AUV

摘要： 粒子滤波(PF)、扩展粒子滤波(EPF)和无迹粒子滤波(UPF)在非线性状态估计方面表现出更好的性能。分析了PF、EPF、UPF 3种算法,UPF的估计状态依赖于测量值,对历史模型信息的敏感度较低,并避免了雅可比矩阵的计算,比EPF更容易进行模型设计;EPF在计算上虽然高效,但跟踪效果不稳定。以AUV水下三维目标跟踪为背景,在高斯噪声(GN)和散粒噪声(SN)环境下,仿真比较分析了PF、EPF、UPF 3种算法的性能。仿真实验结果表明,在高斯测量噪声中,PF和UPF获得了精确的估计,EPF误差较大;在散粒测量噪声中,EPF估计值更加不稳定;当测量噪声不变时,增大目标的状态噪声,EPF的跟踪性能优于PF和UPF。

摘要： 在水声数据收集网络内,利用移动的水下自主巡航器(AUV)作为采集工具,对布置在水下的节点进行数据采集是一种节约水下传感器传输能量和延长网络生命周期的有效方式。在此背景下,文中根据不同的数据采集目标,提出了AUV轨迹规划算法。为了减少整个数据采集过程的总能量,文中依据最短路径理论搜索每一个水下传感器进行数据采集的AUV悬停点位置,基于这些被确定的悬停点位置,得到优化的AUV航行轨迹。仿真结果显示,对比基准算法,本文所提出的轨迹算法性能有明显的改善,满足能量优化需求。

摘要： 采用速度合成算法实现AUV对于运动目标的主动避碰,根据前视声纳信息探测到的障碍物距离信息、AUV的运动信息以及航迹规划信息,采用卡尔曼滤波算法预测动态障碍物运动轨迹和碰撞风险,以最小艏向变化为原则通过调整AUV的航向改变AUV前进路径实现避碰。仿真表明,AUV避碰效果理想,实时性好。

摘要： 针对研发的自主水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)回收对接中前景视场三维重建的需求以及提高导航定位精度与对接成功率,提出了一种改进的CENSUS变换与最小生成树相结合的立体匹配算法。该立体匹配算法针对水下图像弱纹理及重复纹理区域多的问题,利用图像的梯度强度及颜色信息融合作为CENSUS变换的依据计算匹配代价,结合最小生成树算法实现代价聚合,配合亚像素精化实现视差优化。实验结果表明,论文算法在Middlebury三对标准图像上的平均误差匹配率为6.02%,有效降低了误差匹配率;在AUV水下双目图像上能够得到较准确的视差图,满足三维重建的需要。

摘要： A^(*)算法广泛应用于AUV全局路径规划中,但是存在算法时间较长,搜索效率低,规划路径冗余拐点较多,路径平滑度差等问题。本文针对A^(*)算法的不足,考虑多种因素,对其做出改进。首先引入障碍物系数,同时考虑搜索节点距目标点的距离,实现评价函数的自适应调整;其次考虑AUV自身体积,改进搜索节点选取规则,避免与障碍物产生碰撞;然后划分象限,根据目标点所处位置减少算法不必要的搜索节点;最后剔除冗余拐点,改善路径平滑度。仿真实验结果表明,改进A^(*)算法大大减少搜索节点的数量,算法时间平均缩短20%以上,提高规划效率,路径长度得到一定缩短,拐点个数显著减少。改进A^(*)算法规划得到的路径更为平滑,适合AUV实际运动。

摘要： 为方便监测水质与水下鱼群活动,本研究设计了一款面向全水域实时监测的水产养殖机器鱼,并搭建了机器鱼控制系统,开展了机器鱼三维路径跟踪控制研究。在Serret-Frenet坐标系下建立了机器鱼三维空间路径跟踪误差模型,并基于LOS制导律和李雅普诺夫理论设计了一种模糊滑模控制器,最后利用Matlab仿真对本研究提出的控制算法的有效性进行验证。仿真结果表明:所设计的控制器能使机器鱼在模型参数不确定性、外部干扰未知的情况下实现三维路径跟踪控制,其控制精度和鲁棒性明显优于常规PID与滑模控制器。

