不精确先验地形条件下的AUV海底地形融合导航方法研究

批准号:
51909245
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
27.0 万元
负责人:
陈鹏云
依托单位:
学科分类:
E1102.船舶工程
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
海底地形辅助导航的研究对自主式水下无人航行器(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)远距离深潜和自主作业具有积极的意义,而现有的地形辅助导航技术依赖精确的先验数字地形。在深海海域由于地形测量精度的限制,现有的方法将产生较大误差。. 针对这一问题,本项目在地形辅助导航中引入同步定位与地图构建(Simultaneous localization and mapping, SLAM)技术,二者可共用多波束测深系统作为地形测量设备。基于不精确先验地形约束条件,构建可实时扩展修正的海底地图存储和实时多波束测深剖面的数据关联模型,研究引入SLAM思想的海底地形融合导航算法,探索基于融合导航结果的局部地形后优化方法。. 通过半实物仿真、水池试验和海中试验,验证提出方法的可行性和可靠性,为构建精确、可靠、自主的AUV水下导航系统奠定理论和技术基础。
英文摘要
Seabed Terrain-Aided Navigation (STAN) has a vital signification to long-range underwater navigation of Autonomous Underwater Vehicle (AUV). However, the traditional terrain-aided navigation method is overly dependent on the digital terrain map. In the deep-sea areas, due to the limitation of terrain measurement accuracy, large errors will be produced with existing methods. .To solve this problem, Simultaneous localization and Mapping (SLAM) is introduced into the project. The multi-beam sounding system can be used as shared terrain measuring equipment. Based on the low-precision reference terrain, build a seabed terrain storage model which can be corrected in real-time, then a data correlation model for real-time multi-beam sounding profiles will be explored; the seabed terrain-fusion navigation algorithm introduced SLAM idea will be researched in depth; based on the terrain-fusion navigation results, the post optimization method of local terrain will be explored..Through the semi-physical simulations, pool tests and sea trials, the feasibility and reliability of the proposed methods are verified, and this research can provide theoretical and technical foundation for building an AUV underwater navigation system which is precise, reliable, and autonomous.
海底地形辅助导航的研究对自主式水下无人航行器远距离深潜和自主作业具有积极的意义,而现有的地形辅助导航技术依赖精确的先验数字地形。在深海海域由于地形测量精度的限制,现有的方法将产生较大误差。针对这一问题,本项目在地形辅助导航中引入同步定位与地图构建技术,二者可共用多波束测深系统作为地形测量设备, 有效提高深海区域内的导航性能。针对不精确先验地形条件下的AUV海底地形融合导航的关键技术,本项目建立了可实时扩展修正的海底地图存储模型和实时多波束地形关联模型;基于数据关联信息,设计了引入SLAM思想的海底地形融合导航算法;融合定位结果,建立了融合导航结果的局部地形后优化方法;最后通过海上实测数据,进行了水下地形离线实时导航实验;;实验结果表明所提出的地形匹配导航方法进一步提高了原有地形匹配导航方法的精度,在实验海域的导航最大偏差小于15m,且全程没有累积误差。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
The Motion Controller Based on Neural Network S-Plane Model for Fixed-Wing UAVs
基于神经网络S平面模型的固定翼无人机运动控制器
DOI:10.1109/access.2021.3093768
发表时间:2021
期刊:IEEE Access
影响因子:3.9
作者:Chen Pengyun;Zhang Guobing;Guan Tong;Yuan Meini;Shen Jian
通讯作者:Shen Jian
Improved Active Disturbance Rejection Control (ADRC) with Extended State Filters
具有扩展状态滤波器的改进的有源抗扰控制 (ADRC)
DOI:10.3390/en15165799
发表时间:2022-08-01
期刊:ENERGIES
影响因子:3.2
作者:Shi, Shangyao;Zeng, Zhiqiang;Chen, Pengyun
通讯作者:Chen, Pengyun
Numerical investigations of flow characteristics of a pump jet propulsor in oblique inflow
泵喷推进器斜流流动特性数值研究
DOI:10.1016/j.apor.2020.102343
发表时间:2020
期刊:Applied Ocean Research
影响因子:4.3
作者:Lu Lin;Wang Chen;Qin Denghui
通讯作者:Qin Denghui
DOI:10.11992/tis.201903027
发表时间:2020
期刊:智能系统学报
影响因子:--
作者:韩月;陈鹏云;沈鹏
通讯作者:沈鹏
Bathymetric Particle Filter SLAM With Graph-Based Trajectory Update Method
基于图的轨迹更新方法的测深粒子滤波器 SLAM
DOI:10.1109/access.2021.3088541
发表时间:2021
期刊:IEEE ACCESS
影响因子:3.9
作者:Zhang Qianyi;Li Ye;Ma Teng;Cong Zheng;Zhang Wenjun
通讯作者:Zhang Wenjun
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