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[发明专利]一种水下航行器的最优路径规划与避障设计方法-CN201811316388.0有效
发明人： 黄浩乾;史仍笃;周军;王冰;刘志强;黄铁;伍光胜 -专利权人：河海大学
申请日： 2018-11-07 - 公布日： 2021-07-27 - 主分类号： G01C21/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种水下航行器的最优路径规划与避障设计方法，是基于二叉堆加速算法、26邻域NA*算法与“圆弧‑直线‑圆弧”转弯策略相融合进行的水下航行器最优路径规划与避障。本发明首先采用离散三维网格图的方式建立水下环境模型，网格图将水下环境划分为若干相同大小的单元格；然后采用26邻域NA*算法规划路径，消除路径锯齿效应并避免部分碰撞；再应用“圆弧‑直线‑圆弧”转弯策略，避免航行器本体宽度以及转弯半径的影响。本发明的优点在于提出了面向三维场景的26邻域NA*算法并将其应用于水下航行器自主导航，考虑并利用了水下航行器转弯半径较大的特点，有效避免因为航行器自身宽度造成的碰撞，所规划路径较平滑且拐点较少。
一种水下航行最优路径规划设计方法

[发明专利]一种基于长基线水声系统辅助导航的AUV水下定位方法-CN202110303233.9在审
发明人： 黄浩乾;张国安 -专利权人：河海大学
申请日： 2021-03-22 - 公布日： 2021-07-23 - 主分类号： G01S15/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于长基线水声系统辅助导航的AUV水下定位方法，首先对水听器进行布放与位置标定，长基线水声系统接收来自AUV声源发出的信号，进行广义互相关运算，得到模糊相关峰；通过SINS解算出AUV当前位置来筛选主峰得到时延差；选定AUV的一个初始位置坐标，采用Taylor级数展开法进行迭代，通过长基线水听器基阵解算出位置信息；最后将SINS和长基线水声系统分别解算得到的位置坐标的差值输入到卡尔曼滤波器进行滤波，滤波结果对SINS和DVL的各项误差进行校正，得到精确的AUV位置信息。本发明修正了AUV水下航行过程中的累积误差，减小了声线弯曲和多路径效应产生的多相关峰对时延差估计的干扰，提高了AUV水下定位精度。
一种基于基线系统辅助导航 auv 水下定位方法

[发明专利]一种异时序贯量测的改进分层式AUV协同导航定位方法-CN202110332573.4在审
发明人： 黄浩乾;韩亦鸣;李光辉;田亚威;郑文豪;孙世安 -专利权人：河海大学
申请日： 2021-03-29 - 公布日： 2021-06-29 - 主分类号： G01C21/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种异时序贯量测的改进分层式AUV(Autonomous Underwater Vehicle)协同导航定位方法，通过分层式结构的信息共享和传递，并基于移动长基线方法，通过改进的异时序贯滤波方法对异时量测信息加以处理，解决了时钟不同步的问题，以及并行滤波由于水声信号延迟所产生的定位误差问题；采用了优化的扩展卡尔曼滤波方法EKF融合内外部导航信息，并以改进的多传感器数据融合导航系统对导航过程中所得到的姿态，速度，航向信息进行融合解算，反馈到上位机软件，实现了各传感器数据的在线融合，进而对低精度层AUV进行相关状态估计更新，通过分层式编队构形实现了不同精度AUV信息的共享和传递。
一种时序贯量测改进分层 auv 协同导航定位方法

[发明专利]一种基于测边网平差与秩亏自由网延拓的标定方法-CN202110312124.3在审
发明人： 黄浩乾;谢家涛 -专利权人：河海大学
申请日： 2021-03-24 - 公布日： 2021-06-29 - 主分类号： G01S1/72 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于测边网平差与秩亏自由网延拓的标定方法，该方法通过相对阵型标定方法收集声信标的各个互测距信息，即将各个声信标测距信息融入到同一个阵型标定模型中，且各测距信息相互制约；将测距信息上传到水面系统，水面系统接收上传的测距信息后对阵型进行整体优化解算；并建立基于测边网的整体平差模型，通过基于秩亏自由网的阵型延拓模型对阵型进行拓展，最后由绝对标定法确定坐标与方位。本发明通过基于测边网的整体平差模型和基于秩亏自由网的阵型延拓模型，并采用基于整体平差的联合标定方法，提高了阵型标定效率，优化了相对阵型标定精度，克服了目前绝对标定方法中存在的标定精度低和标定效率低下的不足之处。
一种基于测边网平差自由延拓标定方法

