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[发明专利]基于AUV切法向速度模型的多尺度无迹卡尔曼滤波估计方法-CN201810855318.6有效
发明人：孙玉山;吴凡宇;张国成;贾晨凯;程俊涵;王力锋;焦文龙;王子楷;王占缘;唐同泽 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-07-31 - 公布日： 2022-04-12 - 主分类号： G01C21/16 文献下载
摘要：本发明水下潜航器领域，公开了基于AUV切法向速度模型的多尺度无迹卡尔曼滤波估计方法，获取状态序列X(N)和观测值序列Z(N)；将状态序列X(N)和观测值序列Z(N)分解到尺度i上；获取离散系统下两种运动状态的切法向速度模型的状态转移方程；获取不同尺度之间状态方程与量测方程的矩阵转换关系包括系统过程噪声，系统量测方程和系统量测噪声；获取在尺度i下的状态一步预测方程，状态向量的更新方程，协方差的更新方程和MUKF的增益Kk；通过对观测序列的细节信息部分进行阈值处理来降噪；对滤波后的近似信息和降噪处理后的观测值细节信息进行小波重构得到原始尺度上的最优估计。本发明提高状态预测的准确性，降低噪声干扰，提高滤波估计精度。
基于 auv 速度模型尺度卡尔滤波估计方法

[发明专利]一种基于多约束目标的水下机器人运动规划方法-CN201810764979.8有效
发明人：张国成;程俊涵;孙玉山;盛明伟;冉祥瑞;王力锋;焦文龙;王子楷;贾晨凯;吴凡宇 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-07-12 - 公布日： 2022-04-05 - 主分类号： G06F30/27 文献下载
摘要：一种基于多约束目标的水下机器人运动规划方法，属于机器学习以及水下机器人运动规划领域。模型构建阶段：将机器人避障声呐的信号与流速传感器的流速信号转化为当前环境；根据动力学约束，建立离散动作空间；以水下障碍物作为约束，建立奖赏函数；基于多目标约束建立马尔可夫决策过程，为算法实现建立基础；训练阶段：基于Q学习算法进行训练，在当前环境，基于贪心策略执行动作，每执行一步策略，基于原始策略进行评估并更新一次策略，改进策略直到适应环境，实现规划目的。本发明考虑了水流、碍航物、目标等多约束目标，将强化学习方法与水下多约束目标结合，实现了水下机器人的运动规划，具有较强的实时性，并且可以适用于多种环境。
一种基于约束目标水下机器人运动规划方法

[发明专利]一种潜艇隐身辅助决策系统及决策方法-CN201910041364.7有效
发明人：张国成;焦文龙;孙玉山;冉祥瑞;王力锋;程俊涵;封飞翔;吴凡宇;贾晨凯 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-01-16 - 公布日： 2021-06-01 - 主分类号： F41H3/00 文献下载
摘要：本发明提供了一种潜艇隐身辅助决策系统及决策方法，决策系统包括辅助决策方案生成模块、方案仿真推演模块、人机交互模块以及所需的数据库；决策方法为潜艇航行过程中，被探测概率超出阈值时，将探测频段、隐身态势评估中的被探测概率、潜艇与探测平台的相对运动趋势、相对位置作为方案生成模块的输入，利用基于模糊神经网络和机动规避策略建立的辅助决策方案自动生成模块，产生潜艇设备目标运行状态及潜艇目标运行状态，以及潜艇规避位置，组合形成三个待选的辅助决策方案；本发明通过集成方案生成模块和仿真推演模块，提供方案的效能评估信息，保证待选方案的合理性和有效性，应用于常规潜艇的隐蔽航渡任务，能够有效提升潜艇的动态隐身能力。
一种潜艇隐身辅助决策系统方法

[发明专利]一种基于深度Q学习的智能水下机器人行为体系结规划方法-CN201810759163.6有效
发明人：孙玉山;冉祥瑞;张国成;盛明伟;万磊;王力锋;程俊涵;焦文龙;王子楷;吴凡宇 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-07-11 - 公布日： 2020-06-26 - 主分类号： G05B13/02 文献下载
摘要：本发明属于水下机器人技术领域，具体设计一种基于深度Q学习的智能水下机器人行为体系结构规划方法。包括：AUV行为规划体系结构分层设计；基于深度Q学习的行为规划及动作规划策略设计。主要流程为:将AUV的行为规划体系结构划分为“任务‑行为‑动作”三个层次,首先任务分解层将AUV收到的任务指令分解为各个行为，然后行为规划层通过获取到的环境信息对完成任务所需要的行为进行规划，最后动作执行层利用Q学习的方法训练AUV完成最优动作规划，通过控制AUV执行机构产生动作达到目标指令。本方法利用强化学习的方法训练水下机器人，使AUV能够在真实的动态水下环境中实现自主行为规划，省去了大量逻辑编程，提高了水下机器人的智能性。
一种基于深度学习智能水下机器人行为体系规划方法

