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[发明专利]用于无线传感器网络的轻量级数据安全传输方法及系统-CN202310356785.5在审
发明人： 徐元欣;陶子寅;陈首旭;王鹏;单文才;马天珩 -专利权人：浙江大学
申请日： 2023-04-06 - 公布日： 2023-10-27 - 主分类号： H04W12/0433 文献下载
摘要：本发明提出了一种用于无线传感器网络的轻量级数据安全传输方法及系统，该方法包括以下步骤：中心节点在入网时面向无线传感器网络节点分配预共享密钥、初始向量、节点序号和包序号，并根据网络规模与节点性能设置相应的密钥更新间隔与密钥保存时间；网络节点部署完成后与中心节点直接同步计算出密钥序列生成算法所需的初始化种子；发送方与接收方根据同步的会话密钥，实现全双工的安全加密通信；发送方或接收方在预设的密钥更新间隔到达后更新出新的会话密钥以保证密钥的新鲜度。本发明在保证数据安全传输的基础上通过减少交互次数有效降低网络开销，同时对网络节点的计算能力与存储空间要求低，兼顾安全性与轻量性的优点。
用于无线传感器网络轻量级数据安全传输方法系统

[发明专利]基于单声波基站的移动智能终端室内定位方法及装置-CN202110212892.1有效
发明人： 徐元欣;战元龙;郑少波;张彩宝;李心慧;曾庆锋;王博彦;陶子寅;刘诚 -专利权人：浙江大学
申请日： 2021-02-25 - 公布日： 2023-10-27 - 主分类号： G01S5/18 文献下载
摘要：本申请公开了一种基于单声波基站的移动智能终端室内定位方法及装置，应用于智能终端，该方法包括：通过麦克风对声波信号进行采样，获得采样信号，其中所述声波信号由基站通过扬声器周期性发射而得；使用到达时间估计算法处理所述采样信号，获得声波到达时间；所述移动智能终端在移动过程中，通过内置的加速度计和电子罗盘，获取移动过程中的数据信息；使用行人航位推算算法处理所述数据信息，计算用户移动产生的位移矢量；使用位置解算算法处理所述声波到达时间和所述位移矢量，得到所述移动智能终端的位置信息。本发明具有算法简单、成本低廉、实用性强、定位精度高、支持多用户、移动智能终端不需要额外配置硬件等优点。
基于声波基站移动智能终端室内定位方法装置

[发明专利]一种激光致声水下通信调制方法及装置、系统、电子设备-CN202210276792.X有效
发明人： 徐元欣;郑少波;张彩宝;王鹏;李心慧;曾庆锋;陶子寅;刘诚;陈首旭 -专利权人：浙江大学
申请日： 2022-03-21 - 公布日： 2023-09-22 - 主分类号： H04B13/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种激光致声水下通信调制方法及装置、系统、电子设备，该方法包括：获取待发送码字；对所述待发送码字进行序列扩频变换；利用时延差编码规则，将扩频后的待发送码字映射为时延信息；根据所述时延信息，生成激发指示信号，以使得激光器根据所述激发指示信号发射对应的激光脉冲信号，其中所述激光脉冲信号在水下转化为声信号，从而实现激光致声水下通信调制。该方法通过对待发送码字进行序列扩频变换，可以获得扩频增益，使得抗干扰能力增强，并且信号频谱被展宽，可大大减小多途衰落；利用时延差编码规则，将扩频后的待发送码字映射为时延信息，能够有效对抗多途干扰，可靠地传输信息，并且节省系统功耗。
一种激光水下通信调制方法装置系统电子设备

[发明专利]基于粒子滤波算法的传感器融合室内定位方法及系统-CN202310364181.5在审
发明人： 徐元欣;李心慧;张彩宝;曾庆锋;陶子寅;刘诚;王鹏;陈首旭;单文才;马天珩 -专利权人：浙江大学
申请日： 2023-04-07 - 公布日： 2023-08-08 - 主分类号： H04W4/021 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于粒子滤波算法的传感器融合室内定位方法及系统，应用于云服务器，该方法包括：通过UWB收发器测量得到各个基站与移动智能终端的距离；在移动的过程中，通过惯性传感器单元，计算得到用户在移动过程中产生的位移矢量；接下来，利用UWB信号的信道响应信息得到有效测距基站的数目；最后，将目前计算得到的所有数据作为粒子滤波融合算法的输入，利用融合算法完成数据融合，得到所属移动智能终端的位置信息。本发明充分考虑了室内复杂环境对于UWB信道的影响，设计了一种融合定位方法，相较于单一信源定位而言，对外界环境变化的鲁棒性更强、定位精度更高、实用性更强；相较于传统的多源融合算法而言，灵活性和可移植性更强。
基于粒子滤波算法传感器融合室内定位方法系统

