一种用于水下机器人导航的声呐地图构建与重定位方法

    公开(公告)号:CN108344999B

    公开(公告)日:2020-08-11

    申请号:CN201810020491.4

    申请日:2018-01-09

    申请人: 浙江大学

    IPC分类号: G01S15/89

    摘要: 本发明公开了一种用于水下机器人导航的声呐地图构建方法,包括以下步骤:(1)水下机器人利用扩展卡尔曼滤波进行导航,同时采集海底形貌的声呐图像,从声呐图像中提取地图特征并标记位置,建立局部地图;当前局部地图中地图特征数量达到预设值后,关闭该幅局部地图,开启新的局部地图;(2)将建立的局部地图按照先后序列进行联结,得到全局地图;(3)将得到的全局地图进行优化。本发明还公开了基于全局地图进行水下机器人重定位的方法。本发明的声呐地图构建方法,将地图的更新分成两部分,全局地图的更新优化放在后台进行,局部地图的更新实时进行,用于及时修正航位,降低了地图更新的复杂度。

    一种基于测距声通的AUV回坞导航方法

    公开(公告)号:CN107976188A

    公开(公告)日:2018-05-01

    申请号:CN201710949634.5

    申请日:2017-10-12

    申请人: 浙江大学

    IPC分类号: G01C21/20

    摘要: 本发明公开了一种基于测距声通的AUV回坞导航方法,包括以下步骤:(1)将AUV航行至与海底基站同样深度的位置后朝海底基站航行;(2)以AUV的位置为圆心,以测距声通测得的AUV与海底基站之间的距离为半径画圆,利用AUV处于不同位置时所画圆的交点来估计海底基站的位置;(3)根据获得的海底基站的位置进行AUV的航位推算,对AUV进行导航;(4)当AUV与海底基站之间的距离到达预设的距离阈值时,AUV按照预设半径的圆形轨迹环绕,环绕过程中结合AUV与海底基站之间的距离信息采用扩展卡尔曼滤波算法寻找AUV的定位可信的位置;(5)AUV从定位可信的位置朝海底基站航行进入视觉末端导引范围,根据视觉末端的导引进入海底基站。该导航方法精度高、成本低。

    一种自主水下航行器的无线充电系统

    公开(公告)号:CN107612152A

    公开(公告)日:2018-01-19

    申请号:CN201710847481.3

    申请日:2017-09-19

    申请人: 浙江大学

    IPC分类号: H02J50/10 H02J50/40 B60L11/18

    摘要: 本发明公开了一种自主水下航行器的无线充电系统,该系统采用多个发射线圈与接收线圈一一对应的组合方式实现无线电能(电磁感应式)传输,为自主水下航行器(AUV)进行充电。多个发射线圈密封后安装于AUV的接驳基站内,均匀分布在接驳基站内侧周向,并且发射线圈安装在可径向伸缩的机构上,能够根据自主水下航行器的直径,进行自适应调整,使得发射线圈与接收线圈实现最大程度的贴合,从而获得较高的耦合系数。且该系统可保证即使AUV进入接驳站后有一定的横滚角,仍然能使发射线圈产生的电磁场进入接收线圈。此外该系统利用均衡控制策略,可保证每一路接收线圈经整流、升压后的输出功率相同。

    一种用于水下潜器的电池管理及控制系统

    公开(公告)号:CN105429227A

    公开(公告)日:2016-03-23

    申请号:CN201510945817.0

    申请日:2015-12-16

    申请人: 浙江大学

    IPC分类号: H02J7/00 H01M2/34

    摘要: 本发明公开了一种用于水下潜器的电池管理及控制系统,包括主控单元、若干个依次串联的电池块和充电电路,每个电池块具有一个管理控制单元,管理控制单元包括采样电路、短路保护电路、温度检测电路、电池均衡电路、过充过放保护电路、防倒灌电路以及电压采集电路;每个管理控制单元中的充电电路、采样电路、温度检测电路及电压采集电路均与主控单元连接。在水下自主航行器进入接驳站进行充电的过程中,电池的电压、电流、温度等参数会传递给主控单元,主控单元通过wifi信号传递给接驳站,接驳站将反馈信号传递给岸基上的上位机进行监控和操作。本发明的系统对电池进行二级保护,安全可靠,保证了水下潜器内设备的正常使用,且可延长电池的寿命。