[发明专利]一种智能水下机器人运动重规划策略-CN201810758522.6有效
发明人：孙玉山;冉祥瑞;张国成;李岳明;万磊;程俊涵;焦文龙;王力锋;贾晨凯;王子楷 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-07-11 - 公布日： 2020-04-07 - 主分类号： G05D1/06 文献下载
摘要：本发明提供及一种智能水下机器人运动重规划策略，该策略将智能水下机器人的作业任务视为规划一条安全经济的航行路径并在一系列路径点上完成相应的行为，当水下机器人按照全局规划路径航行，遇到障碍物时，利用矩形避障策略进行避障，避开障碍物后根据代价函数选择点跟踪策略或路径跟踪策略，到达指定位置后完成相应任务。该策略简单易实施，智能水下机器人完成作业任务的同时保证其安全，提高机器人的环境自适应性，航行的经济型大大提高，使得机器人重规划更加完善。
一种智能水下机器人运动规划策略

[发明专利]一种基于强化学习的AUV三维路径规划方法-CN201910041354.3有效
发明人：孙玉山;冉祥瑞;张国成;王力锋;程俊涵;焦文龙;贾晨凯;王子楷;吴凡宇 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-01-16 - 公布日： 2020-01-17 - 主分类号： G01C21/20 文献下载
摘要：本发明设计了一种基于强化学习的AUV三维路径规划方法，首先根据已知的水下工作环境进行建模并对AUV进行全局路径规划；然后在仿真系统中针对AUV特殊的工作环境及其规划目标设计奖励值，利用基于自组织神经网络改进的Q学习方法对AUV进行避障训练，将训练所得到的避障策略写入机器人内部控制系统；最后机器人下水后接收全局路径规划节点，AUV将全局规划的路径节点作为目标节点以计算目标艏向规划航行，当遇到突发障碍时利用避障策略进行避障；该方法既保证AUV航行路径的经济性又保证了遇到突发障碍时的安全性，同时可以提高路径规划精度，降低规划时间，增强AUV的环境自适应性；该方法可应用于搭载了避障声纳能自主航行的AUV。
避障路径规划全局路径规划强化学习机器人三维自组织神经网络内部控制系统仿真系统规划目标航行路径计算目标路径节点目标节点全局规划自适应性声纳建模写入规划下水保证奖励应用改进

[发明专利]一种基于磷掺杂石墨烯负载磷化镍材料的锂硫电池正极材料的制备方法-CN201710823013.2有效
发明人：孙克宁;程俊涵;张乃庆;范立双 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2017-09-13 - 公布日： 2020-01-14 - 主分类号： H01M4/36 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于磷掺杂石墨烯负载磷化镍材料的锂硫电池正极材料的制备方法，所述方法步骤如下：（1）向氧化石墨烯中添加表面活性剂，获得氧化石墨烯分散液；（2）将镍源、碱液加入到蒸馏水中，得到盐溶液；（3）向氧化石墨烯分散液中加入盐溶液，并水热反应，随后清洗，冷冻干燥，得到负载镍前驱物的石墨烯复合材料；（4）将负载镍前驱物的石墨烯复合材料进行磷化反应，获得磷掺杂石墨烯负载磷化镍材料；（5）将磷掺杂石墨烯负载磷化镍材料与升华硫复合，得到磷掺杂石墨烯负载磷化镍材料的锂硫电池正极材料。本发明制备的磷掺杂石墨烯负载磷化镍材料拥有三维的空间结构，从而对硫有明显的限域作用，显著抑制多硫化锂的穿梭效应。
一种基于掺杂石墨负载磷化材料电池正极制备方法

[发明专利]一种基于辅助决策系统的水下潜器路径规划方法-CN201810248836.1有效
发明人：孙玉山;程俊涵;张国成;焦文龙;冉祥瑞;王力锋;吴凡宇;王子楷;封飞翔 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-03-25 - 公布日： 2019-08-06 - 主分类号： G01C21/20 文献下载
摘要：本发明提供了一种基于辅助决策系统的水下潜器路径规划方法，属于水下潜器路径规划领域。本发明提供的方法包括：根据海图信息以及已知声呐信息确定规划空间；对已知声呐性能建模，确定水下潜器安全虚拟外壳；利用Q学习算法进行全局路径规划；采集传感器信息，判断是否需要采用辅助决策系统，若需要则启动辅助决策系统进行躲避声呐或障碍物；判断是否到达目标点。本发明将水下潜器的声隐身性能作为影响因素引入路径规划中，并与辅助决策系统相结合，使水下潜器可以在复杂环境中保持声隐身状态下同时进行自主路径规划，提高了水下潜器的自主能力、实用性以及安全性。
水下潜器辅助决策系统路径规划全局路径规划自主路径规划采集传感器复杂环境规划空间海图信息信息确定性能建模虚拟外壳隐身性能影响因素自主能力目标点障碍物隐身引入安全