[发明专利]基于稠密点重建的AUV近端对接单目位姿估计方法及装置-CN202310364180.0在审
发明人： 徐元欣;刘诚;陈首旭;单文才;马天珩;王鹏 -专利权人：浙江大学
申请日： 2023-04-07 - 公布日： 2023-08-01 - 主分类号： G06V20/05 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于稠密点重建的AUV近端对接单目位姿估计方法及装置，包括：通过AUV的内置单目摄像头获取水下图像；对所述水下图像进行图像预处理；将经过预处理的图像输入至近端对接位姿估计的深度学习模型中进行位姿估计，深度学习模型包括目标物检测模块用于在预处理后的图像中检测出目标物，并生成目标物图像块；坞站内部目标物稠密点重建模块采用编码‑解码网络对所述目标物区块图提取特征并重建目标物的稠密点坐标；法向量监督模块用于从所述目标物区块图中恢复出物体的表面法向量图；Edge‑PnP位姿估计模块利用图卷积网络从所述目标物的稠密点坐标和物体的表面法向量图中学习位姿特征并估计出最终6D位姿。解决传统方法的关键点丢失无法结算的问题。
基于稠密重建 auv 对接单目位姿估计方法装置

[发明专利]一种基于关键特征的水下机器人对接单目视觉导引方法-CN202210770567.1在审
发明人： 徐元欣;马鑫奇;刘诚;陈首旭;曾庆锋;单文才;张彩宝;李心慧;陶子寅;王鹏 -专利权人：浙江大学
申请日： 2022-06-30 - 公布日： 2022-10-04 - 主分类号： G06T19/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种实时精准的，并基于关键特征主动识别的水下机器人对接单目视觉导引方法，该方法由远端视觉引导与近端视觉引导两部分组成，在视觉作用远端时检测坞站外部机械装置关键点，视觉作用近端时通过预测坞站内部目标物关键特征来推断关键点所在位置。本发明设计了远端视觉引导方案，采用目标检测网络检测坞站机械装置关键点像素位置，并使用一种两步位姿估计法提高位姿解算的精度；设计了近端视觉引导方案，采用目标区域稠密矢量作为关键特征，并基于矢量投票和矢量投影的两步关键点位置估计方法提高关键点像素位置的准确度，进一步使用两步位姿估计法提高位姿解算精度。
一种基于关键特征水下机器人对接目视导引方法

[发明专利]一种欠驱动AUV移动对接动态路径规划方法及装置-CN202210381245.8在审
发明人： 徐元欣;李曾妮;曾庆锋;刘诚;陈首旭;张彩宝;李心慧;陶子寅;王鹏 -专利权人：浙江大学
申请日： 2022-04-12 - 公布日： 2022-07-29 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种欠驱动AUV移动对接动态路径规划方法及装置，涉及水下自主航行器回收技术领域。该方法针对侧向驱动能力缺乏或不足的欠驱动水下自主航行器与单向进入的移动对接装置之间的回收对接问题，提出了一种实时、鲁棒的路径规划方法。远端归航阶段采用纯追踪方法跟踪航路点，具有计算简单、易于实现、适合单向对接的优点。末端对接阶段基于模型预测控制的方法，进行约束条件下的局部规划，求解约束条件下的优化问题，得到规划的速度和航向。所提出的方法可以避免由于不合理规划造成的环境感知信息无法获取或是控制严重超调的问题，能够有效地提升水下自主航行器在非理想环境中回收对接的鲁棒性和安全性。
一种驱动 auv 移动对接动态路径规划方法装置

