基于海底地形特征的深海AUV同步定位与建图方法研究

批准号:
U1806228
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
280.0 万元
负责人:
李晔
依托单位:
学科分类:
E1102.船舶工程
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
史先鹏、张强、任玉刚、李岳明、张磊、曹建、杨志国、沈鹏、马腾
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中文摘要
自主式水下机器人(AUV)采用的传统导航方式,都存在需要外部声学基阵或定期上浮修正累积误差的问题。同步定位与建图方法(SLAM)在AUV水下潜航过程中,可根据位置估计和多波束声纳获得的海底地形信息,预估自身位姿并完成数据关联,在形成海底地形图的同时,利用地图进行自主定位和导航。. 针对海底地形相邻帧数据无法准确关联所带来的一系列难点问题,开展多波束测深数据滤波、空间归位与畸变修正方法探索,建立强弱关联相结合的海底地形SLAM位姿图模型;研究以全局路径修正为主、局部路径修正为辅的海底地形图一致性保持与定位误差约束方法;构建地形匹配结果置信度评估模型,探索伪定位点判别方法,进行考虑地图一致性的鲁棒滤波方法研究。. 通过半物理仿真、船载多波束声纳海中试验、AUV集成多波束声纳海中试验,验证海底地形SLAM方法的可行性和可靠性,为实现AUV“长期、独立、全天候、高精度”水下导航提供理论依据。
英文摘要
Conventional forms of navigation on autonomous underwater vehicle (AUV), relies on external acoustic arrays or regular surface of the vessel to correct accumulated navigation error. Simultaneous localization and mapping (SLAM) can acquire bathymetric data according to location estimation and data received from multi-beam sonar to predict pose along with location and complete data association, and this means the map could be created for localization and navigation while underwater bathymetric charts are continued to form.. To conquer the series of issues with the absence of accurate data associations between adjacent pings, researches and done in methods for filtering, spatial homing and distortion correction, and established models to combined strong and weak data association into pose-graph; researches are also done in methods keeping bathymetric charts consistent and constraining localization errors via global path planning supported with local path planning; constructing model for evaluation of terrain matching belief results, exploring methods for identifications of fake matching, and researches on robust filtering methods with the consideration of map consistency. . By conducting experiments on semi-physical platform, sea trails with shipborne multi-beam sonar, and sea trails of AUV-embedded multi-beam sonar, the reliability and stability of bathymetric SLAM method is validated, and this research provides theoretic and technique foundation for achieving AUV’s goal of ‘Long term, Independent, All-weathered, High precision’ navigation.
自主式水下机器人(AUV)采用的传统导航方式,都存在需要外部声学基阵或定期上浮修正累积误差的问题。同步定位与建图方法(SLAM)在AUV水下潜航过程中,可根据位置估计和多波束声纳获得的海底地形信息,预估自身位姿并完成数据关联,在形成海底地形图的同时,利用地图进行自主定位和导航。针对海底地形相邻帧数据无法准确关联所带来的一系列难点问题,开展多波束测深数据滤波、空间归位与畸变修正方法探索,建立强弱关联相结合的海底地形SLAM位姿图模型;研究以全局路径修正为主、局部路径修正为辅的海底地形图一致性保持与定位误差约束方法;构建地形匹配结果置信度评估模型,探索伪定位点判别方法,进行考虑地图一致性的鲁棒滤波方法研究。通过半物理仿真、船载多波束声纳海中试验、AUV集成多波束声纳海中试验,验证海底地形SLAM方法的可行性和可靠性,为实现AUV“长期、独立、全天候、高精度”水下导航提供理论依据。
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Heading control of unmanned surface vehicle with variable output constraint model-free adaptive control algorithm
变输出约束无模型自适应控制算法的无人水面艇航向控制
DOI:10.1109/access.2019.2928019
发表时间:2019
期刊:IEEE Access
影响因子:3.9
作者:Quanquan Jiang;Yulei Liao;Ye Li;Jiajia Fan;Yugang Miao
通讯作者:Yugang Miao
DOI:--
发表时间:2022
期刊:哈尔滨工程大学学报
影响因子:--
作者:史先鹏;王宏妫
通讯作者:王宏妫
DOI:10.11990/jheu.202010041
发表时间:2022
期刊:哈尔滨工程大学学报
影响因子:--
作者:李志超;乔岳坤
通讯作者:乔岳坤
Turning circle based trajectory planning method of an underactuated AUV for the mobile docking mission
基于回转圆的移动对接任务欠驱动AUV轨迹规划方法
DOI:10.1016/j.oceaneng.2021.109546
发表时间:2021-09
期刊:OCEAN ENGINEERING
影响因子:5
作者:Xie Tianqi;Li Ye;Jiang Yanqing;Pang Shuo;Wu Haowei
通讯作者:Wu Haowei
Path-following control of unmanned surface vehicles with unknown dynamics and unmeasured velocities
未知动力学和未测速度的无人地面车辆的路径跟踪控制
DOI:10.1007/s00773-020-00744-3
发表时间:2020-06
期刊:JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY
影响因子:2.6
作者:Qu Xingru;Liang Xiao;Hou Yuanhang;Li Ye;Zhang Rubo
通讯作者:Zhang Rubo
波浪滑翔器的动力学建模与自主控制方法研究
- 批准号:51879057
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:李晔
- 依托单位:
AUV的海底“面地形”快速匹配导航方法研究
- 批准号:51279221
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:李晔
- 依托单位:
海流干扰下欠驱动智能水下机器人的三维轨迹跟踪方法研究
- 批准号:51179035
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:61.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:李晔
- 依托单位:
智能水下机器人的水下地形匹配导航方法研究
- 批准号:50909025
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:李晔
- 依托单位:
国内基金
海外基金
