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水下无人集群仿生人工侧线探测技术研究进展 被引量：7
1
作者 胡桥 刘钰 +1 位作者 赵振轶 朱子才 《水下无人系统学报》 北大核心 2019年第2期114-122,共9页
水下探测是实施海洋任务的先决条件和技术保障,也是近年来水下无人集群研究方向的技术难点和科研热点。然而,现有的声学和光学探测系统由于易受水下环境干扰因素影响,使其难以为水下无人集群提供精确的近场感知信息,也成为制约水下无人... 水下探测是实施海洋任务的先决条件和技术保障,也是近年来水下无人集群研究方向的技术难点和科研热点。然而,现有的声学和光学探测系统由于易受水下环境干扰因素影响,使其难以为水下无人集群提供精确的近场感知信息,也成为制约水下无人集群发展的技术瓶颈,因此探索水下新型探测技术十分必要。文中阐述了水下无人集群探测的特点与难点,从仿生人工侧线(ALL)阵列和信号处理两方面,综述和分析了水下无人集群仿生人工侧线探测技术的国内外研究进展,指出当前研究中存在的关键问题,包括人工侧线的感知原理、布局、微工艺,以及人工智能算法的应用,讨论了解决这些关键问题的途径。 展开更多
关键词 水下无人集群 仿生探测 人工侧线 信号处理
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无人水下航行器的智能航行控制 被引量：4
2
作者 李聪 贾红军 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第4X期4-6,共3页
水下无人航行器是探索未知水域的重要设备,但是传统水下无人航行器的智能航行控制系统,受到水域信号传播限制,造成智能控制范围较小,为此设计无人水下航行器的智能航行控制系统。使用水域深度变换器对智能控制器进行重新设计,根据水域... 水下无人航行器是探索未知水域的重要设备,但是传统水下无人航行器的智能航行控制系统,受到水域信号传播限制,造成智能控制范围较小,为此设计无人水下航行器的智能航行控制系统。使用水域深度变换器对智能控制器进行重新设计,根据水域深度变化进行不同方式的控制切换,优化PID控制器,改变水域信号传输方式,根据需求进行多传输方式的切换;使用粒子群算法对智能控制方式进行规划,对不同水域控制方式进行最优选择,实现航行智能控制系统设计。试验结果表明,设计的控制系统能在水下2 000 m内进行有效控制,比传统控制系统多出800 m的有效范围,因此本文设计系统具备极高的有效性。 展开更多
关键词 无人水下航行器 智能航行 控制系统 粒子群算法
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基于PSO-NTSMC的UUV有限时间路径跟踪控制 被引量：3
3
作者 于浩淼 刘承蔚 +1 位作者 郭晨 贾兆岩 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1939-1946,共8页
针对欠驱动水下无人航行器(UUV)的路径跟踪问题,提出一种基于粒子群优化-非奇异终端滑模(PSO-NTSMC)的路径跟踪控制策略。利用视线法和Serret-Frenet坐标系,构建直线路径跟踪制导律。引入非奇异终端滑模面,设计路径跟踪控制器,实现路径... 针对欠驱动水下无人航行器(UUV)的路径跟踪问题,提出一种基于粒子群优化-非奇异终端滑模(PSO-NTSMC)的路径跟踪控制策略。利用视线法和Serret-Frenet坐标系,构建直线路径跟踪制导律。引入非奇异终端滑模面,设计路径跟踪控制器,实现路径跟踪误差的镇定。通过引入粒子群优化算法优化控制器参数,获得更良好的控制性能。数值仿真结果表明:所设计的控制器能够在有限时间内精确地完成水平面直线路径跟踪任务,并且可以有效地克服恒定未知海流和模型参数摄动的影响。 展开更多
关键词 水下无人航行器 路径跟踪 有限时间稳定 粒子群优化 非奇异终端滑模
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基于单平台探测概率模型的水下无人集群部署规划算法 被引量：2
4