摘要： 为实现AUV手柄遥控模式不增加AUV无线电通信硬件开销,且为了实现该功能模式的低成本、易实现、全透明和自定义,设计了AUV手柄遥控指令经指控台中转的AUV手柄间接遥控方案;方案硬件上以安卓手机为遥控手柄,配套遥控手柄APP软件实现手柄操作,通过手机蓝牙与指控台计算机蓝牙进行近距离点对点连接,以蓝牙无线通信实现手柄遥控指令对指控台的传输,之后指控台通过LoRa无线通信实现手柄遥控指令对AUV的无线传输;方案试验验证环节以Arduino开发板模拟指控台,结合无线蓝牙收发模块接收手机遥控手柄发来的遥控指令,实现了10米间距20 Hz数据帧蓝牙通信,结合LoRa模块进行遥控指令的无线发送,以AUV无线通信板进行LoRa接收,并对收到的遥控指令进行解析和执行,实现了1000米间距9600 bps速率的LoRa通信;最终通过点灯试验、打舵试验和推进器试验证明了该设计方案链路完整可行并应用到工程实践。

摘要： AUV是深渊观测的重要平台,万米级AUV是国际上深渊观测的研究热点。传统对于深度的测算主要依据EOS-80方法,使用压强数据进行深度估算,但由于深海中水层密度、重力加速度变化等因素影响,实际下潜深度有待进一步研究。本文以2021年青岛海洋科学与技术试点国家实验室研制的万米级AUV样机在马里亚纳海沟开展的下潜试验为例,通过AUV搭载CTD获取并分析了下潜温盐数据,并对搭载的CTD性能进行校准检验,在确保数据质量可信、CTD设备性能可靠的基础上,分别采用EOS-80传统方法及TEOS-10静压近似方法,对实际下潜深度进行了估算讨论。通过估算发现,TEOS-10静压近似方法更为精确,本次试验中AUV的最大下潜深度为9919.0 m,置信范围为9908.9~9929.0 m,可为万米无人深潜器下潜深度科学测算提供一定参考。

摘要： AUV系统运动模型是进行导航和控制的前提。针对六自由度欠驱动AUV系统,首先建立AUV系统数学坐标模型,并对体坐标系和大地坐标系下的运动方程进行转换;然后将AUV系统视为刚体,各种水动力、阻力、浮力、推进力和环境干扰等视为外力,建立运动学模型;接着根据动量和动量矩推导出系统的动力学方程;最后对建立的系统模型在姿态、航向速度和深度等方面进行控制,验证所建立模型的正确性和实用性。

摘要： 针对传统基于行为的控制体系结构在解决AUV局部路径修复问题时,AUV整体行为容易出现不可接受的缺陷等不足,设计一种新的行为融合-区间优化(IVP)方法。首先将路径规划任务划分为路径点跟踪行为、实时避障行为等多个具体的行为,结合环境约束,将AUV控制决策选择视为一个多目标优化问题,然后利用IVP模型进行行为的协调,最后基于MOOS-IVP体系以静态目标周围的环绕式路径点跟踪进行了仿真分析,结果表明IVP模型在解决决策空间随决策变量增加呈指数增长的同时,能够实时避障并保证了结果的最优化。

摘要： 针对AUV的动力定位中的波浪干扰问题,基于无源性原理设计了一种鲁棒非线性状态观测器。观测器可以从包含高频运动信号、低频运动信号以及传感器噪声信号的AUV综合运动信号中估计出低频运动信号以及环境扰动作用力。该观测器克服了传统的线性化Kalman滤波器的缺陷,针对AUV非线性模型进行观测器设计,用李亚普诺夫稳定性定理证明了观测器的全局收敛性,仿真验证了观测器。

