考虑几何约束的AUV回收路径规划 被引量：13

1

作者 李晔 姜言清 +2 位作者 张国成 李一鸣 陈鹏云 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期478-485,共8页

结合3次B样条的曲率连续特性和遗传算法的全局搜索特性,提出了一种适合欠驱动AUV(自治水下机器人)的回收路径规划方法.算法给出连接始末位置的光滑3维路径,适用于AUV回收的归航阶段,能够保证AUV以合适的姿态进行后续的导引对接.首先,分... 结合3次B样条的曲率连续特性和遗传算法的全局搜索特性,提出了一种适合欠驱动AUV(自治水下机器人)的回收路径规划方法.算法给出连接始末位置的光滑3维路径,适用于AUV回收的归航阶段,能够保证AUV以合适的姿态进行后续的导引对接.首先,分析了AUV的欠驱动特性带来的几何约束问题,包括任务终端约束和运动约束.其次,根据B样条曲线的特性确定通过选取控制点序列来给出3维路径曲线的思路.第一步采用样板的方式确定一部分控制点使曲线满足终端约束条件,第二步将AUV的回转和升沉运动约束写入遗传算法,通过对解空间的启发式自适应搜索确定中间控制点,两部分控制点所决定的曲线满足所有的几何约束条件.最后,针对路径的生成和跟踪,设计了半物理动力学仿真试验,从几何的角度对比AUV航迹和路径.结果显示,路径与AUV的运动能力具有很好的匹配特性,能够保证跟踪结束时AUV的位置和姿态满足导引对接阶段的要求. 展开更多

关键词 路径规划 欠驱动AUV 水下回收 遗传算法 B样条

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AUV归航和坐落式对接的半物理仿真 被引量：6

2

作者 李晔 何佳雨 +1 位作者 姜言清 安力 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期119-128,共10页

为解决现有仿真系统忽略海流干扰,不能直观反映模型实时运动状态的问题,设计了一套以3维视景方式呈现的半物理仿真系统,以直观地反映归航过程中、以及以类似直升机坐落方式进行对接回收的过程中AUV(自主式水下机器人)的运动状态.利用Mul... 为解决现有仿真系统忽略海流干扰,不能直观反映模型实时运动状态的问题,设计了一套以3维视景方式呈现的半物理仿真系统,以直观地反映归航过程中、以及以类似直升机坐落方式进行对接回收的过程中AUV(自主式水下机器人)的运动状态.利用Multigen Creator软件对AUV和水下地形环境建模,通过Visual C++调用Vega的仿真界面库实现视景仿真;运动控制部分基于B样条理论设计归航时的全局路径规划方法,通过遗传算法搜索满足欠驱动约束的全局路径;利用制导控制和执行控制分层结构设计路径跟踪控制器,其中PID(比例-积分-微分)制导律能依据海流信息自适应调整参考姿态角,S面控制律能针对状态信息和参考姿态角实现稳定、快速、准确的响应.基于试验平台,模拟了AUV从释放位置出发、跟踪所计算出的全局路径从而完成自主归航最终实现坐落式对接的全过程.结果表明:海流在归航阶段对AUV的归航路径跟踪偏差量影响较小,在坐落式对接阶段当海流与AUV艏向相对角度较大时其影响较大,甚至使回收失败.所设计的半物理仿真系统可在海流影响下规划合理的AUV归航路径以完成回收,并实时直观地反映整个过程. 展开更多

关键词 自主式水下机器人 半物理仿真 路径规划 水下回收

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水下特种运载器水下回收方式 被引量：6

3

作者 吴泽伟 吴晓锋 杜虎 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2016年第2期28-31,共4页

回收问题是水下特种运载器研究的关键问题之一。目前,回收水下特种运载器主要通过水面回收和水下回收两种途径,针对水下特种运载器水下回收途径,研究了利用鱼雷发射管回收、导弹发射管回收、水下驮带回收、水下专用对接器回收等几种水... 回收问题是水下特种运载器研究的关键问题之一。目前,回收水下特种运载器主要通过水面回收和水下回收两种途径,针对水下特种运载器水下回收途径,研究了利用鱼雷发射管回收、导弹发射管回收、水下驮带回收、水下专用对接器回收等几种水下回收方式的概念、原理和实现途径,并对比分析了上述几种回收方式各自的优势及缺点。 展开更多

