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公开(公告)号：CN118500392A
公开(公告)日：2024-08-16
申请号：CN202410971782.7
申请日：2024-07-19
申请人： 河海大学
摘要： 本发明公开了基于改进极限学习机（ELM）的水下机器人多普勒计程仪（DVL）测速误差修正方法。目的在于提高水下机器人SINS/DVL导航系统的精度和可靠性。本发明将改进的ELM模型运用于DVL速度速度误差修正方法中，整个过程包括：采集水下机器人运动的DVL设备的输出DVL测量数据进行预处理、生成DVL速度修正模型的训练集和测试集、构建改进ELM混合方法的DVL速度预测模型、在GPS信号有效情况下训练ELM模型以及DVL速度预测输出。本发明可以解决由于水下机器人导航系统中惯性测量单元与DVL安装角度不一致，而导致水下机器人水下导航精度下降的问题。
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公开(公告)号：CN118482721A
公开(公告)日：2024-08-13
申请号：CN202410564054.4
申请日：2024-05-08
申请人： 河海大学
摘要： 本发明公开了一种考虑异常值缓解的水下机器人位姿精准测量方法。本发明首先采用因子图框架理论对位姿测量系统进行建模；再通过因子图概率模型和贝叶斯最大后验推断建立非线性目标二次型函数，然后采用基于鲁棒M估计抗差方法将非线性目标二次型函数转化为非线性鲁棒目标函数，并采用二元对偶性理论将其解耦为非线性加权二次型和降权惩罚项；建立非线性迭代框架和自适应抗差框架分别处理解耦得到的非线性加权二次型和降权惩罚项；最后采用建立的非线性迭代框架估计状态变量；并最小化基于鲁棒M估计自适应抗差目标函数，从而完成因子图鲁棒优化的位姿信息估计，以达到提高水下机器人位姿测量的准确性和鲁棒性的目的。
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公开(公告)号：CN118171050B
公开(公告)日：2024-07-12
申请号：CN202410592029.7
申请日：2024-05-14
申请人： 河海大学
摘要： 本发明公开了一种用于组合导航系统的低计算成本非线性卡尔曼滤波方法。该方法首先依据所选用组合导航系统的特点、状态维度、对导航参数更新频率的需求以及模型非线性程度，综合考虑选取栅格点数量，设计低差异栅格点序列的栅格规则，生成均匀分布的低差异栅格点序列；再根据低差异栅格点序列建立随机位移准则，实现每次迭代过程中低差异栅格点的独立随机性；然后构造新颖的sigma点集，实现状态后验概率密度函数的一阶矩和二阶矩逼近；最后引入统计线性回归，近似线性化非线性状态转移函数和非线性量测转移函数。本发明在保证滤波精度和稳定性的基础上，进一步满足高动态、高机动环境下组合导航应用对实时、高频定位和定姿信息输出的需求。
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公开(公告)号：CN113670335B
公开(公告)日：2023-10-24
申请号：CN202110947453.5
申请日：2021-08-18
申请人： 河海大学
IPC分类号： G01C25/00
摘要： 本发明公开了一种基于多普勒计程仪(Doppler Velocity Log，DVL)辅助和向量截断化K矩阵的水下载体初始对准方法，首先获取各传感器数据，并对数据预处理；根据传感器数据计算观测矢量和参考矢量，建立K矩阵的状态矩阵方程和量测矩阵方程；利用K矩阵的零迹性和对称性，将状态矩阵方程和量测矩阵方程向量化后再截断；然后利用卡尔曼滤波估计最优K矩阵；从最优估计K矩阵中提取出最优四元数，将其转换成姿态矩阵方程；最后利用姿态矩阵链式方程，得到当前时刻的姿态矩阵，解算出失准角，完成初始对准过程。本发明打破了传统的初始对准框架，不再区分粗对准和精对准过程，也不再区分大失准角以及小失准角，改进了初始对准的收敛速度和精度。
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公开(公告)号：CN116592897A
公开(公告)日：2023-08-15
申请号：CN202310873189.4
申请日：2023-07-17
申请人： 河海大学
摘要： 本发明公开了一种基于位姿不确定性的改进ORB‑SLAM2定位方法，属于机器人导航定位技术领域。本发明首先将局部地图点投影到当前帧，并构造重投影误差函数；再通过最小化代价函数对当前帧的位姿进行优化，并计算当前帧的不确定性半径；然后重新计算待融合地图点的权重并对地图点进行加权融合；再对ORB‑SLAM2的闭环检测线程进行约束，对满足位姿约束的关键帧进行闭环检测；若当前帧满足位姿约束，则对当前帧进行图片相似度检测，若检测到闭环则执行全局优化，优化整个地图。本发明在不影响ORB‑SLAM2的实时运行的情况下，提高了定位精度，并且通过对闭环区域进行筛选大幅度增加了闭环效率。
