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Interpolation Technique for the Underwater DEM Generated by an Unmanned Surface Vessel
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作者 Shiwei Qin Zili Dai 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 SCIE EI 2023年第9期3157-3172,共16页
High-resolution underwater digital elevation models(DEMs)are important for water and soil conservation,hydrological analysis,and river channel dredging.In this work,the underwater topography of the Panjing River in Sh... High-resolution underwater digital elevation models(DEMs)are important for water and soil conservation,hydrological analysis,and river channel dredging.In this work,the underwater topography of the Panjing River in Shanghai,China,was measured by an unmanned surface vessel.Five different interpolation methods were used to generate the underwater DEM and their precision and applicability for different underwater landforms were analyzed through cross-validation.The results showed that there was a positive correlation between the interpolation error and the terrain surface roughness.The five interpolation methods were all appropriate for the survey area,but their accuracy varied with different surface roughness.Based on the analysis results,an integrated approach was proposed to automatically select the appropriate interpolation method according to the different surface roughness in the surveying area.This approach improved the overall interpolation precision.The suggested technique provides a reference for the selection of interpolationmethods for underwater DEMdata. 展开更多
关键词 Underwater DEM interpolation technique unmanned surface vessel surface roughness
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Trajectory planning and tracking control for underactuated unmanned surface vessels 被引量:7
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作者 廖煜雷 苏玉民 曹建 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第2期540-549,共10页
The trajectory planning and tracking control for an underactuated unmanned surface vessel(USV) were addressed.The reference trajectory was generated by a virtual USV,and the error equation of trajectory tracking for u... The trajectory planning and tracking control for an underactuated unmanned surface vessel(USV) were addressed.The reference trajectory was generated by a virtual USV,and the error equation of trajectory tracking for underactuated USV was obtained,which transformed the tracking and stabilization problem of underactuated USV into the stabilization problem of the trajectory tracking error equation.A nonlinear state feedback controller was proposed based on backstepping technique and Lyapunov's direct method.By means of Lyapunov analysis,it is proved that the proposed controller ensures that the solutions of closed loop system have the ultimate boundedness property.Numerical simulation results are presented to validate the effectiveness and robustness of the proposed controller. 展开更多
关键词 trajectory tracking STABILIZATION underactuated unmanned surface vessel BACKSTEPPING
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A Review of Current Research and Advances in Unmanned Surface Vehicles 被引量:10
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作者 Xiangen Bai Bohan Li +1 位作者 Xiaofeng Xu Yingjie Xiao 《Journal of Marine Science and Application》 CSCD 2022年第2期47-58,共12页
Following developments in artificial intelligence and big data technology,the level of intelligence in intelligent vessels has been improved.Intelligent vessels are being developed into unmanned surface vehicles(USVs)... Following developments in artificial intelligence and big data technology,the level of intelligence in intelligent vessels has been improved.Intelligent vessels are being developed into unmanned surface vehicles(USVs),which have widely interested scholars in the shipping industry due to their safety,high efficiency,and energy-saving qualities.Considering the current development of USVs,the types of USVs and applications domestically and internationally are being investigated.USVs emerged with technological developments and their characteristics show some differences from traditional vessels,which brings some problems and advantages for their application.Certain maritime regulations are not applicable to USVs and must be changed.The key technologies in the current development of USVs are being investigated.While the level of intelligence is improving,the protection of cargo cannot be neglected.An innovative approach to the internal structure of USVs is proposed,where the inner hull can automatically recover its original state in case of outer hull tilting.Finally,we summarize the development status of USVs,which are an inevitable direction of development in the marine field. 展开更多