[发明专利]一种基于多声学信标引导的AUV水下回收对接系统-CN202010138694.0有效
发明人： 徐元欣;黄弛骋;阮亮;曾大亨;周杰;马鑫奇;李曾妮;战元龙;林佳祥;裴鹏辉;李铭凯;郑少波 -专利权人：浙江大学
申请日： 2020-03-03 - 公布日： 2022-06-10 - 主分类号： G01S5/24 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于多声学信标引导的AUV水下回收对接系统，包括AUV和水下回收平台，回收平台上安装多个换能器作为声学回收信标，水下航行器上装有能接收换能器信号的声学接收器和相应的处理模块；回收平台上的换能器发出声定位信号，水下航行器通过接收到的声学信号间的相位差或到达时间差计算出其与回收平台中轴线的相对偏差，并以此修正自身的水平位置、垂直位置或者两者兼顾，水下航行器控制部分可由此控制航行器在回收过程中的位置、方向在水平面、垂直面上尽量位于回收平台的中轴线上，同时航行器通过其他所载传感器修正自身的前进姿态、速度等，以实现与回收平台的精准对接。
一种基于声学信标引导 auv 水下回收对接系统

[发明专利]一种多AUV水下协同作业的模拟实验平台-CN202010894786.1有效
发明人： 徐元欣;阮亮;马鑫奇;李曾妮;战元龙;林佳祥;裴鹏辉;李铭凯;郑少波;张彩宝 -专利权人：浙江大学
申请日： 2020-08-31 - 公布日： 2021-10-19 - 主分类号： G05B17/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种多AUV水下协同作业的模拟实验平台，该平台是由多个互相通信的单AUV模拟平台扩展得到的多AUV协同平台；上位机和遥控船组件或ROV组成单AUV模拟平台；采集模拟AUV的传感器信息，每个单AUV模拟平台在上位机上搭载一个MOOS平台，由数据通信模块、融合导航模块、规划决策模块和运动控制模块组成。本发明设计实现了多AUV的消息通信方案，并利用心跳检测机制保证了可靠性；可融合速率不同的多源传感器信息，解决了传感器测量延迟问题，并且能够自动检测和剔除野值，提高导航精度；具有实验过程简便、调试效率高、设计成本低，扩展性好和可靠性高等优点；实验证明本发明具有广阔的应用前景。
一种 auv 水下协同作业模拟实验平台

[发明专利]心跳控制包非相干解调与检测的方法、装置及电子设备-CN202010935236.X有效
发明人： 徐元欣;林佳祥;金安 -专利权人：浙江大学;杭州士兰微电子股份有限公司
申请日： 2020-09-08 - 公布日： 2021-10-19 - 主分类号： H04L27/14 文献下载
摘要：本发明公开了一种心跳控制包非相干解调与检测的方法、装置及电子设备，该方法包括：获取待检测数据包；对获取的待检测数据包进行非相干解调，得到M个FSK非相干解调结果；根据非相干解调结果与判决阈值的大小关系进行判决，得到判决符号结果或过渡符号“z”，并计算对应符号的软信息S；计算M个符号对应的软信息S的总和，当总和不小于设定的阈值T，且M个判决结果与已知的心跳控制包码字比较无误码，过渡符号“z”不计入误码时，产生预同步信号，否则不产生预同步信号；每隔有效采样长度L进行一次信号解调与检测，连续生成p个及以上的预同步信号时，判断检测到心跳控制包。本发明具有虚警概率低、不受抗通信频点处的强干扰影响等优点。
心跳控制相干解调检测方法装置电子设备

[发明专利]AUV与接驳站水下对接的末端视觉导引方法-CN201711475407.X有效
发明人： 徐元欣;李波;蒋丞;余睿;王同琛;徐文 -专利权人：浙江大学
申请日： 2017-12-29 - 公布日： 2020-09-01 - 主分类号： G01C21/34 文献下载
摘要：本发明公开了一种AUV与接驳站水下对接的末端视觉导引方法，通过采用单导引灯、单目辅助欠驱动自主水下航行器与水下接驳站进行对接。该方法根据航行器水平方向控制的原理，设计了将视觉信息与航行器姿态信息结合的导引方式，并设计了水平方向航行器对接的控制器，该控制器可以使得航行器尽量正对接驳站朝向入坞，从而提高航行器的对接成功率。本发明可以简化视觉导引算法，降低对信号处理芯片性能要求，并且可以降低设备成本。此外，本发明结合航行器深度维控制原理将垂直方向视觉信息转化为深度信息，并利用航行器的姿态角对视觉信息进行补偿，提高了航行器对接过程中深度方向控制的可靠性。
auv 接驳水下对接末端视觉导引方法

