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[发明专利]一种应用于欠驱动无人艇的编队控制器构建方法及装置-CN202211119345.X有效
发明人：张磊;郑宇鑫;黄兵;郑帅;黄文斌;封佳祥;周彬;陈曦;王力锋 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2022-09-14 - 公布日： 2023-08-01 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本申请公开了一种应用于欠驱动无人艇的编队控制器构建方法及装置，属于无人艇控制领域，其中，编队控制器构建方法包括：基于图论技术、仿射变换技术以及应力矩阵技术设计欠驱动无人艇编队队形，基于该欠驱动无人艇编队队形建立无人艇系统数学模型，并对其输出进行状态转换，基于动态事件触发机制设计编队控制器。本申请公开的编队控制器构建方法及装置可以在有向通信图下实现包括平移、旋转、缩放以及这些变换的组合，增加了编队的灵活性，且在欠驱动系统处于不同状态时能够自适应调整事件触发阈值，同时降低了各艘无人艇间的通信频率，避免了因系统连续性通信模式而导致过度消耗通信资源的情况。
一种应用于驱动无人编队控制器构建方法装置

[发明专利]基于视觉和激光雷达信息融合的水面无人艇自主补给方法-CN202310258108.X在审
发明人：张佩;陈成;封佳祥;钱晓立;黄文斌;王建;徐昊;王力锋;马陈飞;郑宏伟;苗川 -专利权人：中国船舶集团有限公司第七○八研究所
申请日： 2023-03-16 - 公布日： 2023-07-04 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于视觉和激光雷达信息融合的水面无人艇自主补给方法，属于无人艇自主补给技术领域。本发明利用视觉图像信息特征丰富的特点，以视觉检测结果为先验信息，将视觉定位信息与激光雷达点云空间信息进行融合，获取精确的对接定位信息，同时结合目标跟踪预测的搜索框进行目标融合检测，缩短了检测耗时。本发明通过水面无人艇的摄像头和激光雷达融合检测跟踪系统，弥补了摄像头易受光线和气象条件影响、空间信息不准确的缺陷，提供了一套水面无人艇海上补给策略，实现了海上对接补给过程中补给锥套自主检测跟踪和精准定位，有效提升了水面无人艇补给决策能力。
基于视觉激光雷达信息融合水面无人自主补给方法

[发明专利]一种海上无人补给装置及控制方法-CN202310257442.3在审
发明人：徐昊;郑宏伟;张佩;封佳祥;马陈飞;封志文 -专利权人：中国船舶集团有限公司第七○八研究所
申请日： 2023-03-16 - 公布日： 2023-07-04 - 主分类号： B63B35/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种海上无人补给装置及控制方法，属于海上无人补给技术领域。包括动力平台和设于动力平台上的自动补给装置；动力平台包括自适应浮动平台、控制系统、推进系统、导航定位系统和增稳系统；自动补给装置包括定位对准系统、对接枪、机械臂和油水输送系统；自适应浮动平台上设有机械臂，油水输送系统包括授油或授水管，授油或授水管通过机械臂与对接枪连接；对接枪上设有定位对准系统；动力平台与母船之间设有拖缆及授油或授水管。通过本发明能够对各类水面无人装备实施航行中自动油水补给作业；实现油料补给的无人化操作，提高补给效率，提高海洋无人装备的续航力。
一种海上无人补给装置控制方法

[发明专利]一种单目相机和激光雷达信息融合的无人艇水面目标检测识别与定位方法-CN201811217208.3有效
发明人：王博;张伟;江坤颐;廖煜雷;李晔;封佳祥;苏广胜;周斌;袁志豪;杨士远;张磊;苏玉民;贾知浩 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-10-18 - 公布日： 2023-05-05 - 主分类号： G01S17/48 文献下载
摘要：本发明属于智能无人智慧船舶领域，具体涉及一种单目相机和激光雷达信息融合的无人艇水面目标检测识别与定位方法。针对无人艇对水面目标检测识别及定位受距离、目标波动的影响，本发明融合激光雷达和相机对感知范围内的目标进行准确检测识别及定位。首先利用采集到的水面目标图像训练基于神经网络的目标检测识别模型；然后激光雷达使用条件移除滤波器和欧氏聚类得到水面目标在世界坐标系下的位置；最后，设计了相机图片信息和激光雷达点云信息融合方法，使其对不确定性因素具有较高的鲁棒性。本发明能够使无人艇具备对水面目标准确检测识别定位的能力，为无人艇的目标跟踪，路径规划和自主航行提供良好的环境感知，应用前景广阔。
一种相机激光雷达信息融合无人水面目标检测识别定位方法

