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基于优化人工势场法的无人水面艇路径规划
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作者 顾潮宏 冯友兵 +1 位作者 仲伟波 蔡立涛 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第5期126-131,共6页
人工势场法因其平滑的路径被广泛应用于解决水面无人艇路径规划问题,但人工势场法与无人艇的结合会出现转向角过大、航迹不可控、局部最小值问题。本文研究一种基于视线法的人工势力场法,利用视线法确定出各期望航迹点的位置,通过目标... 人工势场法因其平滑的路径被广泛应用于解决水面无人艇路径规划问题,但人工势场法与无人艇的结合会出现转向角过大、航迹不可控、局部最小值问题。本文研究一种基于视线法的人工势力场法,利用视线法确定出各期望航迹点的位置,通过目标点引力与障碍物斥力实现避障;修正新定义的引力点函数和障碍物斥力函数,使其更加适用于期望航迹点的避障。仿真结果表明,改进后的算法在多障碍物与大型障碍物环境中的航迹偏差分别降低了85.61%、13.2%,艏向角变化分别降低了59.52%、17.3%,且能够引导无人艇摆脱局部最小值环境。优化后的人工势场法有着更强的路径保持能力,更小的避障角度需求,对无人艇的操控性能要求也更低,大大提高了无人艇的行驶安全性,具有一定的实际应用价值。 展开更多
关键词 人工势场法 避障 无人水面
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基于MBSE的水面无人艇装备保障体系研究
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作者 沈杰 李小军 +3 位作者 柏杨 鲍悦 许兆鑫 刘浩然 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第6期76-81,共6页
水面无人艇是海上有人/无人协同作战体系中重要的一环,对装备的保障性、可维修性要求较高,因此亟需建立与其装备体系相匹配的装备保障体系。为解决水面无人艇的保障体系设计问题,应用基于模型的系统工程(Model Based System Engineering... 水面无人艇是海上有人/无人协同作战体系中重要的一环,对装备的保障性、可维修性要求较高,因此亟需建立与其装备体系相匹配的装备保障体系。为解决水面无人艇的保障体系设计问题,应用基于模型的系统工程(Model Based System Engineering,MBSE)方法,面向典型应用场景构建水面无人艇装备保障体系的多视图模型,并给出水面无人艇装备保障体系在仿真推演过程中的关键要素和基本流程,初步构建可靠性-能力-效能综合评估指标体系,实现了“作战任务-保障任务-保障能力需求-保障体系结构”的闭环验证,为水面无人艇装备体系和装备保障体系的协同设计和高效运用提供参考。 展开更多
关键词 MBSE 水面无人 装备保障体系 DODAF
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人工势场法和A-star算法下无人水面艇运动控制研究
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作者 汤华鹏 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第7期94-98,共5页
无人水面艇具备非线性、欠驱动的特点,尤其在外界海浪等的干扰因素作用下仅能确定局部最优路径,不能获取全局最优路径,导致无人水面艇运动控制效果下降,为此提出基于人工势场法和A-star算法的无人水面艇运动控制方法。在人工势场法中引... 无人水面艇具备非线性、欠驱动的特点,尤其在外界海浪等的干扰因素作用下仅能确定局部最优路径,不能获取全局最优路径,导致无人水面艇运动控制效果下降,为此提出基于人工势场法和A-star算法的无人水面艇运动控制方法。在人工势场法中引入振荡势场,使无人水面艇能够跳出受力平衡的困境,从而确定局部最优路径。采用A-star算法进行海上运动区域路径搜索,结合局部最优路径以及路径平滑处理确定全局最优路径。根据航行路径规划结果,采用双闭环控制器计算无人水面艇的期望速度和航向角速度,通过差速推进器实现无人水面艇的运动控制。实验结果显示,该方法能有效控制无人水面艇避开障碍物,安全抵达目标点,无人水面艇控制成功率高,实际应用效果好。 展开更多