摘要： 针对AUV的动力定位中的波浪干扰问题,基于无源性原理设计了一种鲁棒非线性状态观测器。观测器可以从包含高频运动信号、低频运动信号以及传感器噪声信号的AUV综合运动信号中估计出低频运动信号以及环境扰动作用力。该观测器克服了传统的线性化Kalman滤波器的缺陷,针对AUV非线性模型进行观测器设计,用李亚普诺夫稳定性定理证明了观测器的全局收敛性,仿真验证了观测器。

摘要： 针对AUV的动力定位中的波浪干扰问题,基于无源性原理设计了一种鲁棒非线性状态观测器。观测器可以从包含高频运动信号、低频运动信号以及传感器噪声信号的AUV综合运动信号中估计出低频运动信号以及环境扰动作用力。该观测器克服了传统的线性化Kalman滤波器的缺陷,针对AUV非线性模型进行观测器设计,用李亚普诺夫稳定性定理证明了观测器的全局收敛性,仿真验证了观测器。

摘要： 针对AUV的动力定位中的波浪干扰问题,基于无源性原理设计了一种鲁棒非线性状态观测器。观测器可以从包含高频运动信号、低频运动信号以及传感器噪声信号的AUV综合运动信号中估计出低频运动信号以及环境扰动作用力。该观测器克服了传统的线性化Kalman滤波器的缺陷,针对AUV非线性模型进行观测器设计,用李亚普诺夫稳定性定理证明了观测器的全局收敛性,仿真验证了观测器。

摘要： 本文根据近海油田工程安全的技术需求,提出了水下机器人在海洋石油工程安全方面的若干应用领域:水面救助机器人在安全救助方面的应用,AUV在管线安全检查中的应用,自走式海缆埋设机在海缆防护中应用,以及ROV在导管架安全检测和海生物清理作业中的应用.分析了各种应用的可行性、存在的问题及关键技术,介绍了国内现阶段的技术储备,同时提出了对关键技术和装备进行攻关、研究的建议.

摘要： 本文根据近海油田工程安全的技术需求,提出了水下机器人在海洋石油工程安全方面的若干应用领域:水面救助机器人在安全救助方面的应用,AUV在管线安全检查中的应用,自走式海缆埋设机在海缆防护中应用,以及ROV在导管架安全检测和海生物清理作业中的应用.分析了各种应用的可行性、存在的问题及关键技术,介绍了国内现阶段的技术储备,同时提出了对关键技术和装备进行攻关、研究的建议.

摘要： 本文根据近海油田工程安全的技术需求,提出了水下机器人在海洋石油工程安全方面的若干应用领域:水面救助机器人在安全救助方面的应用,AUV在管线安全检查中的应用,自走式海缆埋设机在海缆防护中应用,以及ROV在导管架安全检测和海生物清理作业中的应用.分析了各种应用的可行性、存在的问题及关键技术,介绍了国内现阶段的技术储备,同时提出了对关键技术和装备进行攻关、研究的建议.

摘要： 本文根据近海油田工程安全的技术需求,提出了水下机器人在海洋石油工程安全方面的若干应用领域:水面救助机器人在安全救助方面的应用,AUV在管线安全检查中的应用,自走式海缆埋设机在海缆防护中应用,以及ROV在导管架安全检测和海生物清理作业中的应用.分析了各种应用的可行性、存在的问题及关键技术,介绍了国内现阶段的技术储备,同时提出了对关键技术和装备进行攻关、研究的建议.

摘要： 本文根据近海油田工程安全的技术需求,提出了水下机器人在海洋石油工程安全方面的若干应用领域:水面救助机器人在安全救助方面的应用,AUV在管线安全检查中的应用,自走式海缆埋设机在海缆防护中应用,以及ROV在导管架安全检测和海生物清理作业中的应用.分析了各种应用的可行性、存在的问题及关键技术,介绍了国内现阶段的技术储备,同时提出了对关键技术和装备进行攻关、研究的建议.

摘要： 本文根据近海油田工程安全的技术需求,提出了水下机器人在海洋石油工程安全方面的若干应用领域:水面救助机器人在安全救助方面的应用,AUV在管线安全检查中的应用,自走式海缆埋设机在海缆防护中应用,以及ROV在导管架安全检测和海生物清理作业中的应用.分析了各种应用的可行性、存在的问题及关键技术,介绍了国内现阶段的技术储备,同时提出了对关键技术和装备进行攻关、研究的建议.

