对比度增强程度；将灰度图像利用傅里叶变换转换到频率空间；将频率空间的图像进行消噪；对消噪后的图像进行逆傅里叶变换，转换到空间域；将空间域的图像分割为若干子图像块，对每个子图像块计算其灰度概率密度函数；对概率密度函数重新分配；计算子图像块中每个像素重新分配后的灰度级，得到最终增强后的图像。与现有的技术相比，本发明能很好地去除水下噪声的干扰，同时丰富图像细节特征，并且耗时较少，适用于水下视觉同步定位与建图前的图像预处理。
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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：CN107504974A
公开(公告)日：2017-12-22
申请号：CN201710832755.1
申请日：2017-09-15
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01C21/20
Abstract: 本发明的目的在于提供地形分块与地形测点加权的地形匹配定位方法，影响地形匹配定位精度的有两方面的因素：地形的适配性和地形测量误差。对于适配性较大的局部地形区域可以提供较多的地形信息，而测量误差会使局部地形产生畸变，给地形匹配定位带来负面影响。由于适配性和地形的测量误差都是局部地形的特征，为了体现适配性和局部地形测量误差对匹配定位的影响，将地形进行分块并利用适配性对分块子地形图中的节点进行加权，同时在匹配过程中利用分快子地形的残差统计方差估计子地形图的测量误差，并对子地形图中的节点进行加权处理，利用适配性和测量误差得到的权值同时对子地形图中的节点进行加权，通过迭代过程获得最优的地形匹配定位结果。
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