关键词 人工势场法 A-STAR算法 无人水面 运动控制 局部最小值
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基于屏障函数的无人水面艇自适应滑模容错轨迹跟踪控制
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作者 袁亮亮 阎妍 +1 位作者 于双和 赵颖 《控制工程》 北大核心 2025年第6期1130-1136,共7页
针对存在多种干扰的无人水面艇系统,采用一种基于屏障函数的自适应滑模容错控制方法。该方法采用自适应律对包含执行器故障、参数不确定和外部干扰的集总干扰进行处理。同时,根据等效滑模控制方法,运用主动容错控制思想针对无人艇系统... 针对存在多种干扰的无人水面艇系统,采用一种基于屏障函数的自适应滑模容错控制方法。该方法采用自适应律对包含执行器故障、参数不确定和外部干扰的集总干扰进行处理。同时,根据等效滑模控制方法,运用主动容错控制思想针对无人艇系统设计了滑模控制器,使无人艇在执行器发生故障的情况下依然能够具有较好的跟踪性能。此外,加入屏障函数可以确保滑动变量收敛并稳定在与干扰上界无关的有界区域内,进一步提高控制精度,增加了系统的鲁棒性。最后,利用李雅普诺夫函数的稳定性理论对所提控制方法进行稳定性分析,并通过仿真实验验证了所提方案的有效性和优越性。 展开更多
关键词 无人水面 执行器故障 屏障函数 自适应控制 轨迹跟踪控制
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基于改进DQN算法的应召搜潜无人水面艇路径规划方法 被引量:3
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作者 牛奕龙 杨仪 +3 位作者 张凯 穆莹 王奇 王英民 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3204-3215,共12页
针对应召反潜中无人水面艇航向和航速机动的情形,提出一种基于改进深度Q学习(Deep Q-learning,DQN)算法的无人艇路径规划方法。结合应召搜潜模型,引入改进的深度强化学习(Improved-DQN,I-DQN)算法,通过联合调整无人水面艇(Unmanned Surf... 针对应召反潜中无人水面艇航向和航速机动的情形,提出一种基于改进深度Q学习(Deep Q-learning,DQN)算法的无人艇路径规划方法。结合应召搜潜模型,引入改进的深度强化学习(Improved-DQN,I-DQN)算法,通过联合调整无人水面艇(Unmanned Surface Vessel,USV)的动作空间、动作选择策略和奖励等,获取一条最优路径。算法采用时变动态贪婪策略,根据环境和神经网络的学习效果自适应调整USV动作选择,提高全局搜索能力并避免陷入局部最优解;结合USV所处的障碍物环境和当前位置设置分段非线性奖惩函数,保证不避碰的同时提升算法收敛速度;增加贝塞尔算法对路径平滑处理。仿真结果表明,在相同环境下新方法规划效果优于DQN算法、A^(*)算法和人工势场算法,具有更好的稳定性、收敛性和安全性。 展开更多
关键词 无人水面 路径规划 深度Q学习算法 应召搜索
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融合概率地图法的改进蚁群优化算法无人水面船路径规划
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作者 白响恩 刘迪 徐笑锋 《上海海事大学学报》 北大核心 2025年第2期1-8,共8页