摘要： 本发明提供了一种AUV保形支撑式驻留装置，涉及水下监测设备技术领域，包括：驻留装置本体，驻留装置本体包括第一驱动装置和支脚，支脚连接于第一驱动装置的自由端；处于驻留工位时的支脚凸出于壳体的最外侧外壁并用于插设于水底或海底；处于航行工位时的驻留装置本体未凸出于驻留装置本体的安装部或驻留装置本体与AUV的头部之间的壳体的最外侧外壁；本发明还提供了一种AUV，包括若干个如上所述的AUV保形支撑式驻留装置和壳体，驻留装置本体沿着壳体的长度方向设置于壳体上；本发明提供的AUV保形支撑式驻留装置及AUV能够实现驻留AUV的同时不会增大AUV航行状态下所受的阻力。

摘要： AUV水下停靠坞和基于浮标与AUV的海洋环境观测平台，所述停靠坞包括一个柱形框架，框架一端封堵，框架上设有止动装置和一对夹紧装置，中部上方设有坞站基座，封堵端中心设有行程开关；止动装置包括止动电机、凸轮，内含弹簧和止动柱的套筒。与停靠坞配套的AUV，侧面设有一段弧形凹槽，其中有径向凹槽。带有AUV水下停靠坞的浮标是在浮标体底部安装停靠坞。基于大型锚定浮标与AUV的海洋环境观测平台则包括浮标体、停靠坞和AUV。利用本发明不仅极大拓展了深远海浮标观测能力，克服了AUV能源补给、数据通信等难题，而且依靠安全可靠的大型浮标使得AUV可以躲避恶劣海洋天气可能造成的损害，可实现长期动静结合的海洋环境观测。

摘要： 本发明公开了一种用于对AUV的回收和吊装过程进行实时监控的AUV回收平台，包括：设置在AUV回收装置上用于实时监测AUV的运动方向信息的采集模块；设置在AUV回收装置内、采用声学引导原理和光学引导原理引导AUV平稳进入AUV回收装置内的出入舱引导模块；接收所述采集模块和出入舱引导模块传送的数据信息的控制舱，所述控制舱设置在AUV回收装置内、用于控制AUV回收装置的运动状态以及AUV的回收过程；设置在吊装系统内用于对AUV回收装置的起吊、下放以及对回收AUV的过程进行实时监控的吊装操作终端，所述控制舱与吊装操作终端数据通信；接收所述吊装操作终端和控制舱传送的吊装过程数据信息的回收总控制终端。

摘要： 本发明提供一种特殊浮力均衡装置辅助AUV艏部坐底的结构与方法，由蓄电池、深度计、组合天线、浮力调节系统、综合采集与控制系统、测高声纳以及艏部加固结构模块组成；其中浮力调节系统由艏耐压油箱、艉耐压油箱、油囊、阀门组件、电机以及油泵组成，综合采集与控制系统由控制器、惯性导航系统、无线电台以及北斗卫星定位系统组成，可以根据AUV姿态变化调整浮力调节系统并规划下潜轨迹；组合天线由无线电天线、北斗接收天线和升降机构组成，在保证艏部呈流体型结构的前提下，将艏部底部设计成平面，便于坐底时与海底地形的接触，同时对艏部进行结构加固。

摘要： 一种可携带AUV的穿冰探测器，包括穿冰探测器和AUV，穿冰探测器包括冰锚、尾舱、用于从其侧面进行AUV布放和回收的AUV收纳舱、传感器舱、热融钻头；AUV收纳舱的侧面设有上下对开结构的AUV收纳舱舱门，AUV收纳舱内设有用于与AUV对接锁定的第一对接口；AUV的腹部设有用于与第一对接口对接的第二对接口，第二对接口是一内凹结构，内凹结构的内壁顶部布置有用于视觉识别第一对接口并在AUV对接时进行导引的水下低光照摄像头；传感器舱的侧面设置有能直线移动的传感器舱舱门，传感器舱舱门固定在传感器布放直线电机的侧面，传感器布放直线电机与驱动其直线移动的传感器舱舱门直线电机的推杆连接，传感器布放直线电机的推杆上连接有用于安装传感器组的连接架。

