国家自然科学基金(E09100250979017)
- 作品数：21 被引量：142H指数：6
- 相关作者：王宏健李娟边信黔王晶徐金龙更多>>
- 相关机构：哈尔滨工程大学北华大学北京空间机电研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家教育部博士点基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术交通运输工程兵器科学与技术理学更多>>
- 基于强跟踪CKF的无人水下航行器SLAM被引量：15
- 2013年
- 针对基于容积卡尔曼滤波(CKF)的无人水下航行器(UUV)同步定位与地图构建(SLAM)存在对模型参数变化的鲁棒性差、收敛速度慢、对突变状态跟踪能力低等问题,通过在CKF中引入渐消因子和弱化因子,提出了一种基于强跟踪CKF(STCKF)的SLAM算法(STCKF-SLAM)。首先建立UUV的运动模型、特征模型、测距声呐模型,然后基于霍夫变换从多测距声呐测量数据中提取堤岸线特征,最终采用STCKF实现了UUV的同步定位与地图构建。基于UUV海试数据的仿真实验结果表明:相比CKF-SLAM算法,STCKF-SLAM算法保持了对突变状态的强跟踪能力,且均方根误差降低了13%,提高了SLAM系统的精确性,可应用于UUV长航时水下隐蔽作业。
- 王宏健傅桂霞李娟李村
- 关键词：无人水下航行器同步定位与地图构建霍夫变换
- 基于距离聚类的圆柱类实体路标特征提取算法被引量：6
- 2013年
- 针对移动机器人激光扫描仪探测定位算法计算量大,实际应用受限,提出了基于距离聚类的圆柱类环境特征提取算法。通过数据预处理,滤除噪声干扰等无效数据;通过距离聚类的区域分割,将有用的激光测距数据分类为归属于各个环境路标特征点的数据子集,并去掉各类不合理特征点;通过几何计算进行参数拟合,提取出圆柱类实体路标的中心位置及其直径。仿真结果表明:该算法能够有效滤除噪声干扰,实现准确的路标特征提取。
- 曲丽萍王宏健边信黔
- 关键词：移动机器人激光测距机器人定位地图构建特征提取
- 船舶轨迹跟踪半全局一致指数稳定观测控制器被引量：5
- 2013年
- 针对仅位置和艏向可测量的动力定位船舶非线性输出反馈轨迹跟踪问题,在大地坐标系中,建立同时包含科里奥力向心力和非线性阻尼的非线性船舶操纵性模型.基于一种具有半全局一致指数稳定性的非线性观测器,提出船舶轨迹跟踪非线性Backstepping观测控制器,并应用Lyapunov方法证明该观测控制器具有半全局一致指数稳定性.理论分析和仿真结果均表明,通过调整控制器增益,系统误差指数收敛到零.
- 付明玉张爱华徐金龙
- AUV的精确航迹跟踪系统的鲁棒控制被引量：4
- 2013年
- 为了解决外界海洋环境干扰下水下无人航行器(AUV)的精确航迹跟踪控制问题,针对欠驱动AUV动力学运动模型不确定性,将三维航迹跟踪控制分解为水平面和垂直面跟踪控制问题,分别建立了AUV水平面和垂直面动力学模型,在设计模型时考虑了线性近似产生的误差、不确定性和外界干扰的影响,根据鲁棒H∞控制理论设计了航向控制器和纵倾控制器.仿真结果表明,系统存在外界海流情况下,AUV能够克服外界干扰海流的影响运动到设定航迹上,跟踪误差收敛于0,控制效果良好.文中所设计的鲁棒H∞控制器能够有效克服外界干扰的影响,较精确的实现了航迹跟踪.