针对传统蚁群优化(ant colony optimization,ACO)算法存在收敛速度慢、易陷入局部最优等缺陷,对传统ACO算法进行改进,使其适用于无人水面船(unmanned surface vehicle,USV)在复杂和真实海域环境下的全局路径规划。利用概率地图法(probab... 针对传统蚁群优化(ant colony optimization,ACO)算法存在收敛速度慢、易陷入局部最优等缺陷,对传统ACO算法进行改进,使其适用于无人水面船(unmanned surface vehicle,USV)在复杂和真实海域环境下的全局路径规划。利用概率地图法(probabilistic roadmap method,PRM)规划的路径作为ACO算法初始信息素分布的依据,提高算法收敛速度;设计同时考虑路径长度和方向性的启发函数,避免传统ACO算法陷入局部最优;加入转角启发函数,减少传统ACO算法拐点数;引入障碍物密度启发函数,提高传统ACO算法规划路径时感知障碍物的能力;利用三次B样条曲线对规划的路径进一步优化,提高路径的平滑性。仿真实验表明:在不同规模的栅格地图上和真实海域环境下,改进ACO算法在拐点数和迭代次数上具有明显优势,且稳定性较好。所提出的改进ACO算法在航海实际应用中具有重要意义。 展开更多
关键词 无人水面船(usv) 路径规划 蚁群优化(ACO)算法 概率地图法 真实海域
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无人水面艇轻型鱼雷武器应用研究
7
作者 苏金涛 李建军 姚运启 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第19期180-184,共5页
轻型鱼雷武器应用于无人水面艇,可实现无人水面艇对潜艇目标的“发现即打击”。根据无人水面艇平台和轻型鱼雷武器的特点,提出无人水面艇轻型鱼雷武器的典型配置,总结轻型鱼雷武器在无人水面艇上的典型应用。从无人自主控制、安全性分... 轻型鱼雷武器应用于无人水面艇,可实现无人水面艇对潜艇目标的“发现即打击”。根据无人水面艇平台和轻型鱼雷武器的特点,提出无人水面艇轻型鱼雷武器的典型配置,总结轻型鱼雷武器在无人水面艇上的典型应用。从无人自主控制、安全性分析设计、长时间运行可靠性、模块化与快速部署、作战能力迭代升级等方面,讨论无人水面艇轻型鱼雷武器应用所面临的问题,并对部分问题针对性地提出解决途径,并开展试验验证。研究成果可用于指导反潜型无人水面艇以及反潜任务载荷设计、实现以及使用。 展开更多
关键词 无人水面 轻型 鱼雷 武器
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基于改进视线法的无人艇路径跟随抗扰控制 被引量:1
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作者 邓中杰 茅云生 +1 位作者 董早鹏 肖智俊 《船海工程》 北大核心 2025年第1期41-47,共7页
针对无人艇执行路径跟随任务时,传统视线法未考虑航速控制且无法有效处理外界干扰的不足,结合反步法、李亚普诺夫稳定性理论及Barbalat引理,对传统视线法进行改进。改进路径跟随方式,通过设计纵向推力和转艏力矩的控制律分别控制航速和... 针对无人艇执行路径跟随任务时,传统视线法未考虑航速控制且无法有效处理外界干扰的不足,结合反步法、李亚普诺夫稳定性理论及Barbalat引理,对传统视线法进行改进。改进路径跟随方式,通过设计纵向推力和转艏力矩的控制律分别控制航速和航向,优化传统视线法忽略纵向速度控制的问题;设计非线性干扰观测器预测外界干扰观测值,将观测值引入视线法在控制器中进行补偿,实现无人艇路径跟随抗扰控制;通过仿真试验验证了所提出方法和所设计控制器的有效性和可靠性。 展开更多
关键词 水面无人 路径跟随 视线法 反步法 非线性干扰观测器
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地下封闭水体内多无人艇协同的视觉定位方法
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作者 车文博 王建华 +3 位作者 郑翔 吴恭兴 张舜 王浩铸 《计算机应用》 北大核心 2025年第1期325-336,共12页
