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[发明专利]一种自适应的水下多波束同步定位与建图方法-CN201911000169.6有效
发明人：李晔;张千一;马腾;曹建;丛正;贡雨森;武皓微 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-10-21 - 公布日： 2023-09-29 - 主分类号： G01C21/32 文献下载
摘要：本发明属于海底地形同步定位与建图领域，具体涉及一种自适应的水下多波束同步定位与建图方法。本发明采用反距离加权方法实现在不提取环境特征的情况下进行数据关联并通过库尔贝克‑莱布勒散度采样实现粒子数实时调整的基于粒子滤波的AUV测深数据同步定位与建图技术。本发明通过粒子分地图与均值轨迹分地图匹配实现不需要提取特征情况下的数据关联，通过库尔贝克—莱布勒散度实时控制粒子数，同时采用地形丰富度对粒子权值进行修正，提高了算法的鲁棒性。本发明不需要在海底地形中提取特征，可以实时控制粒子数，同时能够保证建图精度和实时性，适用性好，计算开销小，可以保证实时性。
一种自适应水下波束同步定位方法

[发明专利]一种水下机器人移动式对接回收的路径规划方法及装置-CN202010198550.4有效
发明人：李柯垚;李晔;姜言清;崔林涛;武皓微 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2020-03-20 - 公布日： 2023-07-07 - 主分类号： G05D1/10 文献下载
摘要：本发明提供了一种水下机器人移动式对接回收的路径规划方法及装置，涉及水下机器人领域，包括：获取第一定位信息、第二定位信息以及水动力参数；根据第一定位信息和水动力参数，建立空间六自由度运动模型；根据第二定位信息设置位置引力点和姿态引力点，确定虚拟引力；根据虚拟引力，确定推力、垂直舵力以及水平舵力；将推力、垂直舵力以及水平舵力带入空间六自由度运动模型，确定待回收水下机器人的下一时刻位姿，并获取移动坞站的下一时刻位姿；判断两者下一时刻位姿是否达到一致，若达到，则结束路径规划任务。本发明针对欠驱动水下机器人的移动式对接，提供了高效准确的路径规划方法，保证移动对接的可靠性，有效地减轻了人员操作负担。
一种水下机器人移动式对接回收路径规划方法装置

[发明专利]一种考虑地图准确性的水下机器人海底地形匹配导航路径规划方法-CN201910475350.6有效
发明人：姜言清;李晔;李岳明;曹建;谢天奇;安力;何佳雨;武皓微 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-06-03 - 公布日： 2023-03-31 - 主分类号： G01C21/00 文献下载
摘要：本发明公开一种考虑地图准确性的水下机器人海底地形匹配导航路径规划方法，属于水下机器人领域。本发明包括：建立环境模型，结合海底地形特征和地图数据准确程度两部分信息，依据Sigmoid函数将标准差信息非线性映射至[0，1]空间，形成归一化的海底地形特征图；实施H‑RRT*算法进行路径求解，求解过程为迭代‑采样‑寻优的过程。路径规划方法能够充分利用已有信息，如海底地形特征和地图测量数据来源，作为影响水下机器人地形匹配导航性能的因素考虑在内；路径规划方法搜索性能强，可以实现超大地图下的路径搜索和寻优。
一种考虑地图准确性水下机器人海底地形匹配导航路径规划方法

[发明专利]一种水下机器人的位置估计方法及装置-CN202010978540.2有效
发明人：姜言清;崔林涛;李晔;马腾;李柯垚;张蔚欣;李岳明;曹建;武皓微 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2020-09-17 - 公布日： 2023-03-17 - 主分类号： G01S5/18 文献下载
摘要：本发明提供了一种水下机器人的位置估计方法及装置，涉及跟踪定位技术领域，包括：获取水下机器人当前时刻的传感位置信息；若当前时刻的传感位置信息为有效传感信息，并确定跟随设备在当前时刻下连续接收到有效传感信息的连续通信次数；根据连续通信次数，确定水下机器人当前时刻的预估位置，以使跟随设备对水下机器人进行跟踪定位。本发明根据接收的传感位置信息判断当前时刻的通信是否有效，根据连续通信次数判断是否在连续时刻进行了有效通信，综合判断当前时刻定位的强弱，根据不同的定位情况，针对性地进行跟踪定位，以此实时保证跟随设备对水下机器人的有效跟踪。
一种水下机器人位置估计方法装置