[发明专利]一种AUV声隐身态势评估方法-CN201810248831.9有效
发明人：孙玉山;王力锋;张国成;程俊涵;焦文龙;冉祥瑞;王子楷;贾晨凯;封飞翔 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-03-25 - 公布日： 2019-07-16 - 主分类号： G01S15/88 文献下载
摘要：本发明公开了一种AUV声隐身态势评估方法，属于态势评估技术领域。本发明以各种声学数据、声呐设备参数和位置信息等为输入，建立声呐探测性能模型和信号余量模型，根据任务隐蔽性要求等级构建声呐威胁虚拟障碍物，通过声呐方程、“KoutofN”准则计算多种类型探测概率，基于信号余量SE模型确定AUV的可航行范围，在可航行范围内以渐变色表示探测概率值形成态势图。本发明的态势评估系统包含全局态势评估和实时态势评估，系统以全局态势评估结果、多种声呐探测概率、AUV可航行范围和态势图为输出结果，评估结果准确、可信度高、可视化，实现对AUV航路的隐身威胁评估，为规划系统提供隐蔽性约束条件。
态势评估隐身探测信号余量态势图隐蔽性概率规划系统模型确定评估结果设备参数声学数据实时态势输出结果探测性能威胁评估约束条件可信度渐变色可视化障碍物构建全局虚拟评估威胁

[发明专利]一种基于磷化镍空心结构复合材料的制备方法及应用-CN201710348059.3有效
发明人：张乃庆;程俊涵;孙克宁;范立双 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2017-05-17 - 公布日： 2019-04-30 - 主分类号： H01M4/36 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于磷化镍空心结构复合材料的制备方法及应用，所述方法步骤如下：（1）采用水热反应制备Ni‑空心结构材料；（2）将干燥后的Ni‑空心结构材料与磷源混合，置于管式炉中煅烧磷化，获得磷化镍空心结构材料；（3）将步骤（2）获得的磷化镍空心结构材料与升华硫混合，研磨均匀后，加热至熔融并随后冷却到室温，得到基于磷化镍空心结构复合材料。本发明制备的复合材料拥有大尺度的空心结构，从而对硫有明显的限域作用，显著抑制多硫化锂的穿梭效应，此外高电导性的复合材料提高了硫的电化学反应活性，使材料兼顾有长循环寿命和高能量密度。
一种基于磷化空心结构复合材料制备方法应用

[实用新型]一种水下机器人柔性抓取装置-CN201821174183.9有效
发明人：孙玉山;张宸鸣;张国成;王占缘;唐同泽;王元庆;程俊涵;焦文龙 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-07-24 - 公布日： 2019-04-30 - 主分类号： B25J9/00 文献下载
摘要：本实用新型提供一种水下机器人柔性抓取装置，包括圆柱形钢管、设置在圆柱形钢管一端的限位柱和螺孔、与圆柱形钢管另一端连接的导轨外壳、控制单元、传动结构和执行机构；抓手内置弹簧，使得在抓取中，抓手可以自动适应目标物的外形轮廓，可以抓取任意形状、材质的目标；通过主动改变抓手支架间的距离，被动调节弹簧压缩量，实现柔性抓取；结合电流检测及限位开关，便于实现对抓手初始位置的确定；通过控制步进电机的转速和转角来控制抓手运动速度和运动距离，计算蜗杆传动和丝杠的传动比得出电机转角和机械臂行程的对应关系，可以实现对抓手的位置精确控制；结构简单，操作方便，维护性好，且对搭载平台没有特定要求。
抓手抓取圆柱形钢管柔性抓取装置水下机器人本实用新型弹簧压缩量转角步进电机传动结构搭载平台导轨外壳电机转角电流检测内置弹簧适应目标外形轮廓蜗杆传动限位开关一端连接运动距离抓手支架传动比机械臂维护性限位柱螺孔丝杠