针对无人艇(USV)在地下封闭水体中卫星定位信号缺失、通信受限、环境光线弱等问题,提出一种地下封闭水体内多USV协同的视觉定位方法。首先,设计一种艇载光源合作标志物,并根据艇身结构与应用场景对标志物结构进行优化;其次,采用单目视... 针对无人艇(USV)在地下封闭水体中卫星定位信号缺失、通信受限、环境光线弱等问题,提出一种地下封闭水体内多USV协同的视觉定位方法。首先,设计一种艇载光源合作标志物,并根据艇身结构与应用场景对标志物结构进行优化;其次,采用单目视觉采集标志物图像,并求取特征点的图像坐标;再次,根据摄像机成像模型,基于合作标志物特征点的空间坐标及其对应的图像坐标之间的关系,通过改进直接线性变换方法求解相邻艇间的相对位置;然后,利用前后艇的摄像机进行艇间对视,并通过最小方差算法,融合根据前后艇摄像机图像求解所得的相对位置,以提高相对定位精度;最后,利用场景中已知的绝对坐标,获得各无人艇的绝对位置。仿真实验对影响定位误差的因素进行分析,并把所提方法与传统直接线性变换方法进行对比。结果表明,随着距离的增加,所提方法求解优势更趋明显,在距离15 m时求解的位置方差稳定在0.2 m~2以内,验证了所提方法的准确性。静态实验结果表明,所提方法能将相对误差稳定在10.0%以内;地下河道内的动态实验结果表明,所提方法求解的绝对定位的航行轨迹达到与卫星定位相当的精度,验证了所提方法的可行性。 展开更多
关键词 水面无人 协同定位 单目视觉 合作标志物 地下封闭水体
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基于反步滑模法的欠驱动双无人艇协同拖曳系统靠泊控制
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作者 王成龙 郑翔 +2 位作者 王建华 吴恭兴 钱建华 《广东海洋大学学报》 北大核心 2025年第2期118-129,共12页
【目的】为解决干扰与模型不确定性影响下,欠驱动双无人艇协同拖曳无动力无人艇靠泊回收过程中的轨迹规划与跟踪控制问题,改进控制效率和跟踪精度,提出一种基于虚拟船引导的双无人艇协同拖曳靠泊方法。【方法】首先,通过虚拟船路径跟踪... 【目的】为解决干扰与模型不确定性影响下,欠驱动双无人艇协同拖曳无动力无人艇靠泊回收过程中的轨迹规划与跟踪控制问题,改进控制效率和跟踪精度,提出一种基于虚拟船引导的双无人艇协同拖曳靠泊方法。【方法】首先,通过虚拟船路径跟踪控制规划被拖船的期望轨迹及所需总拖曳力和力矩,并通过扩张状态观测器(ESO)补偿外部干扰和模型误差。其次,利用序列二次规划(SQP)方法求解两艘无人艇对被拖船的拖曳力和力矩的最优分配问题,并根据拖曳模型和几何关系得到两艘无人艇的平滑可行期望轨迹。最后,基于反步法和滑模控制,设计一种针对欠驱动拖曳无人艇的反步滑模轨迹跟踪控制器。针对位置和航向角子系统,利用反步法求解虚拟期望线速度和角速度,实现位姿跟踪;针对速度子系统,通过滑模控制器完成速度跟踪,从而实现两艘无人艇跟踪各自期望轨迹,拖曳被拖船完成靠泊。通过李雅普诺夫函数证明所设计的控制器能够在一定有界干扰条件下保证系统的全局渐近稳定。【结果与结论】仿真结果表明,在一定的干扰与模型不确定性下,通过双无人艇对规划轨迹的跟踪控制,被拖船以平均0.05 m和0.08°的位姿误差渐近收敛到期望泊位。相较于纵向反步控制与转向滑模控制方法,所提方法在控制效率上最高提升50%,平均距离误差降低44%,平均角度跟踪误差降低33%。双无人艇协同拖曳靠泊方法具有良好的有效性和鲁棒性,为无人艇拖曳控制研究提供了新的理论参考。 展开更多
关键词 欠驱动水面无人 辅助靠泊 协同拖曳 反步滑模控制 轨迹跟踪
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基于3D激光雷达的水面无人艇靠泊参数估计 被引量:1
11
作者 王海超 尹勇 +1 位作者 景乾峰 丛琳 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1737-1748,共12页
为准确地估计靠泊参数,提出了一种基于艇载3D激光雷达的靠泊参数估计方法。该方法包括2个主要模块:无人艇位姿估计和靠泊状态估计。无人艇位姿估计模块采用点云预处理算法对原始点云进行降采样并滤除异常值,利用点云配准算法实现了无人... 为准确地估计靠泊参数,提出了一种基于艇载3D激光雷达的靠泊参数估计方法。该方法包括2个主要模块:无人艇位姿估计和靠泊状态估计。无人艇位姿估计模块采用点云预处理算法对原始点云进行降采样并滤除异常值,利用点云配准算法实现了无人艇靠泊过程中的位姿估计。靠泊状态估计模块通过MSAC算法提取泊位边界信息,并基于此信息计算靠泊参数。实验结果表明:该算法所得无人艇位姿信息和靠泊参数信息均与实际相符,平均靠泊距离误差小于0.023 m,平均角度误差小于0.26°,验证了该靠泊参数估计算法的准确性和合理性。 展开更多
关键词 水面无人 靠泊参数估计 无人位姿估计 靠泊状态估计 点云配准