关键词 水下特种运载器 水下回收 母艇

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欠驱动自主水下航行器移动式回收控制及视景仿真 被引量：1

4

作者 谢天奇 李晔 +3 位作者 姜言清 庞硕 张文君 徐雪峰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1501-1509,共9页

为解决欠驱动自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)移动式回收控制问题以及无法直观展示移动式回收过程的情况,本文设计了一套半物理仿真系统并通过视景仿真模块实时显示AUV与移动式回收装置在虚拟海洋环境中的位姿变化... 为解决欠驱动自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)移动式回收控制问题以及无法直观展示移动式回收过程的情况,本文设计了一套半物理仿真系统并通过视景仿真模块实时显示AUV与移动式回收装置在虚拟海洋环境中的位姿变化。首先介绍了移动式回收任务的流程;然后设计了一种新的前向速度导引律,并利用基于AUV模型的轨迹跟踪控制方法计算控制指令;最后搭建了半物理仿真系统且由视景仿真界面实时展示移动式回收装置与AUV的位置与姿态信息。仿真结果表明:当AUV由不同位置出发时基于模型的轨迹跟踪控制方法都能控制AUV顺利地靠近移动式回收装置、安全稳定地完成移动式回收任务。 展开更多

关键词 自主水下航行器 欠驱动AUV 轨迹跟踪控制 半物理仿真 视景仿真 移动式回收 水下回收

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基于先验信息的光照鲁棒性水下视觉定位方法

5

作者 王嘉 关夏威 +1 位作者 付少波 马哲松 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第10期98-101,共4页

本文提出一种结合声学和光学定位手段的UUV水下回收方法,并重点对视觉定位进行研究。针对光照剧烈变化情况下视觉定位稳定性差的问题,设计一种基于先验信息的目标轮廓提取算法,充分利用环境亮度信息和合作目标的物理属性,通过筛选兴趣区... 本文提出一种结合声学和光学定位手段的UUV水下回收方法,并重点对视觉定位进行研究。针对光照剧烈变化情况下视觉定位稳定性差的问题,设计一种基于先验信息的目标轮廓提取算法,充分利用环境亮度信息和合作目标的物理属性,通过筛选兴趣区(ROI)、动态阈值等方法,有效解决图像背景亮度过高或亮度不均衡导致的目标漏检、误检等问题,提升对目标轮廓的分割精度,从而优化目标图像坐标及空间坐标的计算准度。在湖验中应用该算法,实现全天时、全天候对UUV目标的可靠检测与准确定位,验证了该算法对环境亮度变化的鲁棒性。 展开更多

关键词 水下回收 视觉定位 先验信息 目标轮廓 环境光照

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水下特种运载器水下回收技术研究 被引量：4

6

作者 吴泽伟 郭小明 +1 位作者 殷卫兵 黄炳越 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第2期140-143,共4页

水下特种运载器回收主要采取水面回收和水下回收2种途径。本文针对水下回收途径,分析几种具有应用前景的水下特种运载器的水下回收方法,并重点研究实现水下回收需要解决同步运动控制、对接控制、扰动处理等几个关键技术问题。

关键词 水下特种运载器 水下回收 母艇

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UUV水下回收中的视觉和短基线定位融合 被引量：4

7

作者 黎南 湛鑫 +1 位作者 陈涛 严浙平 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2013年第2期156-161,共6页