[发明专利]基于距离和环境特征的导航系统及其参数摄动解决方法-CN201910132227.4有效
发明人： 黄浩乾;孙烨;周军;钱惠敏;卢新彪;黄铁;史仍笃 -专利权人：河海大学
申请日： 2019-02-22 - 公布日： 2021-04-06 - 主分类号： G01C21/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于距离和环境特征的导航系统及其参数摄动解决方法，包括惯性导航系统（INS）中的导航模块、多普勒计程仪(DVL)、磁传感器及滤波器。先收集水下航行区域的地磁环境信息制成地磁图，INS导航模块、多普勒计程仪、磁传感器将导航的原始信息输出到滤波器，该滤波器基于交互多模型的有限脉冲滤波/Kalman滤波混合鲁棒算法构建，由滤波器滤波并解决参数摄动问题，输出修正后的导航信息完成导航。本发明由于采用了交互多模型的方法解决参数摄动问题，各个导航模块的导航信息不同步问题导致的误差有效降低，另外两种滤波方式的智能切换使用使此系统的误差预估性能非常可靠。
基于距离环境特征导航系统及其参数摄动解决方法

[发明专利]基于雾计算的复杂环境下机器人地图构建方法-CN201910197249.9有效
发明人： 黄浩乾;朱晗;刘志强;卢新彪;黄铁;史仍笃 -专利权人：河海大学
申请日： 2019-03-15 - 公布日： 2021-04-06 - 主分类号： G06F16/29 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于雾计算的复杂环境下机器人地图构建方法，包括建立雾计算框架；机器人通过传感器采集数据信息，将数据信息传送给雾网络并提出数据处理的任务请求，在雾网络中采用雾机协作模型的遗传算法对任务进行分配；雾节点执行任务请求并将执行结果反馈至机器人；机器人根据执行结果采用扩展卡尔曼滤波算法构建局部子地图，采用稀疏化扩展信息滤波算法将局部子地图联结成全局地图。本发明可以有效地缩短通讯时延；利用雾节点信息处理能力强的特点，有效避免了完全依靠机器人而导致的机载单元负荷过大的情况；而子地图的建立与联结降低了算法的复杂度，解决了全局地图构建时的整体算法复杂度高的问题，构建地图过程快速有效。
基于计算复杂环境机器人地图构建方法

[发明专利]复杂水下环境中高精度抗干扰二维滤波导航数据去噪方法-CN201910622605.7有效
发明人： 黄浩乾;王超;周军 -专利权人：河海大学
申请日： 2019-07-11 - 公布日： 2021-03-19 - 主分类号： G06K9/40 文献下载
摘要：本发明公开了一种复杂水下环境中高精度抗干扰二维滤波导航数据去噪方法，把训练样本集均分，把第一份数据中的噪声样本用K‑means聚类，根据聚类结果扩展噪声样本，再抽取等量的正常样本，组成平衡采样数据集，利用支持向量机进行分类得到初始分类器。利用训练好的分类器，对剩下的训练集样本做主动学习，根据学习结果同样选取距离分类平面最近的正常样本和噪声样本，按照每份样本中噪声样本的个数选取同等数量的正常样本，按照修正规则修正分类平面。循环迭代，直到剩余样本为零停止。该方法可以解决导航传感器收集到的不平衡大数据集在分类过程中易产生噪声数据和分类精度低的问题，具有快速的计算速度和较好的精度，还具有一定的鲁棒性。
复杂水下环境中高精度抗干扰二维滤波导航数据方法

