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[发明专利]一种水下无人航行器的水下布放回收装置和方法-CN202111625194.0有效
发明人：管凤旭;黄佳威;张伟;张宏瀚;唐世文;李志鹏;杨子鹏 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2021-12-28 - 公布日： 2023-06-09 - 主分类号： B63B27/00 文献下载
摘要：本发明提供一种水下无人航行器的水下布放回收装置和方法。针对现有AUV布放回收装置和方法在布放回收过程中存在安全性差、隐蔽性低等问题提出的，包括:AUV控制台、双层滑道、AUV布放回收舱、光学导引装置、声学导引装置、注排水装置等。本发明提供的水下布放回收装置和方法具有以下优点：1、在高海情情况下，布放回收舱可以沿着预设的滑道方向平稳的移动，可以避免AUV在布放回收过程中与其它航行设备发生碰撞，有效保障了航行安全；2、布放回收装置安装在AUV母船坞舱内，使得AUV的布放回收过程更加隐蔽；3、AUV布放回收舱下放深度可控，有效减少高海情对AUV布放回收的影响。
一种水下无人航行回收装置方法

[实用新型]一种轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体-CN202221574780.7有效
发明人：梅延宁;张宏瀚;唐亮;钱明宇;王博;蔡正强;王洪良;王石磊 -专利权人：哈尔滨哈玻拓普复合材料有限公司;哈尔滨工程大学
申请日： 2022-06-22 - 公布日： 2023-02-17 - 主分类号： B29C70/22 文献下载
摘要：本实用新型涉及水下潜器技术领域，具体涉及一种轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体；其中，轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体，包括：依次铺设的第一蒙皮和抗压浮力层、以及第二蒙皮，所述第一蒙皮包括第一表面耐老化层和第一表面短纤维层、以及第一表面结构层；所述抗压浮力层的上表面和下表面上设有槽道，且沿所述抗压浮力层的厚度方向上设有槽孔，所述槽道内所述槽孔填充有粘结树脂。该轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体重量轻、整体结构承载性能好；采用真空辅助树脂传递模塑工艺整体、一次成型，保证了各层间材料粘接的可靠性和厚度均与一致性。
一种量化水下复合材料夹层承载结构壳体

[发明专利]有向切换拓扑下多AUV编队队形一致性控制方法-CN202110780170.6有效
发明人：张勋;周立广;邢文;郑岩;吴迪;张宏瀚;徐健;陈涛 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2021-07-09 - 公布日： 2023-01-17 - 主分类号： G05D1/06 文献下载
摘要：有向切换拓扑下多AUV编队队形一致性控制方法，它属于多自主式水下航行器的协调控制技术领域。本发明解决了在随机切换拓扑和编队队形变换时，现有控制方法的鲁棒性和稳定性差的问题。本发明在有向切换拓扑和变换编队队形情况下，通过反馈线性化方法将AUV运动学模型和动力学模型转化为二阶积分器形式，并在控制算法中加入水下航行器之间的相对位置信息和速度阻尼器，形成编队队形控制律。多AUV编队收敛速度提高，可以形成稳定的编队队形的速度更快，在切换拓扑和队形变换的情况下，控制器可以保持很好的稳定性和鲁棒性，多AUV系统可以收敛到期望位置。本发明可以应用于对多自主式水下航行器的协调控制。
切换拓扑 auv 编队队形一致性控制方法

[发明专利]一种近海巡检型AUV的路径规划方法-CN202211100761.5在审
发明人： 张宏瀚;王亚博;李娟;卢家振;严浙平 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2022-09-08 - 公布日： 2022-12-09 - 主分类号： G05D1/06 文献下载
摘要：一种近海巡检型AUV的路径规划方法，涉及自主水下航行器AUV的路径规划领域。本发明是为了解决现有的近海巡检AUV的路径规划方法还存在计算开销大、极易陷入局部最小值而导致的无法在存在复杂动态且较大障碍物的近海环境完成路径规划的问题。本发明包括：步骤一、初始化地图空间V，随机树空间T，拓展步长l，AUV运动学参数，自适应子目标点选取阈值k，设置起始点xrand，终点xgoal；步骤二、利用步骤一初始化后的参数值采用RRT算法获得规划好的全局路径；步骤三、以AUV运动学参数为约束采用DWA算法对步骤二获得的规划好的全局路径进行处理，使AUV巡检路径在符合运动学约束的同时实现动态避障。本发明用于对巡检AUV进行路径规划。
一种近海巡检 auv 路径规划方法

