基于正交移动双水下自主潜航器的水下合作目标定位方法 被引量：8

1

作者 赵晨 乔钢 周锋 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期834-841,共8页

利用水下自主潜航器(AUV)定位是水下大区域静止目标定位主要方法之一。针对单AUV定位存在的定位周期长,定位覆盖区域低,长时间定位误差累积大的缺陷,该文提出一种基于正交运动的双AUV的静止目标定位方法。每个AUV通过自身携带的惯性导... 利用水下自主潜航器(AUV)定位是水下大区域静止目标定位主要方法之一。针对单AUV定位存在的定位周期长,定位覆盖区域低,长时间定位误差累积大的缺陷,该文提出一种基于正交运动的双AUV的静止目标定位方法。每个AUV通过自身携带的惯性导航系统(INS)和多普勒计程仪进行自身定位,并在多次运动过程中通过与静止目标间的通信时延差测量进行定位。该方法需要2个相对航向角呈90°的正交移动AUV通过最少2次与静止目标间通信完成次定位。相比于传统的单移动传感器定位方法,该算法需要的定位周期更短,对同步要求更低。实验结果表明,该方法定位精度有显著提高,同时有效定位区域增大,在长时间定位过程中对AUV位置误差影响更低。 展开更多

关键词 水声定位 水声通信 水声传感器网络 水下自主潜航器导航定位

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水下自主潜航器集群协同围捕技术

2

作者 王景璟 魏维 +2 位作者 王永越 侯向往 任勇 《指挥与控制学报》 CSCD 2023年第6期637-650,共14页

水下自主潜航器(autonomous underwater vehicle,AUV)集群协作围捕技术是国际前沿的研究热点,研究了AUV集群水下协同围捕技术的应用,并归纳总结了5种典型的围捕场景;提出了一个全面的AUV集群协同围捕任务的系统框架,并基于该框架详细归... 水下自主潜航器(autonomous underwater vehicle,AUV)集群协作围捕技术是国际前沿的研究热点,研究了AUV集群水下协同围捕技术的应用,并归纳总结了5种典型的围捕场景;提出了一个全面的AUV集群协同围捕任务的系统框架,并基于该框架详细归纳分析了AUV围捕技术的研究进展,指出了一些有前景的研究方向. 展开更多

关键词 水下自主潜航器 集群智能 协同围捕 任务分配

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基于人工势场和改进强化学习的自主式水下潜航器避障和航迹规划

3

作者 潘云伟 李敏 +4 位作者 曾祥光 黄傲 张加衡 任文哲 彭倍 《兵工学报》 北大核心 2025年第4期70-81,共12页

自主式水下潜航器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)作为重要的水下探测工具之一,广泛应用于各种海洋军事行动中。现有的AUV避障和路径规划研究多集中于网格地图,较少考虑AUV在水下的真实机动情况。针对该问题,提出一种基于积极经验... 自主式水下潜航器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)作为重要的水下探测工具之一,广泛应用于各种海洋军事行动中。现有的AUV避障和路径规划研究多集中于网格地图,较少考虑AUV在水下的真实机动情况。针对该问题,提出一种基于积极经验回放机制的改进近端策略优化(Positive-experience Retraining Proximal Policy Optimization,PR-PPO)算法和人工势场的AUV避障与路径规划方法。利用仿真软件中AUV模型自身传感器和水下环境构建动态人工势场。基于PR-PPO强化学习算法,通过与环境交互进行学习,建立AUV状态与动作之间的映射关系,无需动力学模型和地图信息,即可实现实时避障和路径规划。研究结果表明,与传统的竞争双深度Q网络算法和近端策略优化算法相比,所提算法不仅能保证任务的成功率,还缩短了模型训练时长,提升了收敛效果。 展开更多

关键词 自主式水下潜航器 强化学习 人工势场 避障 路径规划

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自主式水下潜航器的多声呐测高策略分析 被引量：1

4

作者 魏乐 齐向东 孟嘉豪 《电声技术》 2022年第11期41-44,55,共5页

海底地形复杂多变,海底地形的匹配跟踪常采用自主式水下潜航器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)进行。为此,研究对比单声呐误差更小的三声呐地形跟踪策略,通过分析近海底地形的特性,采用彼此间相隔一定角度的三声呐地形感知系统,并... 海底地形复杂多变,海底地形的匹配跟踪常采用自主式水下潜航器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)进行。为此,研究对比单声呐误差更小的三声呐地形跟踪策略,通过分析近海底地形的特性,采用彼此间相隔一定角度的三声呐地形感知系统,并对三个单波束声呐所测量的数据进行对比分析。由于AUV采用的是四桨无舵运动模型,研究姿态传感器所对应的姿态角俯仰角、航向角变化规律,结合地形特性,设计AUV航行高度指令的近海底地形跟踪策略。在Matlab/Simulink软件中对搭建的仿真模型进行仿真验证,对比单声呐和三声呐策略的优缺点,并在所得较合理的三声呐安装角度下,通过三声呐建模得出三种海底地形,通过地形建模得出仿真所需要的3种地形波形。 展开更多