[发明专利]一种水下潜器多功能通讯天线-CN201810062943.5有效
发明人：孙玉山;张国成;李岳明;吴凡宇;王相斌;王子楷;贾晨凯;王力峰;焦文龙;程俊涵 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-01-23 - 公布日： 2019-04-12 - 主分类号： H01Q1/42 文献下载
摘要：本发明涉及一种水下潜器多功能通讯天线，包括天线信号收发端、通讯模块耐压舱盖、通讯模块耐压舱；天线信号收发端包括天线罩、北斗天线、无线电天线，北斗天线和无线电天线密封置于天线罩内部；通讯模块耐压舱内设置有北斗通讯模块、无线电通讯模块和WIFI通讯模块；天线罩下端与通讯模块耐压舱盖上设置的固定台密封连接，通讯模块耐压舱盖与通讯模块耐压舱密封连接。本发明将无线电模块，北斗模块，WIFI模块封装成一体，整体结构紧凑，体积小，水密性能好，便于装卸。
通讯模块舱盖耐压舱天线罩耐压多功能通讯无线电天线北斗天线密封连接水下潜器天线信号收发端天线无线电通讯模块北斗通讯模块无线电模块北斗模块水密性能固定台体积小下端封装紧凑密封装卸

[发明专利]一种拥有高振实密度及高体积能量密度的锂硫电池正极材料的制备方法-CN201810905031.X在审
发明人：孙克宁;程俊涵;张乃庆;范立双 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2018-08-09 - 公布日： 2019-01-04 - 主分类号： H01M4/36 文献下载
摘要：一种拥有高振实密度及高体积能量密度的锂硫电池正极材料的制备方法，属于能源材料领域。所述方法具体为（1）将多孔材料同硫进行混合得到热处理前的粉状混合物；（2）将得到的热处理前的粉状混合物，用模具压实，得到热处理前的块状混合物；（3）将得到的热处理前的块状混合物，在反应容器内热处理，并随后冷却，得到热处理后的块状复合物；（4）将热处理后的块状复合物研碎并筛分，得到拥有高振实密度及高体积能量密度的锂硫电池正极材料。本发明的优点是：通过压实‑热处理‑研碎的方式可以显著提高锂硫电池正极材料的振实密度。压力下的多孔材料和硫可以更致密的接触，因此在热处理过程中可以使硫均匀分布在多孔材料内部。
热处理锂硫电池正极振实多孔材料体积能量粉状混合物块状混合物复合物压实研碎制备致密热处理过程能源材料内热模具冷却

[发明专利]一种水下机器人柔性抓取装置及其方法-CN201810817975.1在审
发明人：孙玉山;张宸鸣;张国成;王占缘;唐同泽;王元庆;程俊涵;焦文龙 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-07-24 - 公布日： 2018-12-07 - 主分类号： B25J9/00 文献下载
摘要：本发明提供一种水下机器人柔性抓取装置，包括圆柱形钢管、设置在圆柱形钢管一端的限位柱和螺孔、与圆柱形钢管另一端连接的导轨外壳、控制单元、传动结构和执行机构；抓手内置弹簧，使得在抓取中，抓手可以自动适应目标物的外形轮廓，可以抓取任意形状、材质的目标；通过主动改变抓手支架间的距离，被动调节弹簧压缩量，实现柔性抓取；结合电流检测及限位开关，便于实现对抓手初始位置的确定；通过控制步进电机的转速和转角来控制抓手运动速度和运动距离，计算蜗杆传动和丝杠的传动比得出电机转角和机械臂行程的对应关系，可以实现对抓手的位置精确控制；结构简单，操作方便，维护性好，且对搭载平台没有特定要求。
抓手抓取圆柱形钢管柔性抓取装置水下机器人弹簧压缩量转角步进电机传动结构搭载平台导轨外壳电机转角电流检测内置弹簧适应目标外形轮廓蜗杆传动限位开关一端连接运动距离抓手支架传动比机械臂维护性限位柱螺孔丝杠

[发明专利]一种适用于水下机器人的快速融合避障方法-CN201711079828.0有效
发明人：孙玉山;王相斌;张国成;万磊;徐昊;冉祥瑞;王立锋;焦文龙;程俊涵 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2017-11-06 - 公布日： 2018-12-07 - 主分类号： G05D1/10 文献下载
摘要：本发明提供一种适用于水下机器人的快速融合避障方法，通过测距声呐的测距标准差与方差确定AUV的定位误差区域，根据定位误差区域获得声呐安装方向上的AUV的静态安全距离。根据不同方向上的实时速度分量与静态安全距离得到相应方向上的安全警戒距离阈值。将测距声呐测得的障碍物距离数据与该方向上的安全警戒距离进行判断，当障碍物距离大于安全警戒距离时，该方向上的声呐将以基础工作间隔进行轮询工作。当障碍物距离小于或等于安全警戒距离时，该方向上的声呐将按照动态声呐工作间隔方程的输出进行轮询工作。本发明提出的可使AUV在狭窄航道内快速准确的获得障碍物距离信息，对多传感器数据进行融合，实现快速融合避障，为AUV的安全作业提供保障。
一种适用于水下机器人快速融合方法

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