[发明专利]基于改进RRT算法的AUV路径规划方法-CN202211129260.X在审
发明人： 张宏瀚;王亚博;李娟;卢家振;严浙平 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2022-09-16 - 公布日： 2022-11-25 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：基于改进RRT算法的AUV路径规划方法，具体涉及一种基于改进RRT算法的近海巡检型自主水下航行器AUV路径规划方法，为解决自主水下航行器在近海复杂环境中采用RRT算法进行路径规划时，存在搜索盲目性、收敛速度慢以及计算开销大的问题，它包括初始化各参数,设置自主水下航行器的起点，终点；根据设置的起点，终点建立采样空间，在采样空间中获得一个采样点；根据采样点利用自适应采样策略在地图空间中得到新采样点；在随机树空间内计算所有节点与新采样点的距离，得到距离新采样点最近的点，将点朝向新采样点的矢量方向作为拓展方向，结合初始化的拓展步长对随机树进行拓展。属于路径规划领域。
基于改进 rrt 算法 auv 路径规划方法

[发明专利]一种红外海上小目标抗干扰的检测方法-CN202211073079.1在审
发明人：郑岩;王爱宇;张勋;邢文;刘阳;周佳加;李本银;张宏瀚;陈涛;王宏健 -专利权人：哈尔滨工程大学;青岛哈尔滨工程大学创新发展中心
申请日： 2022-09-02 - 公布日： 2022-11-25 - 主分类号： G06V10/25 文献下载
摘要：一种红外海上小目标抗干扰的检测方法，它属于海上目标检测技术领域。本发明解决了由于红外海面图像中存在干扰，导致的采用现有目标检测方法时存在检测率低、虚警率高的问题。本发明通过计算中心区域及其邻域灰度分布的相异性，实现对疑似目标的召回式检测。然后，进一步提取出疑似目标区域的特征。因为海上干扰存在的聚类特征，松弛互k近邻图被引入通过全局图聚类来区分真实目标，通过这种方法，能够检测出真实目标并将海上干扰滤除。本发明方法可以应用于海上小目标的检测。
一种红外海上目标抗干扰检测方法

[发明专利]一种水下无人潜航器低耦合分层架构逐级优化方法-CN201810869546.9有效
发明人： 张宏瀚;田凯欣;凡浩;张勋;徐健;周佳加 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-08-02 - 公布日： 2022-11-01 - 主分类号： G06F30/15 文献下载
摘要：一种水下无人潜航器低耦合分层架构逐级优化方法涉及无人潜航器总体设计优化领域，具体涉及一种水下无人潜航器低耦合分层架构逐级优化方法。一种水下无人潜航器低耦合分层架构逐级优化方法，包括以下步骤：(1)将整个整个水下无人航行器分解为开放式的分模块；(2)设计分系统的数学模型；(3)设计优化目标；(4)列出对应的约束条件；(5)对每一个相对独立的分系统分别进行优化，分别得到每一个分系统的优化结果，并将其目标函数传递给顶层控制层；(6)顶层控制层通过反复迭代计算进行优化，解决各个分系统间状态变量不协调的问题，得到最终的优化结果。通过优化，使水下无人航行器置空率高，外形尺寸相对合理、总重量小。
一种水下无人潜航耦合分层架构逐级优化方法