[发明专利]基于遗传算法的多水面无人艇区域协同探测任务分配方法-CN202211418037.7在审
发明人： 封佳祥;张佩;王力锋;黄文斌;陈曦;王建;苗川;徐昊;郑宏伟;马陈飞;封志文 -专利权人：中国船舶集团有限公司第七○八研究所
申请日： 2022-11-14 - 公布日： 2023-03-10 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于遗传算法的多水面无人艇区域协同探测任务分配算法，其特征在于，包括以下步骤：获取探测任务区域参数；获取区域探测任务相关任务约束；基于探测任务区域参数和区域探测任务相关任务约束获得目标函数；采用遗传算法对目标函数进行求解，最终解为每个水面无人艇的任务分配结果。本发明针对多水面无人艇区域探测任务，考虑不同类型水面无人艇的航行性能和探测能力，利用遗传算法，为每个水面无人艇分配探测区域，并保证探测效率，使整个多水面无人艇编队探测效率最高。
基于遗传算法水面无人区域协同探测任务分配方法

[发明专利]一种基于多传感器融合的水面目标训练集自动采集方法-CN201910392717.8有效
发明人：江坤颐;王博;张磊;庄佳园;李一帆;于清泽;杨士远;张韧然;封佳祥;周彬;袁志豪;张伟;苏玉民 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-05-13 - 公布日： 2022-10-28 - 主分类号： G06V20/52 文献下载
摘要：本发明提供一种基于多传感器融合的水面目标训练集自动采集方法，首先，对水面激光雷达点云进行滤波和K‑Means聚类处理，得到稳定的水面目标点云簇；然后，通过激光雷达点云帧与单目相机视频帧的时间戳匹配，利用张正友标定法建立的2D‑3D投影关系，实现点云与图像的像素级匹配；最后，使用得到的水面深度图像信息，进行水面训练集的标注。这种方法是首次提出的利用多传感器信息融合的针对水面目标训练集自动采集任务的方法，具有实时性好和可靠性高的特点；采用条件滤波与卡尔曼滤波，使得该方法对于风浪、水面数据采集平台颠簸、水面杂波等不利情形具有较高的鲁棒性，采用时间戳匹配的方法可以有效避免传感器频率不同带来的系统误差。
一种基于传感器融合水面目标训练自动采集方法

[发明专利]一种水面无人艇路径跟踪控制方法-CN201910436861.7有效
发明人：张磊;周彬;封佳祥;王博;庄佳园;沈海龙;苏玉民;刘涛 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-07-11 - 公布日： 2022-02-22 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种水面无人艇路径跟踪控制方法，通过当前无人艇运动的状态信息、位置坐标信息，进行路径点的离散并根据点更新机制进行目标点的更新；通过状态信息进行航向规划，计算当前目标点的视线角视线余角横侧偏差SE、视线补偿量并求得当前航向误差根据航向规划信息，进行航向控制，计算控制器输出力矩Np，根据规划航速和海况估算推进器推力Xp；对输出推力Xp、输出力矩Np进行推力分配，求得各推进器的执行信号，并控制推进器执行指令动作。本发明使得无人艇可以跟踪曲线路径，保证了路径跟踪的快速性以及稳定性，在风浪存在的条件下大大避免了侧漂的发生，实现了对航速较为准确的控制，对于无人艇的路径跟踪控制有重要的作用。
一种水面无人路径跟踪控制方法