[发明专利]一种水下机器人跟踪制导的方法及装置-CN202010978533.2有效
发明人：崔林涛;姜言清;李晔;马腾;李柯垚;张蔚欣;李岳明;曹建;武皓微 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2020-09-17 - 公布日： 2023-01-06 - 主分类号： G05D1/06 文献下载
摘要：本发明提供了一种水下机器人跟踪制导的方法及装置，涉及跟踪制导技术领域，包括：获取水下机器人的水下深度，以及跟随设备与水下机器人的相对距离；根据水下深度和相对距离，确定水下机器人所属的跟踪区域；根据水下机器人所属的跟踪区域，控制跟随设备当前时刻的速度和/或艏向角。本发明利用水下深度和相对距离准确反映跟随设备和水下机器人的相对关系的变化，根据两者之间不同的相对关系，相应控制跟随设备当前时刻的速度和/或艏向角，以此保证对运动轨迹未知的水下机器人进行实时有效的跟踪。
一种水下机器人跟踪制导方法装置

[发明专利]全海深水下机器人及其定位方法-CN202011166011.9有效
发明人：姜言清;王嘉麟;李晔;李岳明;曹建;马腾;张强;武皓微 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2020-10-27 - 公布日： 2022-12-13 - 主分类号： G01S15/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种全海深水下机器人及其定位方法，其中所述定位方法包括通过卡尔曼滤波法对所述机器人的声波测量数据及实时深度数据进行融合，根据融合模型对所述机器人进行定位的过程。所述定位方法可克服声波测量数据的离散、量程有限的问题，并根据简单、有效的融合后数据，对水下机器人进行准确的、全海深的定位。
深水机器人及其定位方法

[发明专利]一种考虑数据关联间耦合关系的位姿图修正方法-CN201910492175.1有效
发明人：马腾;李晔;姜言清;武皓微;丛正;徐硕;贡雨森;凌宇 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-06-06 - 公布日： 2022-12-13 - 主分类号： G01C21/16 文献下载
摘要：本发明涉及一种考虑数据关联间耦合关系的位姿图修正方法，属于水下机器人多波束同步定位与建图领域。包括令N为当前位姿图内由地形匹配得到的数据关联个数，i等于1、j等于1；判断j、i、N的大小关系，计算数据关联j给出的数据关联i的置信度Scorei,j，计算数据关联i总置信度Scorei；判断i与N大小关系，根据当前位姿图内所有数据关联的置信度计算置信度阈值Score_thre；置信程度最小的数据关联其置信度若大于置信度阈值，则输出当前位姿图并停止算法，否则将该数据关联判定为无效数据关联，将其在当前位姿图中移除。本方法不需要依赖于辅助设备，算法执行过程中不需要进行图优化过程，计算效率高且可保证算法在线实时运行，应用前景广阔。
一种考虑数据关联耦合关系位姿图修正方法

[发明专利]一种基于视觉的AUV水下管道检测跟踪方法-CN201910802123.X有效
发明人：李晔;徐硕;丛正;张强;马腾;凌宇;顾华宇;武皓微;贡雨森 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-08-28 - 公布日： 2022-12-13 - 主分类号： G06T7/00 文献下载
摘要：本发明公开一种基于视觉的AUV水下管道检测跟踪方法，属于水下管道检测领域。本发明包括：采集海底管道图像；对图像进行预处理；管道方向检测；管道中心线检测；管道位置检测。与现有的技术相比，本发明采用管道方向检测，管道中心检测和管道位置检测算法，并通过随机采样一致和一致性检测剔除异常值，保证AUV在进行管道检测时，根据准确的管道方向和位置进行自主航行。
一种基于视觉 auv 水下管道检测跟踪方法