为了使UUV在水下坞舱回收过程中利用视觉和短基线(short baseline-SBL)进行导引定位,提出了一种视觉和短基线的自适应融合定位方法,以提高导引定位的精度.介绍了短基线定位和视觉定位2种定位系统及其工作原理,以及定位数据的野值剔除和... 为了使UUV在水下坞舱回收过程中利用视觉和短基线(short baseline-SBL)进行导引定位,提出了一种视觉和短基线的自适应融合定位方法,以提高导引定位的精度.介绍了短基线定位和视觉定位2种定位系统及其工作原理,以及定位数据的野值剔除和去噪方法.野值剔除采用了一种基于数据变化率的自适应在线野值剔除方法,数据去噪采用了软阈值小波滤波方法.针对传统卡尔曼滤波进行数据融合时先验知识不足的缺点,提出了一种基于模糊逻辑的在线自适应卡尔曼滤波融合方法.通过获取的实时测量数据,实时调整噪声的协方差矩阵来融合2种定位数据.水下回收水池试验结果表明,定位传感器的绝大部分野值被剔除且去噪效果明显,视觉和短基线融合后的定位精度有很大提高,证明了所提方法的有效性. 展开更多

关键词 UUV 水下回收 视觉定位 短基线定位 数据融合

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UUV回收中的单目视觉定位系统研究

8

作者 孟德涛 李雪如 +1 位作者 刘明 孟凡文 《中国高新科技》 2023年第18期14-16,共3页

近年来,无人水下航行器(UUV)在军用和民用领域的价值越来越突出。在近距离阶段内,如何准确、高效地回收UUV是当前的研究热点。文章针对UUV的水下驮载回收方式,采用特殊的引导光源阵列作为UUV回收的导引目标,提出基于单目视觉的定位方法... 近年来,无人水下航行器(UUV)在军用和民用领域的价值越来越突出。在近距离阶段内,如何准确、高效地回收UUV是当前的研究热点。文章针对UUV的水下驮载回收方式,采用特殊的引导光源阵列作为UUV回收的导引目标,提出基于单目视觉的定位方法,得到目标的世界坐标,进一步得出UUV相对四自由度的位姿信息,为进一步UUV的精准回收对接提供前期保障。 展开更多

关键词 UUV 水下回收 单目视觉

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基于卷积神经网络目标跟踪的AUV回收视觉导引算法 被引量：2

9

作者 韩泽凯 朱兴华 +2 位作者 韩晓军 孙凯 刘肖宇 《水下无人系统学报》 2022年第6期801-808,共8页

水下自主对接回收技术是解决自主水下航行器(AUV)能源与信息传输问题,增强无人系统水下探测、隐蔽能力的主要手段。文中针对真实环境笼式水下基站回收设计水下视觉信标导引方案,提出一种改进的基于神经网络的检测-跟踪回收视觉导引算法... 水下自主对接回收技术是解决自主水下航行器(AUV)能源与信息传输问题,增强无人系统水下探测、隐蔽能力的主要手段。文中针对真实环境笼式水下基站回收设计水下视觉信标导引方案,提出一种改进的基于神经网络的检测-跟踪回收视觉导引算法:首先利用水下基站数据集训练卷积神经网络,进行目标检测;随后利用改进跟踪算法结合位姿空间信息实现鲁棒跟踪;最后通过改进Pn P-P3P位姿估计框架解决大偏移量下可观测信标灯数量过少的问题,有效扩展水下视觉导引作业空间,并通过作业空间仿真验证了灯阵设计与算法的有效性,提出了相关有效作业空间指标。水池光学导引实验以及在湖上真实环境下结合超短基线进行的声光联合导引实验,验证了改进检测-跟踪框架在工程上的可行性。 展开更多

关键词 自主水下航行器 水下回收 视觉导引 卷积神经网络 位姿估计

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航行器水下充气正浮力建立时间研究

10

作者 孙元 王广平 +1 位作者 李春雨 王雪峰 《水下无人系统学报》 2022年第4期514-518,共5页

为了提高航行器水下回收的安全性,航行器设计停车深度需与上浮装置充气时间相匹配。目前针对航行器上浮装置水下充气时间的研究成果不具有普遍性,不适用于不同结构形式的浮囊与充气管路。由于上浮装置充气管路不适合采用传统方法测试管... 为了提高航行器水下回收的安全性,航行器设计停车深度需与上浮装置充气时间相匹配。目前针对航行器上浮装置水下充气时间的研究成果不具有普遍性,不适用于不同结构形式的浮囊与充气管路。由于上浮装置充气管路不适合采用传统方法测试管路流量系数,文中重新设计了管路流量系数测试方法,测得充气管路的流量系数,并采用定积绝热放气条件下充气时间计算模型计算上浮装置充气时间,计算结果与试验数据吻合较好。研究结果可为航行器航深设计及停车流程提供参考。 展开更多

