面向AUV自主回收的单目视觉定位算法

针对自主水下航行器(AUV)自主回收过程中对回收装置的近距相对位置测量问题,提出了一种基于单目视觉的近距定位方法。该方法首先给出AUV与回收装置端面垂直时的单目定位方法,然后提出旋转定位法来解决AUV有俯仰和偏航时AUV与回收装置之间相对位置的精确计算问题,并进行了实验室试验研究,验证了该方法的有效性。

基于人工矢量场的AUV自主回收路径规划

针对自主水下航行器(AUV)水下自主回收过程中的路径规划问题,采用人工矢量场法规划回收路径。将回收过程划分为回坞导引阶段和入坞阶段,其中回坞导引阶段以入坞预备点为目标点,使用传统的人工矢量场法为AUV规划出一条无障碍路径;而入坞阶段则采用模糊变系数矢量场法,定义回收入口处的3个虚拟目标点,将AUV到回收中轴线的距离作为输入,通过模糊规则调整虚拟目标点的引力系数,使人工引力场的梯度方向指向回收入口,AUV沿光滑的入坞路径以期望的姿态驶进回收入口。仿真结果证明了该路径规划方法的有效性。

小型无人机在简化传感器配置下的自主回收控制系统设计

在具备多传感器条件下,借助多传感器信息融合算法可以实现小型无人机的自主回收任务,如何采用少量传感器完成任务是一个重要的研究方向。本文给出一种仅利用单GPS辅以高度表的组合方式来完成小型无人机的自主回收任务。文中以该传感器组合为基础,设计了回收过程中各阶段的控制器结构,并利用序列二次规划(SQP)算法选择了控制律参数,最后利用在Simulink环境下建立的系统数字仿真模型对所设计的控制器结构和控制律参数进行了仿真验证。仿真结果表明可以完成小型无人机的自主回收任务。

面向USV的AUV自主回收装置设计及其水动力分析

随着海洋无人系统的发展,自主式水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)的自主布放和回收技术成为亟待突破的瓶颈技术。利用无人水面艇(unmanned surface vehicle,USV)回收AUV成为海洋无人系统协同作业的发展方向之一。目前国外一些研究机构提出的利用USV回收AUV的方案,成熟度都较低。为了实现USV自主回收AUV,设计了一种用于USV动态回收AUV的回收装置。该装置通过绳索连接固定在USV上的绞车,下方连接一个V形翼,用于维持其稳定性,以实现USV在航行中自主收放AUV。首先,介绍了国内外自主回收AUV的研究现状;然后,对回收装置的设计背景、结构形式以及稳定性进行了分析;最后,利用水动力分析软件CFX对AUV在水下对接的动态过程进行了水动力仿真,获得了回收装置在不同工况下对接时的阻力变化情况。通过数值仿真发现:对接过程中,AUV的摩擦阻力逐渐增大;当AUV接近回收装置时,压差阻力迅速减小,但AUV在对接过程中的总阻力是先增加后减小。通过分析可知,所设计的回收装置具有较好的稳定性。研究结果对动态回收AUV具有一定的指导意义。

有价与自主回收下废弃食品回收处理决策分析

针对废弃食品回收处理不足导致食品安全问题日益严重的现状,在回收处理商有价回收和零售商自主回收这两种情况下分别构建了废弃食品回收处理问题中零售商、回收处理商与政府部门之间的博弈模型.对均衡解的分析表明,无论回收处理商与政府部门是相互独立还是合作的,当回收处理商有价回收废弃食品时,若政府部门提供的单位补贴较高,对应的零售商回收废弃食品安全意识也较高,相应的回收服务水平却较低,废弃食品回收价格较高,而废弃食品回收量却较少;当零售商自主回收废弃食品时,零售商的回收废弃食品安全意识、回收处理商的回收服务水平与回收量均为零,对应的利润值都为零.