作者 生雪莉 李鹏飞 +2 位作者 郭龙祥 陆典 韩笑 《水下无人系统学报》 北大核心 2019年第2期194-199,共6页
在执行海洋环境监测、近海勘探及军事战术侦察等任务时,水下无人集群探测的探测性能取决于集群内平台的部署规划及单个平台的探测性能模型。文中基于主动声呐信息流程和海军水面舰艇模型(NISSM),引入了单平台区域探测的概率模型,提出一... 在执行海洋环境监测、近海勘探及军事战术侦察等任务时,水下无人集群探测的探测性能取决于集群内平台的部署规划及单个平台的探测性能模型。文中基于主动声呐信息流程和海军水面舰艇模型(NISSM),引入了单平台区域探测的概率模型,提出一种基于布谷鸟搜索算法,采用高斯变异算子和锦标赛选择机制的指定区域内无人平台部署规划算法,并进行了仿真验证。仿真结果表明:单平台探测概率模型能够量化地给出区域内各点的探测概率,有效反映受平台自身参数及海洋环境约束引起的平台探测信息的不确定性,且平台探测能力的衰减程度与虚警概率相关。文中的无人平台部署规划算法较布谷鸟算法性能优异、进化曲线斜率更陡、收敛速度更快,不同数量平台基于该算法部署规划后的区域有效探测覆盖率较随机部署高0.2,达0.8以上。文中的研究可对任务区域无人集群的布放提供参考。 展开更多
关键词 水下无人集群 单平台探测概率模型 无人平台部署规划算法 区域有效探测覆盖率
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基于改进粒子群算法的水下机器人路径规划研究 被引量：1
5
作者 吕诗为 朱迎谷 +2 位作者 卢倪斌 李忻阳 刘海瑞 《控制与信息技术》 2023年第6期58-64,共7页
针对水下机器人在路径规划中遇到的约束条件复杂、寻优算法性能不稳定、路径不平滑等问题,文章提出了一种基于改进粒子群算法的水下机器人路径规划方法。首先,基于函数模拟法构建水下地形及障碍物环境;其次,在优化目标设计方面,从减少... 针对水下机器人在路径规划中遇到的约束条件复杂、寻优算法性能不稳定、路径不平滑等问题,文章提出了一种基于改进粒子群算法的水下机器人路径规划方法。首先,基于函数模拟法构建水下地形及障碍物环境;其次,在优化目标设计方面,从减少能耗的角度出发,文章在传统路径长度最短的基础上,又增加了对水下机器人姿态角度变化以及转向节点位置分布均匀性的优化,以进一步适应实际情况;然后,分析了粒子群算法中惯性权重对算法性能的影响,引入了改进措施,以提高算法的寻优性能;最后,将计算出的初始路径采用B样条曲线进行平滑处理,得到最终的机器人运动规划轨迹。仿真实验结果表明,文章所提路径寻优方法相较于传统蚁群算法和粒子群算法,综合能耗分别降低了56.6%和19.3%,在求解能力和收敛性上也表现出了更优的性能。 展开更多
关键词 水下机器人 路径规划 粒子群算法 惯性权重 优化目标 路径平滑
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面向阵型保持的UUV集群绿色动态控位方法研究 被引量：2
6
作者 徐健 刘梦雄 +2 位作者 陈光佳 李娟 陈冬 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期129-139,共11页
主从式水下无人航行器(UUV)集群在执行协同观探测任务时,既需要保持在阵地部署的观探测阵型,又需要以较少的能耗完成该任务。首先,对上述过程中的UUV低能耗绿色动态控位及阵型保持需求进行了分析,并针对以上需求设计了面向主从式UUV集... 主从式水下无人航行器(UUV)集群在执行协同观探测任务时,既需要保持在阵地部署的观探测阵型,又需要以较少的能耗完成该任务。首先,对上述过程中的UUV低能耗绿色动态控位及阵型保持需求进行了分析,并针对以上需求设计了面向主从式UUV集群阵型保持的绿色动态控位策略。其次,在UUV绿色动态控位策略的主导下,对涉及到的基于粒子群寻优的全局最优推力规划及基于改进广义预测控制的实时滚动优化两种控制方案分别进行了具体的设计。仿真结果表明,相比于传统PID控制,上述控制策略及控制方法能够将控制时间由200 s缩减为60 s,在满足UUV集群协同观探测任务需求的前提下,以更低的能耗完成动态控位任务。 展开更多