摘要： 本发明公开了一种双主AUV切换的AUV集群大水深作业的协同导航定位方法，依次进行AUV集群初始化，AUV集群协同下潜，AUV集群任务作业，AUV集群的定期卫导校准以及AUV集群的定期卫导校准的操作，能够解决现有技术中AUV大水深下潜产生较大初始定位误差、水下长时间作业过程中须频繁出水进行GPS校准的技术问题。

摘要： 本发明提供了一种AUV保形支撑式驻留装置，涉及水下监测设备技术领域，包括：驻留装置本体，驻留装置本体包括第一驱动装置和支脚，支脚连接于第一驱动装置的自由端；处于驻留工位时的支脚凸出于壳体的最外侧外壁并用于插设于水底或海底；处于航行工位时的驻留装置本体未凸出于驻留装置本体的安装部或驻留装置本体与AUV的头部之间的壳体的最外侧外壁；本发明还提供了一种AUV，包括若干个如上所述的AUV保形支撑式驻留装置和壳体，驻留装置本体沿着壳体的长度方向设置于壳体上；本发明提供的AUV保形支撑式驻留装置及AUV能够实现驻留AUV的同时不会增大AUV航行状态下所受的阻力。

摘要： 本发明公开了一种用于对AUV的回收和吊装过程进行实时监控的AUV回收平台，包括：设置在AUV回收装置上用于实时监测AUV的运动方向信息的采集模块；设置在AUV回收装置内、采用声学引导原理和光学引导原理引导AUV平稳进入AUV回收装置内的出入舱引导模块；接收所述采集模块和出入舱引导模块传送的数据信息的控制舱，所述控制舱设置在AUV回收装置内、用于控制AUV回收装置的运动状态以及AUV的回收过程；设置在吊装系统内用于对AUV回收装置的起吊、下放以及对回收AUV的过程进行实时监控的吊装操作终端，所述控制舱与吊装操作终端数据通信；接收所述吊装操作终端和控制舱传送的吊装过程数据信息的回收总控制终端。

摘要： AUV水下停靠坞和基于浮标与AUV的海洋环境观测平台，所述停靠坞包括一个柱形框架，框架一端封堵，框架上设有止动装置和一对夹紧装置，中部上方设有坞站基座，封堵端中心设有行程开关；止动装置包括止动电机、凸轮，内含弹簧和止动柱的套筒。与停靠坞配套的AUV，侧面设有一段弧形凹槽，其中有径向凹槽。带有AUV水下停靠坞的浮标是在浮标体底部安装停靠坞。基于大型锚定浮标与AUV的海洋环境观测平台则包括浮标体、停靠坞和AUV。利用本发明不仅极大拓展了深远海浮标观测能力，克服了AUV能源补给、数据通信等难题，而且依靠安全可靠的大型浮标使得AUV可以躲避恶劣海洋天气可能造成的损害，可实现长期动静结合的海洋环境观测。

摘要： 本实用新型属水中兵器与海洋工程技术领域，具体涉及一种应用于水下自主航行器AUV推进系统的水密电机及该水下自主航行器AUV推进系统，该水密电机包括电机转轴、电机定子、电机壳体、电机前端盖及电机后端盖，其对应的水下自主航行器AUV推进系统包括水密电机、推进螺旋桨及导流罩，水密电机安装在自主航行器壳体前端，推进螺旋桨安装在水密电机前端；导流罩固定于所述水密电机外围，导流罩与所述航行器壳体之间形成水密封闭空间。本实用新型用于解决水下自主航行器AUV推进系统中水密电机的设计及使用问题，可实现推进电机完全水密并具备推力特性，应用中完全实现水密，并使用了阶梯压降动密封技术，应用于类似的推进系统电机设计场合。