[发明专利]一种轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体及其一体化成型工艺-CN202210710321.5在审
发明人：梅延宁;张宏瀚;唐亮;钱明宇;王博;蔡正强;王洪良;王石磊 -专利权人：哈尔滨哈玻拓普复合材料有限公司;哈尔滨工程大学
申请日： 2022-06-22 - 公布日： 2022-09-30 - 主分类号： B29C70/22 文献下载
摘要：本发明涉及水下潜器技术领域，具体涉及一种轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体及一体化成型工艺；其中，轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体，包括：依次铺设的第一蒙皮和抗压浮力层、以及第二蒙皮，所述第一蒙皮包括第一表面耐老化层和第一表面短纤维层、以及第一表面结构层；所述抗压浮力层的上表面和下表面上设有槽道，且沿所述抗压浮力层的厚度方向上设有槽孔，所述槽道内所述槽孔填充有粘结树脂。该轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体重量轻、整体结构承载性能好；采用真空辅助树脂传递模塑工艺整体、一次成型，保证了各层间材料粘接的可靠性和厚度均与一致性。
一种量化水下复合材料夹层承载结构壳体及其一体化成型工艺

[发明专利]一种基于蚁群算法的多AUV协同目标搜索方法-CN202210693362.8在审
发明人：李娟;徐浩彤;张宏瀚;翟效亮;王宏健;吴迪 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2022-06-17 - 公布日： 2022-09-16 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明属于多AUV协同控制技术领域，具体涉及一种基于蚁群算法的多AUV协同目标搜索方法。本发明基于蚁群算法的协同性，设计了结合概率地图的目标搜索策略，并结合预测控制优化了搜索策略。本发明中目标搜索效率更高，协同性高。在未知环境中，防止多AUV的目标搜索可能出现重复搜索的情况，AUV会尽量的避免搜索其他AUV搜索过的地区。本发明可以进行大范围的搜索。相对于单AUV，多AUV的协同目标搜索可以进行大范围的目标搜索，收缩时间更快。
一种基于算法 auv 协同目标搜索方法

[发明专利]一种通信时延下基于人工势场法的AUV编队无死锁避碰方法-CN202210693357.7在审
发明人：李娟;田振洋;陈兴华;王佳奇;徐健;张宏瀚 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2022-06-17 - 公布日： 2022-09-02 - 主分类号： G05D1/06 文献下载
摘要：本发明属于船舶控制技术领域，具体涉及一种通信时延下基于人工势场法的AUV编队无死锁避碰方法。本发明通过在编队控制中加入了避碰相关的势场函数uri(t)，解决了编队变换过程中的碰撞问题；由于加入了避碰分量uri(t)，可能致使驱动形成编队的某一方向控制力与避碰分量uri(t)共线且相互抵消，AUV无法达到期望位置，从而导致死锁问题；为避免出现死锁问题，在编队控制器中增加避免死锁的分量urj(t)，当避碰力和驱动形成编队的某一方向控制力共线时，会产生垂直于共线方向一段时间的力，从而使得两个AUV可以产生绕行的效果，避免死锁问题的发生。本发明解决了AUV编队控制过程中可能发生的碰撞和死锁问题，使得编队可以在存在通信时延条件下稳定收敛。
一种通信时延下基于人工势场法 auv 编队死锁方法

[发明专利]静态环境下基于深度强化学习的移动机器人避碰规划方法-CN201910953377.1有效
发明人：王宏健;何姗姗;张宏瀚;袁建亚;于丹;贺巨义 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-10-09 - 公布日： 2022-08-02 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明属于移动机器人导航技术领域，具体涉及一种静态环境下基于深度强化学习的移动机器人避碰规划方法。本发明使用激光测距仪采集原始数据，将处理后的数据作为A3C算法的状态S，通过构建A3C‑LSTM神经网络，将状态S作为网络输入，通过A3C算法，神经网络输出相应参数，利用参数通过正态分布选择移动机器人每一步执行的动作。本发明无需对环境进行建模，通过深度强化学习算法最终实现移动机器人成功在复杂静态障碍物环境下避障。本发明设计具有转艏约束的连续动作空间模型，且采用多线程异步学习，与一般深度强化学习方法相比，大大提高学习训练时间，减少样本相关性，保障探索空间的高利用性与探索策略的多样性，提升算法收敛性、稳定性以及避障成功率。
静态环境基于深度强化学习移动机器人规划方法