关键词 自主式水下潜航器(AUV) 地形跟踪 模糊PID

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X舵水下潜航器改进滑模控制策略研究 被引量：1

5

作者 刘胜 段应坤 张晶 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期34-38,52,共6页

针对具有4个独立方向舵的X舵水下潜航器的姿态控制问题,设计了一种滑模控制方法。通过改进滑模趋近律,调整运动点不同阶段趋近于滑模面的速度,有效缓解了滑模控制的抖振问题。对X方向舵舵力及控制效率矩阵进行了分析,建立X方向舵控制分... 针对具有4个独立方向舵的X舵水下潜航器的姿态控制问题,设计了一种滑模控制方法。通过改进滑模趋近律,调整运动点不同阶段趋近于滑模面的速度,有效缓解了滑模控制的抖振问题。对X方向舵舵力及控制效率矩阵进行了分析,建立X方向舵控制分配方法。通过仿真验证控制方法的有效性,与未改进滑模和PID控制方法相比,该方法在航向和俯仰控制更有效,且在路径跟踪过程中,方向舵控制输入平滑,可有效减轻滑模控制的抖振。 展开更多

关键词 自主式水下潜航器 X舵 滑模控制 路径跟踪 运动控制

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基于FNN优化的AUV姿态控制研究

6

作者 张海龙 齐向东 +1 位作者 普勇博 张涛 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第5期132-137,共6页

为了满足自主水下潜航器(AUV)快速达到稳定姿态的需求,在传统增量式PID的基础上引入神经网络理论和模糊控制逻辑,提出一种模糊神经网络(FNN)PID姿态控制器。首先建立双坐标系系统,并通过受力分析得到AUV动力学模型,其次融合模糊逻辑和... 为了满足自主水下潜航器(AUV)快速达到稳定姿态的需求,在传统增量式PID的基础上引入神经网络理论和模糊控制逻辑,提出一种模糊神经网络(FNN)PID姿态控制器。首先建立双坐标系系统,并通过受力分析得到AUV动力学模型,其次融合模糊逻辑和人工神经网络的计算模型,设计AUV姿态控制器并搭建Matlab仿真模型,有效解决模糊PID控制过度依赖经验,难以应对水下复杂工况的问题。仿真结果表明,相比于传统的模糊PID控制和BP神经网络,模糊神经网络PID姿态控制器具有更快的响应速度,达到稳定姿态所需时间减少一倍以上,有效改善了AUV姿态控制性能。 展开更多

关键词 自主水下潜航器 模糊PID BP神经网络 控制优化

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一种基于多波束测深仪的水下同步定位与地图构建方法 被引量：5

7

作者 戴天 缪玲娟 邵海俊 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1384-1392,共9页

数据库辅助导航系统(DBRNS)可以校正惯性导航系统(INS)的累积误差,是自主水下潜航器的重要辅助导航手段,但DBRNS的有效运行依赖于高分辨率的基准图。为解决这一问题,提出一种基于多波束测深仪的图优化同步定位与地图构建(SLAM)方法。该... 数据库辅助导航系统(DBRNS)可以校正惯性导航系统(INS)的累积误差,是自主水下潜航器的重要辅助导航手段,但DBRNS的有效运行依赖于高分辨率的基准图。为解决这一问题,提出一种基于多波束测深仪的图优化同步定位与地图构建(SLAM)方法。该方法在通用图优化SLAM方法的前端部分增加误匹配检测模块,减少了错误闭环对结果造成的不良影响。此外,新方法将局部灰度值编码算法用于闭环检测模块以提高闭环检测的精度。基于真实海底地形图的仿真实验结果表明,相对于通用图优化SLAM方法,采用新方法对INS轨迹进行校正可以取得更高的定位精度。 展开更多

关键词 自主水下潜航器 同步定位与地图构建 多波束测深仪 惯性导航系统 误匹配检测

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基于改进自抗扰控制的AUV回收姿态控制研究

8

作者 王秋生 齐向东 +3 位作者 薛晨阳 刘丹 王永华 王景楠 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第23期93-97,共5页