AUV自主回收捕获机构设计与分析

设计了一种用于AUV自主回收的捕获式回收机构。以回收过程中声光导引精度及AUV自主航行精度为设计输入,设计捕获式回收机构。研究导向机构开角及导向杆长度对AUV对接受力影响,并分析2种回收机构外形方案对于AUV航行阻力影响。经过仿真及试验验证,回收机构动作成功率大于80%,回收机构对AUV阻力影响小于9%。

全球定位系统在无人机自主回收上的应用

着陆是无人机回收的重要环节,也是关键技术。本文简要介绍无人机的发展背景及发展趋势,并以无人机为研究对象,根据不同类型的GPS误差,研究差分模式、原理;建立坐标系,推导不同坐标系的转换公式,建立自主回收模型。研究表明,本文结论对无人机自主回收技术的研究具有一定的参考价值。

无人水面艇自主回收中的导航定位技术分析

无人水面艇的布放回收长期以来都是依靠人工进行,是制约无人艇在实际工程广泛应用的重要因素之一。导航与定位技术是无人艇实现自主回收的关键,然而目前无人艇回收过程基本还采用人工遥控手段,保障要求高、智能化水平低。本文阐述了无人艇自主回收过程中导航定位技术的应用现状,介绍了无人艇回收各个阶段的导航过程,对其中涉及的关键技术进行分析,包括无人艇多源导航信息融合技术和近距离视觉相对定位技术,最后对无人艇自主回收中的导航定位技术进行总结与展望。

某机载探测系统自主回收技术的实现

针对某机载探测系统探头回收自动化程度低的问题,提出了在无需操作员干预情况下实现探头自主回收的技术方法。采用了先进的控制算法,将缆位角与探头、缆长进行结合并引入了绞车控制系统,使绞车对探头的回收速度及缆长可进行实时调整,并给出了3种不同缆位角摆动条件下缆长与探头回收速度的控制曲线关系。研发了自主回收装置,设计了能够实现自主回收功能的探头回收机构。实验验证表明:在无需人为干预的条件下,在缆位控制系统及自主回收机构的配合下,系统实现了对探头快速、安全的回收。

基于多传感器的无人水面艇自主回收引导

布放回收是无人艇应用的关键技术之一,是制约其深远海应用的主要瓶颈问题,目前无人艇的回收基本采用人工辅助或遥控手段,保障要求高、智能化水平低,无法满足无人艇自主回收的需求。为实现无人艇回收时脱挂钩的自动化操作,设计了一种吊放式的自动收放装置及其控制系统,在回收引导方面提出了基于相机与激光雷达信息融合的目标挂钩检测与定位方法,在回收控制方面提出了基于改进积分视线导引的无人艇回收路径跟踪控制算法。试验结果表明,在不同天气条件下,目标挂钩RMSE定位误差均小于0.5 m,满足无人艇回收引导的要求,回收引导成功率80%,初步解决了无人艇吊放式回收的自动脱挂钩问题。

无人机移动自主回收着陆原理及控制方法

针对无人机回收存在着陆点相对固定、被动回收、灵活性及环境适应性较差等问题,提出了一种无人机全自主的地面移动回收原理,主要包括目标定位、动态轨迹跟踪和的主动柔顺承接,实现野外复杂环境下自主化的无人机动态移动回收。首先,针对难以精确获取无人机动态位置的问题,提出了多传感器信息融合定位和伺服转台聚焦跟踪的目标定位方法;其次,为完成对无人机的快速高精度跟踪,提出了基于无人车和Stewart平台的双级跟踪控制策略;最后,为了解决无人机着陆过程冲击大、重心失稳等问题,设计了基于模型预测的平稳性控制算法和基于自适应变阻抗的柔顺控制算法,在实时调整承接面位姿的同时做到了主动柔顺承接。搭建了由目标定位系统、无人车和Stewart平台组成的原理样机,验证了本原理的可行性及控制算法的有效性,该方案和技术已成功运用于某型号固定翼无人机自主回收。

基于2维激光雷达的小型地面移动机器人自主回收方法

为了解决小型地面移动机器人在野外环境中的回收问题,利用2维激光雷达进行环境感知与末端精确引导,设计并实现了一个自主回收系统.首先,提出一种自适应曲率滤波算法预先对雷达数据进行滤波处理.然后,在检测引导目标过程中,结合基于密度和最近邻度量方法对散乱的数据进行聚类,并且利用引导目标和辅助目标之间的几何结构约束进行目标检测与匹配.最后,采用基于影响层划分和候选方向评估的方法进行实时避障与最优行驶方向选择,对机器人进行精确引导,从而实现机器人的自主回收.在野外环境中对该自主回收系统进行验证,对自主回收系统中的若干环节分别进行实验分析.实验结果表明,该方法能够有效地实现小型地面移动机器人在野外环境中的自主回收.