[发明专利]一种无人艇全局路径规划方法-CN201910743186.2有效
发明人：张磊;封佳祥;黄兵;刘涛;许建辉;郑帅;苏玉民;曹建 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-08-13 - 公布日： 2022-01-11 - 主分类号： G01C21/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种无人艇全局路径规划方法。主要步骤包括：(1)获取无人艇运动状态信息和环境感知信息；(2)建立感知环境模型；(3)采用K近邻学习算法对环境栅格进行危险度预测；(4)采用改进A*算法进行路径搜索。本发明针对水面无人艇在实际航行过程中的安全性要求，在建立路径规划环境模型时，采用K近邻算法对水面无人艇所处环境中的危险区域进行预测，同时，在采用A*算法进行路径搜索时，在其估价函数中引入安全代价，确保规划路径的安全性。
一种无人全局路径规划方法

[发明专利]一种考虑感知信息误差的无人艇局部环境建模方法-CN201910264061.1有效
发明人：张磊;封佳祥;王博;庄佳园;许建辉;郑帅;苏玉民 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-04-03 - 公布日： 2021-11-23 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明提供一种考虑感知信息误差的无人艇局部环境建模方法，获取无人艇运动状态信息和环境感知信息，对获取的环境感知信息进行处理，建立环境模型中的障碍物更新机制；依据障碍物出现的概率，决定其在环境模型中的标识与剔除，建立感知环境模型，对于环境的表示，采用便捷高效的栅格法。本发明考虑水面无人艇在实际航行过程中感知信息存在的误差，通过对无人艇获取的瞬时障碍物进行筛选，将大概率出现的较准确的障碍物位置标识在环境模型中，剔除了由于感知误差而误产生的障碍物点，提高了无人艇在实际航行过程中路径规划的稳定性和准确性，对于无人艇在实际情况下处于障碍物较多且较小的复杂环境中的精确路径规划有重要作用。
一种考虑感知信息误差无人局部环境建模方法

[发明专利]一种基于模糊状态观测器的单喷泵推进无人水面艇自适应航向控制方法-CN201810778764.1有效
发明人：张磊;封佳祥;庄佳园;王博;沈海龙;苏玉民;曹建 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-07-16 - 公布日： 2021-06-01 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于模糊状态观测器的单喷泵推进无人水面艇自适应航向控制方法，属于无人水面艇运动控制技术领域；本发明包括：(1)获取无人水面艇运动状态信息；(2)获取无人水面艇的航向指令信息；(3)自适应跟踪无人水面艇内外环境干扰；(4)借鉴残差分析思想对环境干扰力进行预估；(5)消除时间滞后对干扰力作用判断的影响。本发明针对喷水推进方式的无人滑行艇设计的模型导向型航向控制方法存在实际应用困难的弱点及未考虑推进装置的实际工作特性的问题进行了改进，得到了一种面向工程应用的自适应单喷泵推进无人水面艇航向控制方法，对单喷泵机械安装误差和环境干扰等不利因素具有自适应特性。
一种基于模糊状态观测器单喷泵推进无人水面自适应航向控制方法

[发明专利]一种灰色预测辅助区域建议的水面目标检测方法-CN201910480821.2在审
发明人：王博;江坤颐;廖煜雷;于清泽;张韧然;杨士远;李一帆;封佳祥;周彬;袁志豪 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-06-04 - 公布日： 2019-09-10 - 主分类号： G06K9/00 文献下载
摘要：本发明公开一种灰色预测辅助区域建议的水面目标检测方法，属于智能无人船舶领域。本发明包括：首先，利用已训练好的模型检测到水面目标；然后，利用连续视频帧中的水面目标位置信息进行灰色预测；接着，运用灰色预测的结果对神经网络的区域建议进行反馈和引导；最后，通过上一步得到的更加准确的区域建议结果识别新入视频帧中的水面目标。本发明能够通过简化神经网络结构和提出更精确的区域建议来提升水面目标识别的准确率和速度。
水面目标灰色预测辅助区域神经网络结构连续视频帧船舶领域建议结果模型检测神经网络视频帧检测准确率反馈智能

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