- 李娟边信黔熊华胜王宏健
- 关键词：鲁棒H∞控制
- 具有通信约束的多UUV协调路径跟踪控制被引量：4
- 2011年
- 针对多UUV间通过水声通信进行交互信息时存在时延的问题,研究了在通信时滞下多UUV沿多条给定路径编队运动的控制器设计问题。基于反步法设计了单个UUV的路径跟踪控制器,利用Lyapunov理论证明了路径跟踪控制系统是输入-状态稳定;针对通信拓扑中存在固定传输延迟问题,提出了基于平均一致连通性切换网络的时延协调控制律,并证明了当通信拓扑对应的无向图满足平均一致连通时,设计的编队控制系统是稳定的,有效地解决了通信时滞下多UUV的协调路径跟踪控制问题。仿真结果验证了该控制器的有效性。
- 牟春晖边信黔王宏健李娟
- 关键词：协调控制
- 基于模糊自适应Hough变换的海洋环境特征提取被引量：9
- 2013年
- 针对海洋环境中特征提取难度大、效率低等问题,设计了基于模糊自适应Hough变换的海洋环境特征提取方法。通过建立成像声呐观测模型,对声呐数据进行预处理并剔除野值;将声呐坐标系下的测量数据转化为全局坐标系下,并提取环境的全局特征;根据梯度方向信息,模糊化处理声呐数据点,采用极小极大模糊推理评判数据点属于某条直线特征的可能性,自适应选择参与投票的数据点。基于海试数据的试验结果表明:该方法能够从伴有噪声、混响、反射的声呐数据中准确地提取港口环境的线特征,并且模糊自适应Hough变换特征提取的投票数目与计算时间分别为传统Hough变换的32.5%和26.1%,表明模糊自适应Hough变换具有存储空间小、计算效率高、实用性强等优点。
- 王宏健王晶曲丽萍刘振业
- 关键词：海洋环境特征提取模糊推理自适应HOUGH变换
- 基于测量数据的时空三维地形构建与可视化被引量：4
- 2011年
- 基于无人无缆自主水下航行器及其测量传感器开展海洋环境勘察与监测是未来海洋开发的重要应用领域,测量数据的矢量建模及其可视化显示是其中的关键技术之一。针对AUV的多波束声呐地形测量数据,开展了地形矢量模型构建与可视化研究,给出了传感器数据处理与时空配准、海底地形坐标变换等方法,设计了一种优化的Delaunay三角网建模算法,构建了三维海底地形矢量模型,提出了三维矢量模型真实感表达方法。基于海试测量的离散数据完成了具有真实感特点的三维海底地形矢量模型的构建与显示,实验结果表明:所提出的研究方法是合理、可行的,克服了多波束声呐只能提供离散地形高程数据的缺点,其地形数据的连续矢量化处理与可视化显示的优点对于海洋环境立体化与可视化监测具有重要的意义和应用前景。
- 王宏健傅桂霞王晶李娟
- 关键词：自主水下航行器测量数据时空配准可视化建模
- 基于方差缩减粒子滤波的无人水下航行器航位推算被引量：3
- 2013年
- 针对基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的航位推算(DR)在系统非线性、噪声非高斯情况下导航精度严重下降的问题,提出一种基于权值方差缩减粒子滤波的航位推算.建立无人水下航行器(UUV)的非线性运动学模型以及传感器的测量模型,利用模拟退火算法的退温函数产生自适应指数渐消因子以降低粒子权值的方差,进而增加有效粒子数,并以此替代标准粒子滤波中的重采样步骤.海试数据仿真试验表明,与基于EKF的航位推算算法相比,所设计算法避免了模型线性化、噪声非高斯的影响;与基于标准粒子滤波的航位推算相比,所设计算法降低了由于重采样导致的粒子贫化程度,从而提高了UUV导航系统的稳定性和精确性.
- 王宏健王晶曲丽萍刘振业
- 关键词：航位推算粒子滤波
- 基于自适应重采样的同步定位与地图构建被引量：4
- 2012年
- 就移动机器人同步定位与地图构建展开研究,针对FastSLAM算法产生的粒子退化及粒子集重采样问题,提出了基于自适应重采样的FastSLAM算法。该算法首先计算粒子集的有效样本数,确定粒子退化程度。然后设定有效样本阈值,当有效样本数小于阈值时则进行重采样。仿真表明:与EKF-SLAM相比,基于自适应重采样FastSLAM重采样效率更高,鲁棒性更好,在机器人路径和陆标位置的估计上,也具有更高的精度。
- 曲丽萍王宏健边信黔
- 关键词：同步定位与地图构建扩展卡尔曼滤波器自适应重采样
- 基于一阶差分滤波器的水下目标纯方位角跟踪被引量：1
- 2013年
- 在水下目标纯方位角跟踪研究中,针对传统扩展Kalman滤波(EKF)方法需要通过Taylor展开实现非线性项的线性化而导致计算过程繁琐且存在奇点的问题,本文提出一种基于一阶差分滤波器(DDF1)的纯方位角跟踪算法,建立了目标的运动学模型及无源声纳的测量模型;利用Stirling插值法实现非线性项的线性化,进而通过DDF1滤波方法实现对目标位置及速度的跟踪。仿真结果与一致性分析表明,与基于EKF的目标纯方位角跟踪方法相比,论文所提出的算法具有较高的跟踪精度和较好的跟踪性能。
- 王宏健徐金龙王奎民边信黔
- 关键词：目标跟踪卡尔曼滤波一致性