    一种基于声呐地图的AUV回坞导航方法

    公开(公告)号:CN108318034B

    公开(公告)日:2020-05-22

    申请号:CN201810020629.0

    申请日:2018-01-09

    申请人: 浙江大学

    IPC分类号: G01C21/20

    摘要: 本发明公开了一种基于声呐地图的AUV回坞导航方法,包括以下步骤:(1)基于AUV携带声呐的作用距离,将海底基站前方的AUV工作区域划分为估计导引区和直接导引区;对海底基站前方的AUV工作区域进行扫描,获得海底地貌特征的声呐地图;(2)AUV回坞时,航行至于海底基站同样的深度;位于估计导引区时,AUV实时扫描海底地貌特征,将当前扫描到的特征点与所述的声呐地图中的特征点进行匹配;若匹配成功,则根据所述的声呐地图对AUV的航位进行修正;若匹配失败,则根据AUV的自身导航算法进行定位导航;位于直接导引区时,AUV携带声呐扫描获取AUV与海底基站之间的相对位姿关系,对AUV进行导航。本发明的回坞导航方法能在浑浊、光线变化和非开阔的水域使用。

    海底观测网接驳基站的控制系统

    公开(公告)号:CN105223898A

    公开(公告)日:2016-01-06

    申请号:CN201510612552.2

    申请日:2015-09-23

    申请人: 浙江大学

    IPC分类号: G05B19/05

    CPC分类号: G05B19/05 G05B2219/15078

    摘要: 本发明公开了一种海底观测网接驳基站的控制系统,该系统包括第一继电器、第二继电器、电压电流采样模块、ICPT模块、初级线圈、降压模块、PLC、上位机、用于控制基站朝向的水下电机、为入坞提供引导光源的导航灯、水下摄像机、为水下摄像头提供光源的照明灯、用于实时获取水下自主航行器姿态及位置信息的水声通讯装置、用于水下自主航行器入坞时将其夹紧使其位置相对接驳基站固定的电磁夹紧装置、用于获取接驳基站朝向信息的电子罗盘及用于获取洋流方向及速度的ADCP;本系统基于PLC实现对整体系统的控制,并通过网线与上位机连接,使得工作人员可以实时获取水下自主航行器入坞接驳的各种数据;控制稳定、易于操作。

    一种基于半球形电磁耦合器的连接器及线圈优化方法

    公开(公告)号:CN113921258A

    公开(公告)日:2022-01-11

    申请号:CN202111086709.4

    申请日:2021-09-16

    申请人: 浙江大学

    摘要: 本发明公开了一种基于半球形电磁耦合器的连接器,包括初级侧连接器和次级侧连接器,所述初级侧连接器包括初级侧壳体,所述初级侧壳体内设置有初级电路,初级侧壳体位于连接端设置有半球形初级线圈支撑块,所述初级线圈支撑块上绕制有与初级电路电连接的初级线圈,初级线圈支撑块外侧设置有初级线圈防水罩;所述次级侧连接器包括次级侧壳体,所述次级侧壳体内设置有次级电路,次级侧壳体位于连接端设置有半球形腔体,所述半球形腔体内绕制有与次级电路电连接的次级线圈,半球形腔体内还设置有次级线圈防水罩;本发明还公开了一种线圈优化方法;本发明降低了电能传输中的磁损,并使系统传输更加稳定。

    一种基于测距声通的AUV回坞导航方法

    公开(公告)号:CN107976188B

    公开(公告)日:2020-05-19

    申请号:CN201710949634.5

    申请日:2017-10-12

    申请人: 浙江大学

    IPC分类号: G01C21/20

    摘要: 本发明公开了一种基于测距声通的AUV回坞导航方法,包括以下步骤:(1)将AUV航行至与海底基站同样深度的位置后朝海底基站航行;(2)以AUV的位置为圆心,以测距声通测得的AUV与海底基站之间的距离为半径画圆,利用AUV处于不同位置时所画圆的交点来估计海底基站的位置;(3)根据获得的海底基站的位置进行AUV的航位推算,对AUV进行导航;(4)当AUV与海底基站之间的距离到达预设的距离阈值时,AUV按照预设半径的圆形轨迹环绕,环绕过程中结合AUV与海底基站之间的距离信息采用扩展卡尔曼滤波算法寻找AUV的定位可信的位置;(5)AUV从定位可信的位置朝海底基站航行进入视觉末端导引范围,根据视觉末端的导引进入海底基站。该导航方法精度高、成本低。