关键词 水下航行器 流量系数 水下回收 测试方法

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AUV水声导引定位回收技术研究

11

作者 赵海斌 《科技信息》 2011年第23期44-45,共2页

针对AUV回收过程中定位不准问题,文章提出了一种基于短基线水声定位的方法,通过水声导引将远距离的AUV导引到回收平台,实现对AUV的回收。水池试验结果表明,该方法能够有效提高AUV水下回收的准确度,从而较理想实现AUV的水下回收。

关键词 AUV 短基线 水声定位 水下回收

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SUBOFF潜艇回收AUV流场的数值计算

12

作者 陈科 杜度 +2 位作者 许钧鑫 刘瑞杰 郭峰 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第z1期68-75,共8页

由于水下远距离传递信息困难,以及受自身携带能源的限制,水下无人航行器(AUV)需要通过母船回收进行能源补充与信息传递.为研究AUV水下回收时的复杂流场,本文基于STAR-CCM+软件,采用重叠网格技术对于潜艇回收AUV时的流场进行研究,分析了... 由于水下远距离传递信息困难,以及受自身携带能源的限制,水下无人航行器(AUV)需要通过母船回收进行能源补充与信息传递.为研究AUV水下回收时的复杂流场,本文基于STAR-CCM+软件,采用重叠网格技术对于潜艇回收AUV时的流场进行研究,分析了AUV在回收过程中受到的压力、流场中的漩涡和速度分布等水动力性能,为水下回收AUV提供了有益的参考. 展开更多

关键词 AUV 重叠网格 水下回收 CFD SUBOFF

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“探索者”号无缆水下机器人水下回收系统的设计与应用 被引量：9

13

作者 于开洋 徐凤安 +1 位作者 王棣棠 杨雷 《机器人》 EI CSCD 北大核心 1996年第3期179-184,192,共7页

本文详细介绍了"探索者"号无缆水下机器人水下回收系统的设计思想及电控系统的实现方法.本系统分为水上水下两部分.ROV式潜水平台型回收器,可在水下灵活运动,并可定向、定深.依靠电视跟踪技术和声纳定位技术实现回收器与水下... 本文详细介绍了"探索者"号无缆水下机器人水下回收系统的设计思想及电控系统的实现方法.本系统分为水上水下两部分.ROV式潜水平台型回收器,可在水下灵活运动,并可定向、定深.依靠电视跟踪技术和声纳定位技术实现回收器与水下机器人的对接. 展开更多

关键词 无缆水下机器人 机器人 水下回收系统 潜水器

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基于改进的复合自适应遗传算法的UUV水下回收路径规划 被引量：6

14

作者 赵鹏程 宋保维 +1 位作者 毛昭勇 丁文俊 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2598-2608,共11页