针对自主水下潜航器(AUV)在近距离水下回收过程中对接姿态稳定控制的需求,在建立AUV空间运动数学模型的基础上,设计一款姿态跟踪的自抗扰控制器(ADRC),并对干扰补偿通道进行平滑低通滤波优化。通过对系统总扰动进行实时估计和补偿,实现... 针对自主水下潜航器(AUV)在近距离水下回收过程中对接姿态稳定控制的需求,在建立AUV空间运动数学模型的基础上,设计一款姿态跟踪的自抗扰控制器(ADRC),并对干扰补偿通道进行平滑低通滤波优化。通过对系统总扰动进行实时估计和补偿,实现对姿态误差的控制调整。以常值、阶跃扰动、高频正弦扰动3种波形作为预设姿态值,在Matlab/Simulink中进行仿真对比实验。结果表明,相较于传统PID控制器,该控制系统具有较快的响应速度,同时能够有效抑制外界扰动,可用于AUV回收姿态控制。 展开更多

关键词 自主水下潜航器 自抗扰控制器 PID控制器 姿态控制

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基于改进拉格朗日海洋学模型的AUV运动仿真研究

9

作者 解羽 谭小波 于立婷 《沈阳理工大学学报》 CAS 2020年第2期1-6,共6页

针对目前水下AUV局限于二维海域、运动影响因素单一而产生的目标不可达问题,在拉格朗日海洋学模型的基础上,提出适用于水下三维环境的AUV运动仿真研究。对传统的二维海域进行升维处理,同时对海洋中可能出现的水下障碍物采用人工势场法... 针对目前水下AUV局限于二维海域、运动影响因素单一而产生的目标不可达问题,在拉格朗日海洋学模型的基础上,提出适用于水下三维环境的AUV运动仿真研究。对传统的二维海域进行升维处理,同时对海洋中可能出现的水下障碍物采用人工势场法进行智能避障,为水下自组织网络路由协议设计提供重要依据。仿真结果表明,AUV实现在三维水下自组织网络的移动轨迹监测,可避开系统设置的多重模拟障碍实现智能避障功能。 展开更多

关键词 水下自主潜航器 拉格朗日海洋学模型 水下障碍物 人工势场法

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考虑信息滞后的AUV因子图多源信息融合定位算法 被引量：7

10

作者 黄紫如 柴洪洲 +3 位作者 向民志 李达 杜祯强 王栋民 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期625-631,共7页

针对自主水下潜航器(AUV)搭载的传感器易出现信息滞后的问题,在因子图优化(FGO)算法的基础上,提出考虑信息滞后的多源信息融合定位算法,削弱时延传感器测量信息产生的不良影响。首先构建AUV多源信息融合定位因子图框架,对超短基线(USBL... 针对自主水下潜航器(AUV)搭载的传感器易出现信息滞后的问题,在因子图优化(FGO)算法的基础上,提出考虑信息滞后的多源信息融合定位算法,削弱时延传感器测量信息产生的不良影响。首先构建AUV多源信息融合定位因子图框架,对超短基线(USBL)系统、多普勒测速仪(DVL)进行因子建模,以捷联惯性导航系统(SINS)为主传感器进行状态递推。接收到滞后的传感器信息时,将因子节点连接到因子图模型中对应历史时刻的状态节点,利用非线性优化理论进行状态修正与更新。最后,采集AUV在海洋航行过程中的DVL、SINS数据,利用水面GNSS数据仿真USBL位置观测信息,模拟不同的信息滞后情况进行验证。半实物仿真试验结果表明,在信息滞后1 s的情况下,所提出算法定位精度与无滞后情况相当。与曲线拟合法、丢弃数据法相比,该算法对时延误差的补偿效果更佳。 展开更多

关键词 因子图 多源信息融合 自主水下潜航器 信息滞后

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基于USBL/GPS/TCM的AUV组合导航研究 被引量：5

11

作者 王亭亭 王奥博 +2 位作者 岳才谦 董权威 田锋 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2019年第10期30-33,98,共5页

针对自主无人水下潜航器在执行任务时面临导航手段少、传统航位推算存在定位误差漂移、单一导航方式不足以满足执行水下精确任务的要求等问题,提出了一种基于超短基线水声定位系统、全球卫星定位系统和磁罗盘等传感器组合导航的方法,并... 针对自主无人水下潜航器在执行任务时面临导航手段少、传统航位推算存在定位误差漂移、单一导航方式不足以满足执行水下精确任务的要求等问题,提出了一种基于超短基线水声定位系统、全球卫星定位系统和磁罗盘等传感器组合导航的方法,并对其中涉及的坐标转换进行了详细说明。利用卡尔曼滤波对潜航器的位置进行估计,以获取控制和导航所需的位置信息及速度信息,不存在定位漂移问题,导航定位精度优于10 m,满足自主无人潜航器在水下长时间执行任务的要求。该方法在自主无人水下潜航器上进行了试验验证。 展开更多

关键词 自主无人水下潜航器 组合导航 全球定位系统 超短基线

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