[发明专利]一种结合频域和空域的水下图像增强方法-CN201910801451.8有效
发明人：李晔;徐硕;丛正;张强;马腾;凌宇;顾华宇;武皓微;贡雨森 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-08-28 - 公布日： 2022-10-28 - 主分类号： G06T5/00 文献下载
摘要：本发明公开一种结合频域和空域的水下图像增强方法，属于水下数字图像处理领域。本发明包括：读取水下彩色图像，将其转换为灰度图像；自适应选择频率域的去噪程度和空间域的对比度增强程度；将灰度图像利用傅里叶变换转换到频率空间；将频率空间的图像进行消噪；对消噪后的图像进行逆傅里叶变换，转换到空间域；将空间域的图像分割为若干子图像块，对每个子图像块计算其灰度概率密度函数；对概率密度函数重新分配；计算子图像块中每个像素重新分配后的灰度级，得到最终增强后的图像。与现有的技术相比，本发明能很好地去除水下噪声的干扰，同时丰富图像细节特征，并且耗时较少，适用于水下视觉同步定位与建图前的图像预处理。
一种结合空域水下图像增强方法

[发明专利]一种无人艇非线性动力学模型的积分辨识方法-CN201910503700.5有效
发明人：李晔;范佳佳;廖煜雷;姜权权;姜言清;袁铭啸;武皓微;姜文;贾琪;杜廷朋 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-06-12 - 公布日： 2022-08-02 - 主分类号： G06F30/15 文献下载
摘要：本发明提供一种无人艇非线性动力学模型的积分辨识方法，通过获取所需辨识双体无人艇Z型试验数据；对数据中大幅度偏离真实值的野值进行剔除处理；建立无人艇一阶非线性K‑T方程的运动模型；选取舵角和艏向角速度与时间的关系列表；对K‑T方程进行积分化处理，对需辨识的模型方程两侧基于时间区域进行积分，利用积分方式舍掉角加速度，引入艏向角数据；对积分区间离散并求积，对积分区间以控制节拍为基准进行离散，并采取牛顿‑科特斯求积公式插值求积；利用最小二乘方法使辨识方程两侧差值的平方最小，即可求得K,T,α的值。本发明的方法可以对无人艇操纵模型的一阶非线性项进行辨识，在无人艇动力学模型辨识上具有显著进步，可以同时兼顾效率与性能。
一种无人非线性动力学模型积分辨识方法

[发明专利]一种适用于深海AUV的无速度辅助单信标定位方法-CN201910451093.2有效
发明人：袁铭啸;李晔;姜言清;武皓微;丛正;何佳雨;范佳佳;马腾 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-05-28 - 公布日： 2022-08-02 - 主分类号： G01C21/16 文献下载
摘要：本发明提供的是一种适用于深海AUV的无速度辅助单信标定位方法。对信标进行标定，确定信标的位置信息，并建立导航坐标系；AUV与信标通信，获得AUV与信标的距离信息，并使用超短基线定位系统标定AUV在导航坐标系下的初始位置信息；在AUV航行过程中，根据前一时刻的位置信息、AUV的航向信息和当前时刻获得的AUV与信标的距离信息、AUV的深度信息解算AUV当前时刻的位置信息；将当前时刻的位置信息和惯性导航系统的定位信息进行融合，得到AUV的定位信息。本发明只需要使用一个声学信标，不需要通过DVL获取AUV的速度信息同时也不要求AUV持续保持单一方向直线航行，满足全海深AUV的设备搭载及作业工况要求。
一种适用于深海 auv 速度辅助信标定位方法