关键词 无人航行器 协同阵型保持 绿色动态控位 粒子群优化 预测控制
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水下无人潜航器集群发展现状及关键技术综述 被引量：50
7
作者 张伟 王乃新 +2 位作者 魏世琳 杜雪 严浙平 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期289-297,共9页
随着水下无人潜航器技术的发展和日渐成熟,单一水下无人潜航器已不能满足需求的发展,这就使多水下无人潜航器以集群的形式互相协作执行任务成为了水下无人潜航器发展的必然趋势。本文从军事领域和民用领域两方面介绍了国外主要水下无人... 随着水下无人潜航器技术的发展和日渐成熟,单一水下无人潜航器已不能满足需求的发展,这就使多水下无人潜航器以集群的形式互相协作执行任务成为了水下无人潜航器发展的必然趋势。本文从军事领域和民用领域两方面介绍了国外主要水下无人潜航器集群项目,包括项目设立目标和发展情况;分析了水下无人潜航器集群的一些关键技术的国内外研究现状和发展趋势,主要包括集群智能控制、通信网络设计、任务规划、路径规划、编队控制和导航定位等方面;最后对水下无人潜航器集群系统发展做出展望。 展开更多
关键词 水下无人潜航器集群 集群智能 路径规划 任务规划 编队控制 通信网络 关键技术 导航定位
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基于改进鱼群算法的UUV路径跟踪控制参数整定研究 被引量：1
8
作者 杨洋 王征 +1 位作者 周帅 尹洋 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期126-132,共7页
针对优化算法在无人水下航行器的水平面路径跟踪控制器参数整定中的应用,采用夺食行为、自适应步长、带衰减因子的视野范围等方法改进人工鱼群算法,利于加快迭代后期收敛速度以及跳出局部最优值。使用改进鱼群算法对S面前向速度控制器与... 针对优化算法在无人水下航行器的水平面路径跟踪控制器参数整定中的应用,采用夺食行为、自适应步长、带衰减因子的视野范围等方法改进人工鱼群算法,利于加快迭代后期收敛速度以及跳出局部最优值。使用改进鱼群算法对S面前向速度控制器与S面艏向控制器的5个控制参数进行优化整定,同时在传统S面控制器中引入积分项,以提高控制器性能。经过仿真与试验分析,改进后的鱼群算法具有较快的收敛速度,且跳出局部最优值的能力显著增强,使用整定后参数的S面路径跟踪控制器指标较整定前降低了96%,并在水下实物试验中验证了改进鱼群算法在UUV水平面路径跟踪控制参数整定中应用的可行性与有效性。 展开更多
关键词 无人水下航行器(UUV) 路径跟踪 S面控制 人工鱼群算法 参数整定
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兼顾水面航态UUV性能和功能综合优化设计
9
作者 程占元 杨松林 +2 位作者 汪保江 施妍 蔡城岐 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第12期36-40,共5页
本文基于一种UUV艇型,对其进行改进设计,使之有效兼顾水面航态,并建立快速性、操纵性和主要功能的优化数学模型。改进优化软件,使用遗传、混沌和粒子群3种优化算法进行不同代数的优化计算,总结了3种算法的计算原理,比较各个计算代数计... 本文基于一种UUV艇型,对其进行改进设计,使之有效兼顾水面航态,并建立快速性、操纵性和主要功能的优化数学模型。改进优化软件,使用遗传、混沌和粒子群3种优化算法进行不同代数的优化计算,总结了3种算法的计算原理,比较各个计算代数计算结果的适应度函数最大值,得出最佳参数,并分析了3种算法对约束程度的满足要求。结果表明,粒子群算法相对更优,更易满足约束条件,计算结果为该艇型的水下无人艇的开发研究提供参考依据。 展开更多
关键词 水下无人艇 兼顾水面 优化算法 粒子群算法
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