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面向无人水面艇的水下伪装目标检测方法 被引量:1
12
作者 韩天保 王岳 +1 位作者 任世昌 吕薛清 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第19期85-91,共7页
无人水面艇环境感知能力受限于待测目标背景复杂、形状多样和伪装等因素,常规方法难以在上述情况下准确对水下伪装目标准确检测与评价。针对探测场景的多样化和复杂化,基于多任务学习策略提出一种面向无人水面艇的轻量型伪装目标检测方... 无人水面艇环境感知能力受限于待测目标背景复杂、形状多样和伪装等因素,常规方法难以在上述情况下准确对水下伪装目标准确检测与评价。针对探测场景的多样化和复杂化,基于多任务学习策略提出一种面向无人水面艇的轻量型伪装目标检测方法 MFLNet(Multi-Feature Learning Network),通过借助图像梯度感知任务来提升无人水面艇对水下伪装目标的检测能力。首先,将图像特征提取任务解耦为语义特征提取和梯度特征提取;然后,向高层语义特征引入图像梯度特征并通过多尺度通道注意力模块生成初始预测图;最后,经过逐层的特征修正生成对伪装目标的最终预测。实验结果表明:MFLNet在CAMO-Test和NC4K-Test数据集上,结构相似性度量Sα指标可达0.824和0.851,检测性能达到先进模型水平,相比同策略轻量化模型参数量减少65%,检测速度可达73.7帧/s,满足水下检测数据实时传送需求,具有一定的实际应用价值。 展开更多
关键词 无人水面 水下目标检测 伪装目标检测 深度学习
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基于生物启发神经网络的无人水面艇实时避障路径规划 被引量:1
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作者 颜明重 李琛 朱大奇 《上海海事大学学报》 北大核心 2024年第3期10-15,48,共7页
针对无人水面艇(unmanned surface vehicle,USV)自主航行过程中的避障与遵守海事交通规则之间潜在的冲突问题,设计基于生物启发神经网络并且遵守《1972年国际海上避碰规则》(Convention on the International Regulations for Preventin... 针对无人水面艇(unmanned surface vehicle,USV)自主航行过程中的避障与遵守海事交通规则之间潜在的冲突问题,设计基于生物启发神经网络并且遵守《1972年国际海上避碰规则》(Convention on the International Regulations for Preventing Collisions At Sea,1972,COLREGs)的实时避障路径规划方法。运用STM32嵌入式平台搭建包括超声波、红外激光、陀螺仪和GPS传感器的小型USV水面环境感知硬件架构,将多传感器输出的动态环境信息通过栅格地图映射到二维神经网络中。USV根据神经网络活性势图自动规划通向目标点的无碰撞路径。通过多种船舶航行交汇局面的实验,证明该方法既安全又符合COLREGs的要求。 展开更多
关键词 无人水面(usv) 生物启发神经网络 路径规划 避障 海事交通规则
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水面无人艇发展趋势及关键技术展望 被引量:5
14
作者 张韩西子 倪海参 +3 位作者 石正坤 刘佳依 上官子柠 王翀 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第8期108-111,共4页
水面无人艇由于其自主性、机动性和人员低风险等内在特点,已成为支撑未来作战方式向网络化、智能化变革的重要装备。目前,国内外各大机构都在积极推进无人系统的研究工作,水面无人艇已进入快速发展阶段。本文对水面无人艇的典型装备及... 水面无人艇由于其自主性、机动性和人员低风险等内在特点,已成为支撑未来作战方式向网络化、智能化变革的重要装备。目前,国内外各大机构都在积极推进无人系统的研究工作,水面无人艇已进入快速发展阶段。本文对水面无人艇的典型装备及发展阶段进行梳理,并阐述水面无人艇的发展现状、综合技术现状和发展需求,分析提出水面无人艇未来的发展趋势及需突破的关键技术。 展开更多