水下滑翔机布放回收技术研究现状和趋势

水下滑翔机安全快速的布放回收是水下滑翔机稳健高效执行任务的基础。为水下滑翔机配备安全可靠的布放回收系统是水下滑翔机大规模部署和应用的前提。文章搜集整理国内外水下滑翔机布放回收技术,包括直接吊放式、托架式、滑轨式、牵引绳式、水面无人船/遥控潜水器(ROV)辅助回收式等以及几种方法优势组合,结合不同型号滑翔机详细展开分析不同布放回收技术的优缺点,总结水下滑翔机布放回收的难点和关键技术及引申的科学研究问题,并探讨未来水下滑翔机布放回收的发展趋势。分析结果可为研究和设计安全快速、智能自主的水下滑翔机布放回收系统提供思路,具有一定参考价值。

基于尾滑道的无人艇自主引导回收系统开发与验证

本文以某型7.6 m柴油动力小艇为研究对象,开展基于尾滑道的无人艇自主引导回收系统的设计与开发。该系统主要由无人艇端自动控制模块和母船端监控引导模块两大部分组成。在完成各功能模块研制的基础上,开展了无人艇上下位机通信、数据采集与传输、远程手动遥控、无人艇回转特性与速度特性以及无人艇自主引导回收模拟试验等相关测试。测试结果表明,系统具有较好的响应性、稳定性及无人艇操控性能,能较好地满足无人艇自主返航及引导回收的要求。本文研究为实现无人艇自主引导回收提供重要的基础保障。

AUV回收技术现状及发展趋势

基于当前AUV技术的发展形势及应用领域阐述了AUV回收的背景及意义,介绍了国内外AUV回收技术现状,并主要针对最新的自主回收技术,分析了其相关力学、控制以及导航等关键领域中的技术难点和理论方法,概括了相应的解决思路,探讨了AUV回收技术的发展趋势。

基于航路点跟踪的AUV回收控制

针对军事侦察和海洋观测领域中对自主水下航行器(AUV)自主回收能力的需求,研究了AUV自主回收中的航路点跟踪控制问题。在海流干扰作用下,设计航路点规划跟踪路径,然后运用自适应滑模方法设计AUV的动力学控制规律。采用横向跟踪控制算法,使AUV精确地沿着规划的运动路径进入回收器中。仿真结果表明,所设计的控制规律是有效的,AUV能较好地完成航路点的跟踪任务,并最终到达回收器中实现了对接。

自主水下航行器的回坞导引和入坞控制算法

针对军事侦察和海洋环境监测领域中对自主水下航行器(AUV)水下自主回收能力的需求,研究了AUV自主回收过程中回坞和入坞的导引和控制问题。将水下自主回收过程分为回坞导引和入坞控制两个连续的阶段,其中回坞阶段采用经典的视线(LOS)导引法,使AUV到达回收器正前方的回坞航路点;入坞阶段则采用非线性横向跟踪控制方法,使AUV精确跟踪沿回收器中轴线的入坞直线航路航行并最终进入回收器。采用REMUS AUV的模型参数对水下回收进行了仿真研究,结果表明该方法是有效的,具有良好的工程应用前景。

一种回收过程中UUV对运动母船的跟踪方法

在无人水下航行器(UUV)对运动母船的跟踪过程中,跟踪方法需要适应母船的运动特性,为此该文提出了引入速度量的人工势场法。为了保证跟踪过程安全可靠,考虑到母船外部形状的复杂性,在母船周围划定四个禁航区。在运动规划过程中除了将UUV、母船和禁航区的位置信息作为规划要素外,加入了三者的速度信息,得到改进的势场法。基于改进的势场法得到UUV的速度和航向方程,并在母船以运动场方式运动的工况下进行了UUV跟踪母船的仿真实验,结果表明所设计的运动规划方法能够实现UUV水下自主回收作业中对运动母船的安全跟踪。

基于人工势场的潜艇搭载AUV回收路径规划

紧密结合未来无人作战侦察对潜艇搭载自主水下航行器(AUV)水下自主回收的需求,对水平面内基于水声定位的AUV的自主回收对接技术进行了研究。运用了基于人工势场的导引方法规划了AUV的回坞路径,然后基于AUV的运动方程设计了滑模跟踪控制律来解决AUV在复杂的回收环境下的避障问题,并通过引入"填平势场"来引导AUV走出局部极小点。最后采用了REMUS AUV的模型参数对水下回收进行了仿真试验研究,仿真结果验证了方法的有效性。

高海况下AUV回收过程力学特性研究

为了深入研究复杂海洋环境对AUV回收过程的影响,基于Fluent中的UDF和VOF模型,建立了AUV回收过程中三维海洋波浪模型,在此基础上对AUV回收过程中的阻力、升力干扰进行了研究。