传统遗传算法的变异操作会简单随机产生新的路径,对算法进化性能有不利影响,使算法易陷入局部最优的陷阱;遗传算法常配合栅格法进行路径规划,所得的最优路径并非无人水下航行器(UUV)回收路径规划可获得的最短路径,并存在UUV机动性能可... 传统遗传算法的变异操作会简单随机产生新的路径,对算法进化性能有不利影响,使算法易陷入局部最优的陷阱;遗传算法常配合栅格法进行路径规划,所得的最优路径并非无人水下航行器(UUV)回收路径规划可获得的最短路径,并存在UUV机动性能可能与最优路径冲突的问题。为此,设计一种具有UUV机动性约束条件的改进遗传算法,提出环境复杂度的概念用于分析机动性约束的具体取值,使路径规划适配于UUV的机动性,使算法结果更具实用性;提出复合自适应变异策略,控制变异的个体在迭代过程中发生自适应的进化;当一定迭代数内种群进化停滞时,引导最优个体进行双阶段自适应变异,从而使最优路径趋近全局近似最优解,有效提高算法的收敛速度。基于MATLAB软件的算法对比仿真结果表明一般复杂水域和复杂水域环境下,改进的复合自适应遗传算法生成的最优路径相比于遗传算法和自适应遗传算法的最优路径更加平滑,路径长度更低,可见改进的复合自适应遗传算法在路径规划上收敛性能和寻优能力更优,更具有可行性和优越性。 展开更多

关键词 水下回收UUV 路径规划 改进遗传算法 环境复杂度 机动性约束条件 复合自适应变异策略

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基于模糊事故树的水下井口回收风险分析 被引量：1

15

作者 刘书杰 黄熠 +3 位作者 孟文波 黄亮 李磊 付光明 《石油钻采工艺》 CAS 北大核心 2023年第2期251-258,共8页

水下井口系统回收过程中操作风险较高,易发生回收工具失效、操作失误等风险事件,进而导致水下井口回收失败。结合水下井口系统回收操作流程和专家现场经验,梳理导致水下井口系统回收失效的基本事件,基于基本事件和逻辑关系建立以水下井... 水下井口系统回收过程中操作风险较高,易发生回收工具失效、操作失误等风险事件,进而导致水下井口回收失败。结合水下井口系统回收操作流程和专家现场经验,梳理导致水下井口系统回收失效的基本事件,基于基本事件和逻辑关系建立以水下井口系统回收失效为顶事件的事故树;通过引入专家评价机制,对基本事件的发生概率进行语言评价;利用模糊数学算法将专家对基本事件的语言评价转换为基本事件发生的概率;基于基本事件概率的敏感性分析识别水下井口系统回收过程中的高风险因素。结果表明,表层套管与导管回收刀片损坏失效概率最大,此外割刀卡死、刀片损坏、切割位置不准、人为操作失误对水下井口系统回收失效的影响也较大,需要针对上述因素提出相应的预防和改进措施,研究结果可以为水下井口系统的安全回收提供重要参考。 展开更多

关键词 水下井口回收 模糊事故树 风险分析

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基于对线控位策略的UUV回收运动控制研究 被引量：4

16

作者 张伟 徐达 +2 位作者 王南南 李滋 严浙平 《船舶工程》 北大核心 2013年第5期64-67,104,共5页

研究了水下坞舱回收无人水下航行器(UUV)过程中的运动控制问题,详细介绍了坞舱搭载回收UUV的原理,建立了UUV回收中的数学模型。提出了一种基于对线控位策略的回收方法,通过一个双参考点的定位控制来实现UUV的回收。设计了UUV回收的位置... 研究了水下坞舱回收无人水下航行器(UUV)过程中的运动控制问题,详细介绍了坞舱搭载回收UUV的原理,建立了UUV回收中的数学模型。提出了一种基于对线控位策略的回收方法,通过一个双参考点的定位控制来实现UUV的回收。设计了UUV回收的位置和姿态的灰色预测PID控制器,以减小UUV回收控制中的超调量和调整时间。仿真验证结果表明了对线控位策略对于坞舱回收UUV是可行的,所设计的灰色预测PID控制器可以实现UUV回收的精确控制。 展开更多

关键词 无人水下航行器 水下坞舱回收 对线控位 灰色预测PID控制

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水下无人航行器回收技术研究 被引量：3

17

作者 杨咚 《科技广场》 2013年第5期177-182,共6页

本文阐述了水下UUV对接回收的几种方式,以及这些对接回收方式的优缺点。分析了影响水下UUV对接回收技术的力学、控制以及导航等关键技术难题和相应的解决思路,探讨了水下UUV对接回收技术的发展趋势。

关键词 UUV 水下对接回收 力学 控制 导航

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