[发明专利]一种针对车辆运动状态及道路坡度的联合估计方法-CN201910726544.9有效
发明人：陈建锋;孙坚添;汤传业;黄浩乾;胡树林;曹杰;郭聪聪;孙晓东;陈龙 -专利权人：江苏大学
申请日： 2019-08-07 - 公布日： 2021-01-15 - 主分类号： B60W40/076 文献下载
摘要：本发明公开了一种针对车辆运动状态及道路坡度的联合估计方法，构造坡道行车平台，运用平方根变分贝叶斯自适应容积卡尔曼滤波算法，估计车辆运动状态，形成车辆运动状态估计模块；搭建道路坡度单元，基于岭回归算法，求解道路坡度值，形成道路坡度估计模块；两个模块之间采用交互迭代的方式，实现车辆运动状态及道路坡度的联合估计。本发明的平方根变分贝叶斯自适应容积卡尔曼滤波算法能够对状态协方差及量测噪声协方差的平方根进行自适应，相比于同类噪声自适应算法具有计算量小，实时性好，精度高的特点；车辆运动状态及道路坡度的联合估计，考虑了两者之间的联系，能够提高估计结果的准确性。
一种针对车辆运动状态道路坡度联合估计方法

[发明专利]一种用于水下深潜器的导航系统及精准三点定位方法-CN201810568144.5有效
发明人： 黄浩乾;黄铁;卢新彪;周军;刘志强;甘磊 -专利权人：河海大学
申请日： 2018-06-05 - 公布日： 2020-08-11 - 主分类号： G01S19/49 文献下载
摘要：本发明公布了一种用于水下深潜器导航系统及精准三点定位方法，导航系统包括极低频收发模块、GPS收发模块、电子罗盘、数字信号处理处理单元、微机电惯性测量单元及深潜器中心计算机。本发明采用MEMS陀螺仪、MEMS加速度计组成姿态测量单元，和电子罗盘集成为惯性组合导航定位系统，并配合控制系统。当深潜器位于水面，深潜器切换至GPS模式，利用GPS收发模块获取位置信息；当深潜器潜入水下，GPS定位数据失效或DOP增大到预定阀值时，深潜器切换至航位推算模式，结合极低频无线电磁波的深海特性，使用四个极低频陆地基站的三点定位方法进行定位。本发明可以实现导航信息高精度获取的目的，完成水下深潜器自主精准导航与定位。
一种用于水下深潜器导航系统精准定位方法

[发明专利]基于有效关键帧的闭环检测机器人自定位误差消除方法-CN201910795912.5有效
发明人： 黄浩乾;朱晗;汤新华;唐家成;王鹏 -专利权人：河海大学
申请日： 2019-08-27 - 公布日： 2020-07-31 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于有效关键帧的机器人闭环检测自定位误差消除方法，包括基于偏移度的关键帧粗提取，以偏移度为另一选取原则融入ORB‑SLAM的关键帧提取之中；针对区域特征相似的关键帧部分采用基于深度学习的精提取，利用Alex‑NET进行学习，完成关键帧精提取；最后基于上述的有效关键帧集进行历史闭环检测，以判断自身是否进入历史同一状况。本发明以一个多角度的有效关键帧选取策略，能很好的处理有大偏移的运动情况；利用深度学习网络，避免了相似区域关键帧提取模糊的问题；而基于历史关键帧数据集的闭环检测则避免了为发生闭环或少发生闭环情况下的时间浪费问题，提高了系统的运行速度，降低了整个过程的算法复杂度。
基于有效关键闭环检测机器人定位误差消除方法

[发明专利]基于三角形匹配算法改进的ICCP水下地磁匹配方法-CN202010116489.4在审
发明人： 黄浩乾;王鹏;唐家成 -专利权人：河海大学
申请日： 2020-02-25 - 公布日： 2020-07-10 - 主分类号： G01C21/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于三角形匹配算法改进的ICCP水下地磁匹配方法，提出一种利用约束粒子群算法优化估计航路改进的ICCP算法。构建三角形匹配模型，确定估计点的匹配搜索范围，得到约束粒子群算法的一个约束条件；利用不同三角形之间刚性旋转和平移变换得到的矩阵函数，将导航系统累积误差对匹配精度的影响数学化，同时定义不同三角形之间的匹配度原则，得到约束粒子群算法的另一个约束条件；利用约束粒子群优化算法得到匹配三角形和惯性导航指示三角形两质心点之间的最小欧式距离，得到更新点作为下一次循环的确定点，依次迭代，规划出最终航行路径。提高了水下地磁信息的利用率，降低ICCP匹配算法的原理缺陷和惯导累积误差对匹配精度的影响。
基于三角形匹配算法改进 iccp 水下地磁方法