关键词 水面无人 发展趋势 关键技术
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基于事件触发的水面无人艇无模型容错饱和控制
15
作者 张恩华 王巍凯 苏玉民 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1865-1872,共8页
针对外界未知扰动、无人艇模型动态参数无法获取、推进器饱和及故障水面无人艇轨迹跟踪控制问题,本文提出一种基于事件触发的水面无人艇无模型饱和容错控制方法。利用无模型参数滑模控制结构,使参数误差收敛至残差集。该方法对参数变化... 针对外界未知扰动、无人艇模型动态参数无法获取、推进器饱和及故障水面无人艇轨迹跟踪控制问题,本文提出一种基于事件触发的水面无人艇无模型饱和容错控制方法。利用无模型参数滑模控制结构,使参数误差收敛至残差集。该方法对参数变化具有良好的鲁棒性能。控制器中引入饱和函数及容错方法来补偿由于执行机构故障和饱和所产生的推力损失。为节约有限的通信资源和系统能量,在执行机构和控制器之间部署事件触发机制,采用事件触发通讯机制产生分段控制信号,降低执行机构的更新频率。仿真结果表明所提出基于事件触发的饱和容错方法能够使跟踪误差和速度误差收敛至可容许范围内,证明所提算法的优越性和可靠性。 展开更多
关键词 水面无人 事件触发 容错控制 无模型控制 输入饱和 滑膜控制 轨迹跟踪控制 自适应控制
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基于改进TD3的欠驱动无人水面艇路径跟踪控制 被引量:1
16
作者 曲星儒 江雨泽 +2 位作者 李初 龙飞飞 张汝波 《上海海事大学学报》 北大核心 2024年第3期1-9,共9页
针对模型参数未知和海洋环境干扰下的欠驱动无人水面艇(unmanned surface vehicles,USV)路径跟踪问题,提出一种基于改进双延迟深度确定性策略梯度(twin delayed deep deterministic policy gradient,TD3)的控制方法。在运动学层次上,设... 针对模型参数未知和海洋环境干扰下的欠驱动无人水面艇(unmanned surface vehicles,USV)路径跟踪问题,提出一种基于改进双延迟深度确定性策略梯度(twin delayed deep deterministic policy gradient,TD3)的控制方法。在运动学层次上,设计基于视线制导的航速航向联合制导律,引导USV准确跟踪期望路径。在动力学层次上,设计基于改进TD3的强化学习动力学控制器;采用基于时间差分误差的优先经验回放技术,建立包含路径跟踪成功和失败采样信息的双经验池,通过自适应比例系数调整每批次回放数据的组成结构;搭建包含长短期记忆网络的评价网络和策略网络,利用历史状态序列信息提高路径跟踪控制器的训练效率。仿真结果表明,基于改进TD3的控制方法可有效提高欠驱动USV的跟踪精度。该方法不依赖USV模型,可为USV路径跟踪控制提供参考。 展开更多
关键词 无人水面 路径跟踪控制 双延迟深度确定性策略梯度 优先经验回放 长短期记忆网络
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国外水面无人艇环境感知技术前沿进展
17
作者 李丹 于邵祯 杨华东 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期97-104,共8页
水面无人艇(Unmanned Surface Vehicles,USV)具有机动性好、隐蔽性强、活动范围广等优点,在侦查、反潜、搜救等任务中具有广阔的应用前景,而环境感知技术是USV执行任务的基础,受到广泛关注。对国外USV环境感知技术发展现状进行调研,通... 水面无人艇(Unmanned Surface Vehicles,USV)具有机动性好、隐蔽性强、活动范围广等优点,在侦查、反潜、搜救等任务中具有广阔的应用前景,而环境感知技术是USV执行任务的基础,受到广泛关注。对国外USV环境感知技术发展现状进行调研,通过具体案例对USV环境感知技术进行定义并剖析任务难点;结合USV使用的感知设备,从单模态感知和多模态感知两个角度具体分析USV感知技术研究现状;总结分析USV暂未解决的难点并对USV环境感知技术发展给予展望。 展开更多
关键词 水面无人 感知技术 多模态感知 雷达