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公开(公告)号：CN111174813B
公开(公告)日：2023-07-21
申请号：CN202010069961.3
申请日：2020-01-21
申请人： 河海大学
IPC分类号： G01C25/00
摘要： 本发明公开一种基于外积补偿的AUV动基座对准方法及系统，首先让AUV在起始点完成动基座的粗对准，完成粗对准后AUV直线行驶到一个已知位置，并进行船位推算，然后由船位推算的航迹信息和实际航迹构造位移向量，并通过航迹比较，实现将坐标系偏差显化为航向误差角，最后基于向量外积进行航向误差角的解算，将求得的航向误差角补偿到重力加速度上，用精确的重力加速度去校正转换矩阵，当航向误差角为0时，船位推算点和AUV的实际位置点重合，得到精确的捷联矩阵，即导航坐标系与真实的导航坐标系重合，完成动基座的精对准。本发明实现了坐标系偏差对坐标转换矩阵的精确补偿，尤其解决了剧烈扰动下AUV动基座精对准问题，计算简单且精度高。
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公开(公告)号：CN116007661B
公开(公告)日：2023-06-23
申请号：CN202310143126.3
申请日：2023-02-21
申请人： 河海大学
摘要： 本发明公开了一种基于改进AR模型和平滑滤波的陀螺误差抑制方法，属于水下机器人陀螺仪误差补偿技术领域，该方法基于已知量MEMS IMU陀螺输出的设备系下的三维角速度信息，具体包括如下步骤：首先采用滑动窗3阶拉盖尔多项式抗差拟合处理方法对陀螺输出信息进行抗差处理；然后建立改进的实时AR模型；并使用以IGGIII法为权函数的抗差最小二乘估计参数；再进行后向平滑卡尔曼滤波补偿。本发明可以提高陀螺误差建模和误差抑制能力。相比于传统MEMS IMU陀螺误差建模抑制方法，本方法能有效减小水下机器人运动过程中剧烈晃动对陀螺误差抑制的影响，进一步提高陀螺提供信息的准确性。
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公开(公告)号：CN116182871A
公开(公告)日：2023-05-30
申请号：CN202310460963.9
申请日：2023-04-26
申请人： 河海大学
摘要： 本发明公开了一种基于二阶混合滤波的海缆探测机器人姿态估计方法，属于水下机器人位姿估计技术领域，该方法基于陀螺输出的设备系下的三维角速度信息和加速度计输出的设备系下的三维角加速度信息以及外接磁力计输出设备系下的磁场信息，首先对陀螺及加速度计输出信息使用差分法进行预处理；然后使用预处理得到的陀螺和加速度计信息，进行对陀螺与加速度计的噪声自适应滤波处理，并使用加速度计修正俯仰角和横滚角；最后使用拉普拉斯滤波算法对磁力计数据进行去噪，并使用磁力计修正偏航角。本方法能解决水下机器人姿态估计和角度修正问题。
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公开(公告)号：CN116087926A
公开(公告)日：2023-05-09
申请号：CN202211516272.8
申请日：2022-11-30
申请人： 河海大学
摘要： 本发明公开了一种基于三角分割优化高斯牛顿算法的水下应答器位置标定方法，首先，基于三角分割的迭代初值选取，各个基元之间通过距离选取合适的三个基元位置，构建三角划分区域，通过对划分后的区域进行迭代寻找最优的高斯牛顿迭代模型的初值；其次，基于高斯牛顿算法计算应答器位置；最后，基于代价函数的信息异常处理：在高斯牛顿迭代算法的基础上引入代价函数，通过代价函数计算量测信息的权重矩阵，通过加权处理解决迭代过程中的异常信息干扰。本发明可以解决因应答器位置不准确而导致的超短基线系统定位精度差的问题，能够快速、准确地得到水下应答器位置信息，进一步提高超短基线系统的定位精度。
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公开(公告)号：CN116087879A
公开(公告)日：2023-05-09
申请号：CN202310097466.7
申请日：2023-02-10
申请人： 河海大学
IPC分类号： G01S5/26
摘要： 本发明公开了一种基于DVL与单信标的深远海海底电缆定位方法，首先，海底电缆探测机器人在水面通过北斗卫星导航系统获取准确的位置信息；其次，当海底电缆探测机器人潜入水下时，考虑到此时DVL还无法获取对低速度，采用单信标声学定位完成对水下机器人的位置解算，同时提出一种最大熵扩展卡尔曼滤波算法用于位置解算；最后，当海底电缆探测机器人到达海底电缆附近时，采用DVL和单信标融合定位方法，并通过平均加权法提高海底电缆的定位精度。本发明可以解决深远海海底电缆定位问题，提高海缆探测的定位精度。
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