[发明专利]一种带风帆的动力浮标自主航行控制方法-CN202010489711.5有效
发明人：管凤旭;张旭;杜雪;张宏瀚;严浙平 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2020-06-02 - 公布日： 2022-07-15 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明提供一种带风帆的动力浮标自主航行控制方法，通过对任务信息的解算，得到目标点位置、目标区域半径及期望航速，并获取风动力浮标艏向角及其在当前位置的表观风向角等多种状态信息。根据这些信息分别对风动力浮标的艏向、风帆转向及航速进行闭环控制，确保风动力浮标在行驶过程中始终能够获得目标方向上的最大速度，实现了风动力浮标在风动力下以不低于期望的航速向目标点的快速自主航行，减少了动力能源的消耗，比相同体积的无风帆动力浮标的工作时间更长。
一种风帆动力浮标自主航行控制方法

[发明专利]基于状态预测补偿的欠驱动UUV水平面轨迹跟踪控制方法-CN201910975409.8有效
发明人：周佳加;陈思妍;严浙平;张宏瀚;杜雪;钟荣 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-10-15 - 公布日： 2022-07-15 - 主分类号： G05D1/08 文献下载
摘要：本发明提供的是一种基于状态预测补偿的欠驱动UUV水平面轨迹跟踪控制方法。步骤1:UUV根据当前任务获取位置、姿态信息；步骤2:利用欠驱动UUV的数学模型得出运动坐标下的位置、姿态误差变量；步骤3:通过镇定位姿误差变量，计算虚拟控制律；步骤4:根据UUV的运动学和动力学模型分别构造位姿状态预测器和速度状态预测器；步骤5:根据预测的状态信息构造UUV实际轨迹跟踪控制律。本发明的方法可以在欠驱动UUV执行机构存在时间延迟的情况下，利用本发明所提出的方法设计的UUV轨迹跟踪控制器作用下的UUV，可以实现对平面轨迹的精确跟踪，所设计的控制器更加符合工程实际的要求。
基于状态预测补偿驱动 uuv 水平面轨迹跟踪控制方法

[发明专利]一种考虑通信情况的多USV群体协同避碰规划方法-CN201910033306.X有效
发明人：王宏健;付忠健;李庆;张宏瀚;张明伟 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-01-14 - 公布日： 2022-06-21 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明属于USV控制技术领域，具体涉及一种考虑通信情况的多USV群体协同避碰规划方法。本发明在有/无通信的情况下利用通信模块的互通位置、速度、艏向等信息和雷达探测一定范围内的静态障碍物位置和动态USV位置、速度、艏向等信息辅助避碰规划，使多个USV从起点向终点航行过程中避开所有静态障碍物、USV之间不发生碰撞且不出现大角度转向、大范围加减速，且航行路径符合经济性要求。本发明致力找到适应于有/无通信情况下充分利用通信模块和雷达探测模块来辅助避碰的方法，并且制定合理的通信频率和通信内容来减轻系统的压力。
一种考虑通信情况 usv 群体协同规划方法

[发明专利]水下机器人航态调节液舱系统及水下机器人和控制方法-CN201910559841.9有效
发明人： 张宏瀚;郭焱阳;严浙平;吴迪;李本银 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-06-26 - 公布日： 2022-05-31 - 主分类号： G05D1/06 文献下载
摘要：本发明提供的是一种水下机器人航态调节液舱系统及水下机器人和控制方法。航态调节液舱系统包括液舱外壳，在液舱外壳底部设置截面为半环形的载液舱，载液舱的两个上端面处分别设置左边舱气阀与右边舱气阀，载液舱的底部设置通海阀，两边舱气阀之间设置两只并联的控制气路，一只控制气路与高压气瓶相连、另一只与外界相连通，载液舱内装液体且形成可压缩气体的气室，载液舱的两个上端面之间由液舱顶部气体通道相连通，液舱顶部气体通道上设置气道控制阀。水下机器人包括单液舱方案和双液舱方案。控制方法包括近水面浮态控制和姿态控制。本发明具备较强的运动姿态稳定能力，较高精度浮态控制能力，较强的环境自适应能力。
水下机器人调节系统机器人和控制方法

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