[发明专利]一种基于人机交互的智慧型洗衣机控制装置及其控制方法-CN202010088865.3在审
发明人：卢新彪;徐嘉雯;张弛;黄晨;周军;黄浩乾 -专利权人：河海大学
申请日： 2020-02-12 - 公布日： 2020-06-09 - 主分类号： D06F33/30 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于人机交互的智慧型洗衣机控制装置及其控制方法，包括中央处理单元、检测单元、无线通信单元、报警单元、控制单元和智能终端，所述中央处理单元分别连接着检测单元、无线通信单元、报警单元和控制单元，所述智能终端通过无线装置与无线通信单元相连。本发明既完成了传统的洗衣过程，又采集了用户对洗衣结果的评价，并且利用神经网络强大的自学习能力为客户提供个性化洗衣服务，有效提高用户满意度。
一种基于人机交互智慧型洗衣机控制装置及其方法

[发明专利]面向非高斯噪声环境的车辆行驶状态估计方法-CN201811377505.4有效
发明人：陈建锋;郭聪聪;汤传业;黄浩乾;孙坚添;曹杰;孙晓东;陈龙 -专利权人：江苏大学
申请日： 2018-11-19 - 公布日： 2020-06-09 - 主分类号： B60W40/10 文献下载
摘要：本发明公开了面向非高斯噪声环境的车辆行驶状态估计方法，包括：设计轮胎力估计器，结合车辆动力学模型及普通车载传感器信号，基于卡尔曼滤波理论估计车辆四轮的纵向力和侧向力；设计非线性车辆状态估计器，结合七自由度车辆动力学模型，利用轮胎力估计器获取的信息及普通车载传感器信号，基于集员卡尔曼滤波理论在非高斯噪声环境下估计四轮驱动车辆行驶过程中的纵向车速、侧向车速和质心侧偏角。该方法能够实时监测轮胎力状况和车辆状态信息，很好的解决了车辆状态估计过程中轮胎模型和噪声模型的误差问题，为汽车的主动安全控制提供基础。
面向非高斯噪声环境车辆行驶状态估计方法

[发明专利]一种某深度水层面模式下的导航信息融合方法及系统-CN202010069599.X在审
发明人： 黄浩乾;刘聪 -专利权人：河海大学
申请日： 2020-01-21 - 公布日： 2020-05-19 - 主分类号： G01C21/00 文献下载
摘要：本发明公布了一种某深度水层面模式下的导航信息融合方法及系统，在AUV下潜深度较浅时，DVL的声波不能达到水底，其输出的速度信息中包含洋流速度，此时DVL工作在某深度水层面模式，为了回避对洋流的建模问题，提前在水底模式下进行径向基神经网络RBFNN的训练，完成对水底模式下DVL和SINS速度差异和SINS载体运动参数的关联函数的拟合；在AUV处于某深度水层面模式时，将SINS中实时的载体运动参数代入在水底模式下最新训练得到的关联函数，解算出此时将DVL的声波在理论上延长到水底时的输出速度与SINS输出速度的差异，并作为滤波模块的量测输入，最后补偿到SINS上。本发明有效解决了在多普勒计程仪输出的速度包含洋流速度时，如何既不对洋流建模，又能对SINS进行补偿这一技术问题。
一种深度水层模式导航信息融合方法系统

[发明专利]一种基于YOLOv3的火焰及浓烟检测方法-CN201911197998.8在审
发明人：钱惠敏;施非;周军;黄浩乾;卢新彪 -专利权人：河海大学
申请日： 2019-11-29 - 公布日： 2020-05-01 - 主分类号： G06K9/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于YOLOv3的火焰及浓烟检测方法，包含以下步骤：建立火焰数据集与浓烟数据集；使用随机水平翻转，裁剪，旋转的方式进行数据增强；使用YOLOv3算法分别训练出火焰模型和浓烟模型，融合为最终模型；在现有视频监控系统中，增加火焰和烟雾检测模块；基于视频监控系统的摄像头实时采集监控场景视频，并基于ffmpeg框架从视频中提取图像帧；采用融合检测模型对每帧图像进行检测，确定图像中有无火焰及浓烟并标出它们的位置；当检测到火情时自动报警，联动自动消防设备，摄像头提供实时监控。本发明可以实现对重要场所火情有效监控和危险预警，该方法具有不依赖手工特征，检测成本低，检测速度快、准确率高等优点。
一种基于 yolov3 火焰浓烟检测方法