[发明专利]一种强多径环境下信号的到达时间估计方法-CN201710057410.3有效
发明人： 徐元欣;辜一帆;俞俊涛;向彦博;夏伊倩;毛佳;余睿 -专利权人：浙江大学
申请日： 2017-01-26 - 公布日： 2020-05-08 - 主分类号： H04W64/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种强多径环境下信号的到达时间估计方法，该方法通过对接收信号的归一化匹配滤波，降低了噪声干扰，同时减小了信号传输损失带来的影响；同时在动态门限的设置上考虑了接收信号滤波器输出的最大值和最小值，既体现了信道响应，又体现了信噪比信息；此外本发明通过最大值检测回溯方式，避免了确定门限后从滤波器输出起点开始搜索，降低了计算量；同时由于回溯范围较短，多数情况下突发噪声峰值落在回溯窗外，最大限度地避免了可能的峰值干扰，提高了TOA估计效率与精度。本发明具有算法简单、TOA估计准确等优点，实验证明本发明在室内条件下具有良好的TOA估计精度，为实现高精度定位打下了良好的基础。
一种强多径环境信号到达时间估计方法

[发明专利]一种水面/水下航行器与定位设备之间的航向角偏差估计方法-CN201810069558.3有效
发明人： 徐元欣;余睿;蒋丞;向彦博;夏伊倩;周杰;曾大亨;徐文 -专利权人：浙江大学
申请日： 2018-01-24 - 公布日： 2020-04-24 - 主分类号： G01C25/00 文献下载
摘要：本发明公开一种水面/水下航行器与定位设备间的航向角偏差估计方法，首先航行器在水面或水下进行定向直线航行，同时通过自身定位和定位设备定位，获得大地东北向坐标下航行器的离散定位点数据；然后采用数据拟合将航行器自身运动轨迹点和定位设备测试数据进行直线拟合，两条直线间的角度差即为航行器和定位设备的航向角偏差值；对同航向进行多次测试，并将多次数据求平均，即可获得该方向下的航向角偏差；然后控制航行器朝别的不同方向进行直线航行，重复上述步骤，获得其它方向下的航向角的偏差，若多个方向下的航向角偏差的相对误差小于5％，则再次求平均。该方法操作便捷，定位设备获取的定位数据更加精准，适用于各种不同的航行器航行环境。
一种水面水下航行定位设备之间航向偏差估计方法

[发明专利]一种水下航行器与接驳站的对接方法-CN201810054666.3在审
发明人：蒋丞;徐元欣;李波;余睿;王同琛;徐文 -专利权人：浙江大学
申请日： 2018-01-19 - 公布日： 2018-07-31 - 主分类号： G05D1/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种水下航行器与接驳站的对接方法，其采用了融合惯性导航、声学传感器、视觉传感器为一体的技术，不但保留了惯性导航的工作范围远等特点，并且能通过声学导航去除惯性导航的累计误差，同时通过视觉传感器提高精度，最终极大的提升了回坞成功率。此外本发明针对水下航行器入坞前航行过程中可能出现的各种突发情况进行了处理，避免对航行器本身和接驳站造成损坏。接驳系统按本发明流程的机制运行，可以保证系统较高的对接成功率、安全性和对接可靠性，提升了对接流程的鲁棒性。
惯性导航水下航行接驳站视觉传感器成功率对接可靠性声学传感器保证系统航行过程接驳系统航行器鲁棒性声学入坞去除融合保留

[发明专利]一种主从结构多节点网络的时间同步方法-CN201610126965.4有效
发明人： 徐元欣;刘阳曦;刘陈展;俞俊涛;毛佳;辜一帆;余睿;王曰海 -专利权人：浙江大学
申请日： 2016-03-07 - 公布日： 2018-06-15 - 主分类号： H04J3/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种主从结构多节点网络的时间同步方法，其针对网络的各个节点物理上通过有线进行连接，节点间的通讯可采用RS485、RS422、RS232、CAN总线等方式，设计了两种时钟同步机制：一种是应答式机制，另一种是广播式机制。本发明通过FPGA时钟采样可以得到各个报文发送和接收的准确时刻；通过应答式同步方式计算传输平均时延和主从时钟偏移，之后加以补偿时间精度可以达到纳秒级的高精度时间同步；通过广播式同步方式，在忽略通道传输时延的条件下可以达到较高精度的时间同步。 1
时间同步多节点网络同步方式主从结构广播式应答式报文发送节点物理平均时延时钟同步通道传输主从时钟准确时刻偏移纳秒级采样时延传输通讯网络

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