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基于命令滤波反推方法的水面无人艇容错编队跟踪控制
18
作者 周艳 温广辉 郑德智 《指挥与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期412-419,共8页
研究了具有模型不确定性和执行器故障的多水面无人艇系统的编队跟踪控制问题。通过在线信息交互,为跟随无人艇设计完全分布式观测器以估计期望的位置、航向和速度,并提出命令滤波反推控制协议。该控制协议实现了闭环误差系统的实用指数... 研究了具有模型不确定性和执行器故障的多水面无人艇系统的编队跟踪控制问题。通过在线信息交互,为跟随无人艇设计完全分布式观测器以估计期望的位置、航向和速度,并提出命令滤波反推控制协议。该控制协议实现了闭环误差系统的实用指数稳定性及多无人艇系统的编队跟踪。该控制方法的一个优点是不依赖于通信拓扑图Laplacian矩阵的谱信息,使得提出的控制协议能在完全分布式架构下实施。仿真实验验证了该控制协议的有效性。 展开更多
关键词 水面无人 编队跟踪 命令滤波反推 模型不确定性 执行器故障
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水面无人艇的模糊建模方法研究
19
作者 张孟 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第21期109-112,共4页
为更好地应对水流、风力等外界干扰,提高航行的安全性和可靠性,研究水面无人艇的模糊建模方法。从惯性和艇体坐标系的2个角度,建立水面无人艇运动数学模型,全面描述无人艇的运动状态,包括位置、速度、加速度、航向角等关键参数;通过考... 为更好地应对水流、风力等外界干扰,提高航行的安全性和可靠性,研究水面无人艇的模糊建模方法。从惯性和艇体坐标系的2个角度,建立水面无人艇运动数学模型,全面描述无人艇的运动状态,包括位置、速度、加速度、航向角等关键参数;通过考虑风、浪、流这3个方面的干扰因素,建立水面无人艇环境干扰模型,得到总扰动力矩;以水面无人艇运动数学模型为基础,获取无人艇距离与航向角的偏差,作为模糊神经网络PID算法的输入,更好地应对水流、风力等外界干扰,输出水面无人艇航速与舵角控制量;依据总扰动力矩,得到无人艇的等效舵角值,与舵角控制量相加,得到最终的舵角控制信号,完成水面无人艇模糊建模,提高航行的安全性和可靠性。实验证明:该方法可有效确定水面无人艇的总扰动力矩,完成无人艇航速与舵角控制。 展开更多
关键词 水面无人 模糊建模 数学模型 环境干扰模型 模糊神经网络 PID算法
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多特征融合的无人艇视觉目标长时相关鲁棒跟踪 被引量:3
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作者 王宁 吴伟 +1 位作者 王元元 孙赫男 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期62-74,共13页
[目的]针对显著海浪遮挡、相机剧烈晃动引起的无人艇视觉目标跟踪脱靶问题,提出一种基于多特征融合的长时相关鲁棒跟踪算法。[方法]首先,采用多特征融合技术,增强目标特征表达,提高目标模型鲁棒性;其次,利用高维特征降维和响应图子网格... [目的]针对显著海浪遮挡、相机剧烈晃动引起的无人艇视觉目标跟踪脱靶问题,提出一种基于多特征融合的长时相关鲁棒跟踪算法。[方法]首先,采用多特征融合技术,增强目标特征表达,提高目标模型鲁棒性;其次,利用高维特征降维和响应图子网格插值,提高目标跟踪的效率与精度;然后,设计水面目标重识别机制,解决目标完全脱离视野时的稳定跟踪问题;最后,采用多个代表性视频数据集进行验证和比较分析。[结果]实验结果表明,相较于传统的长时相关跟踪算法,平均成功率提升15.7%,平均距离精度指标提升30.3%,F-Score指标提升7.0%。[结论]所提算法能够处理恶劣海况下的目标脱靶问题,对于提升无人船艇及海洋机器人智能感知能力,具有重要技术支撑意义。 展开更多
关键词 视觉目标跟踪 长时鲁棒跟踪 水面目标重识别 多特征融合 无人
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