[发明专利]一种测深信息同步定位与建图的鲁棒后端图优化方法-CN201910559363.1有效
发明人：马腾;李晔;姜言清;武皓微;丛正;徐硕;贡雨森;凌宇 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-06-26 - 公布日： 2022-08-02 - 主分类号： G01S15/87 文献下载
摘要：本发明公开一种测深信息同步定位与建图的鲁棒后端图优化方法，属于水下机器人的水下导航领域。本发明包括：通过多波束声纳和惯性导航系统采集海底地形信息和水下机器人位姿状态记录在子地图中；与历史子地图通过地形匹配检测数据关联；初始化粒子，根据检测到的数据关联与所有历史数据关联更新粒子；对所有粒子通过图优化求解地图并计算适应度函数，根据适应度函数应用粒子群算法更新粒子，并根据粒子群输出结果通过图优化求解并输出地图。本发明可以解决传统图优化方法无法处理的无效数据关联问题，且使用协方差而非简单的有效/无效对数据关联进行判断，计算精度更高。
一种测深信息同步定位后端优化方法

[发明专利]一种考虑残差分布的无效地形匹配结果识别方法-CN201910492181.7有效
发明人：马腾;李晔;姜言清;武皓微;丛正;徐硕;贡雨森;凌宇 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-06-06 - 公布日： 2022-06-21 - 主分类号： G01C25/00 文献下载
摘要：本发明属于图像处理领域，公开了一种考虑残差分布的无效地形匹配结果识别方法，包含如下步骤：步骤(1)：计算重叠区域高程残差序列；步骤(2)：绘制直方图，判断高程残差序列是否满足指定的高斯分布；步骤(3)：将重叠区域所有残差大于μ±σ的网格节点提取出来作为提取区域1，将所有未被提取的网格节点作为提取区域2；步骤(4)：分别计算提取区域1和提取区域2的平均高程残差、地形信息量以及有效节点的个数；步骤(5)：将提取区域1和提取区域2的平均高程残差、地形信息量、有效节点的个数输入神经网络中，若神经网络输出值大于预设值，该地形匹配结果有效，否则该地形匹配结果无效。本发明不需要其他信息辅助，算法易于实现。
一种考虑分布无效地形匹配结果识别方法

[发明专利]一种基于回转圆的移动式对接轨迹规划方法-CN202011298128.2有效
发明人：谢天奇;李晔;姜言清;庞硕;武皓微 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2020-11-19 - 公布日： 2022-05-20 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于回转圆的移动式对接轨迹规划方法，本发明利用欠驱动AUV与对接装置的相对位置关系，基于回转圆半径与周期，估计对接所需时间并提前进行轨迹规划，本发明结合纯跟踪导引率和视线法导引率，完成回转运动使欠驱动AUV位于对接装置之后且运动同方向，使欠驱动AUV能快速地完成移动式对接回收任务。本发明计算简单，易于实现，且不依赖于精确的AUV模型，在不确定性外界环境干扰下具有较强的自适应性。
一种基于回转移动式对接轨迹规划方法

[发明专利]一种自然能驱动无人艇用面向螺旋桨减震的航速控制方法-CN201910451217.7有效
发明人：李晔;姜权权;廖煜雷;成昌盛;武皓微;潘恺文;张铁栋 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-05-28 - 公布日： 2022-05-20 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明提供的是一种自然能驱动无人艇用面向螺旋桨减震的航速控制方法。(1)设定控制输入数据丢包的起始时刻t0，根据波浪周期T0决定每次丢包所包含的控制输入数据的数量n的上限；(2)当kiT≤t＜ki+1T时，令v(t)＝v(kiT)；(3)将期望航速v*(k)与当前实际航速v(t)相减得到误差e(kiT)，根据e(kiT)求解控制输出F(t)，当e(kiT)的绝对值|e(kiT)|小于设定的偏差阈值e0时执行步骤(4)否则执行(5)；(4)当螺旋桨的震荡频率f小于不丢包时螺旋桨的震荡频率f1跳出循环，否则令n＝n+1；(5)根据e(kiT)解算出控制输出指令F(t)；(6)推进机构接收并执行控制输出指令F(t)，更新自然能驱动无人艇航速v(t)，并转到步骤(2)。本发明不仅实现了对自然能驱动无人艇航速的有效控制，同时解决了自然能驱动无人艇推进机构震荡剧烈的问题。
一种自然驱动无人面向螺旋桨减震航速控制方法

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