关键词 unmanned surface vehicle Maritime supervision Intelligent vessel Ship automation level Internal structure Shipping industry
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Comprehensive Marine Observing Experiment Based on High-Altitude Large Unmanned Aerial Vehicle(South China Sea Experiment2020 of the “Petrel Project”) 被引量:4
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作者 Xuefen ZHANG Liangxu LI +11 位作者 Rongkang YANG Ran GUO Xia SUN Jianping LUO Hongbin CHEN Daxin LIU Kebing TANG Wenwu PENG Xiaodong HAN Qiyun GUO Xiaoxia LI Xikun FEI 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2021年第4期531-537,共7页
In collaboration with 12 other institutions, the Meteorological Observation Center of the China Meteorological Administration undertook a comprehensive marine observation experiment in the South China Sea using the Yi... In collaboration with 12 other institutions, the Meteorological Observation Center of the China Meteorological Administration undertook a comprehensive marine observation experiment in the South China Sea using the Yilong-10 high-altitude large unmanned aerial vehicle(UAV). The Yilong-10 UAV carried a self-developed dropsonde system and a millimeter-wave cloud radar system. In addition, a solar-powered unmanned surface vessel and two drifting buoys were used. The experiment was further supported by an intelligent, reciprocating horizontal drifting radiosonde system that was deployed from the Sansha Meteorological Observing Station, with the intent of producing a stereoscopic observation over the South China Sea. Comprehensive three-dimensional observations were collected using the system from 31 July to2 August, 2020. This information was used to investigate the formation and development processes of Typhoon Sinlaku(2020). The data contain measurements of 21 oceanic and meteorological parameters acquired by the five devices, along with video footage from the UAV. The data proved very helpful in determining the actual location and intensity of Typhoon Sinlaku(2020). The experiment demonstrates the feasibility of using a high-altitude, large UAV to fill in the gaps between operational meteorological observations of marine areas and typhoons near China, and marks a milestone for the use of such data for analyzing the structure and impact of a typhoon in the South China Sea. It also demonstrates the potential for establishing operational UAV meteorological observing systems in the future, and the assimilation of such data into numerical weather prediction models. 展开更多
关键词 high-altitude large UAV MARINE typhoon unmanned surface vessel horizontal drifting radiosonde drifting buoy
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带有状态/输入量化的无人艇航向跟踪控制 被引量:1
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作者 李伟 王雨 +1 位作者 宁君 李志慧 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期111-118,共8页
[目的]针对水面无人艇(USV)的海上通信受限的问题,提出一种带有状态/输入量化的USV航向跟踪控制方法。[方法]基于反步法设计系统控制律,结合动态面技术降低虚拟控制律的计算量膨胀问题。对于控制系统中存在的不确定项及外界干扰,利用扩... [目的]针对水面无人艇(USV)的海上通信受限的问题,提出一种带有状态/输入量化的USV航向跟踪控制方法。[方法]基于反步法设计系统控制律,结合动态面技术降低虚拟控制律的计算量膨胀问题。对于控制系统中存在的不确定项及外界干扰,利用扩张状态观测器(ESO)进行估计。采用均匀量化器分别对控制系统中的状态变量和控制输入进行量化,且量化后的状态反馈信息仅用于跟踪控制。利用量化状态递归设计基于ESO的USV航向控制器,证明闭环控制系统中量化变量和非量化变量间误差的有界性。[结果]基于李雅普诺夫稳定性理论,提出了量化误差考量及闭环系统稳定性判定方法,严格证明了所设计的带有状态量化和输入量化的USV航向跟踪控制系统的稳定性,仿真实验验证了该控制策略的有效性。[结论]结果表明,所提方法可为USV航向跟踪控制提供借鉴。 展开更多
关键词 无人艇 状态量化和输入量化 量化反馈控制 扩张状态观测器 量化误差
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基于改进DQN算法的应召搜潜无人水面艇路径规划方法
6
作者 牛奕龙 杨仪 +3 位作者 张凯 穆莹 王奇 王英民 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3204-3215,共12页
针对应召反潜中无人水面艇航向和航速机动的情形,提出一种基于改进深度Q学习(Deep Q-learning,DQN)算法的无人艇路径规划方法。结合应召搜潜模型,引入改进的深度强化学习(Improved-DQN,I-DQN)算法,通过联合调整无人水面艇(Unmanned Surf... 针对应召反潜中无人水面艇航向和航速机动的情形,提出一种基于改进深度Q学习(Deep Q-learning,DQN)算法的无人艇路径规划方法。结合应召搜潜模型,引入改进的深度强化学习(Improved-DQN,I-DQN)算法,通过联合调整无人水面艇(Unmanned Surface Vessel,USV)的动作空间、动作选择策略和奖励等,获取一条最优路径。算法采用时变动态贪婪策略,根据环境和神经网络的学习效果自适应调整USV动作选择,提高全局搜索能力并避免陷入局部最优解;结合USV所处的障碍物环境和当前位置设置分段非线性奖惩函数,保证不避碰的同时提升算法收敛速度;增加贝塞尔算法对路径平滑处理。仿真结果表明,在相同环境下新方法规划效果优于DQN算法、A^(*)算法和人工势场算法,具有更好的稳定性、收敛性和安全性。 展开更多
关键词 无人水面艇 路径规划 深度Q学习算法 应召搜索
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改进RRT^(*)算法的无人艇局部路径规划方法
7
作者 周春辉 王理征 +3 位作者 朱曼 陶威 熊鑫 汪成立 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2024年第2期392-396,共5页
文中提出一种改进RRT^(*)算法,该算法依据国际海上避碰规则计算本船与他船间DCPA与TCPA并判断会遇场景,限制采样空间.通过偏置采样在采样空间中选取采样点,增强目的性,加快搜索速度.依据线段公理和锚点采样的方式重新选择父节点,去除中... 文中提出一种改进RRT^(*)算法,该算法依据国际海上避碰规则计算本船与他船间DCPA与TCPA并判断会遇场景,限制采样空间.通过偏置采样在采样空间中选取采样点,增强目的性,加快搜索速度.依据线段公理和锚点采样的方式重新选择父节点,去除中间冗余的节点,减少路径转向次数和路径长度,使得最终生成的路径相对平滑.结果表明:改进RRT^(*)算法减少了81%以上的转向点和5%以上的路径长度. 展开更多
关键词 无人艇 局部路径规划 快速扩展随机树 国际海上避碰规则
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基于3D激光雷达的水面无人艇靠泊参数估计
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作者 王海超 尹勇 +1 位作者 景乾峰 丛琳 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1737-1748,共12页
为准确地估计靠泊参数,提出了一种基于艇载3D激光雷达的靠泊参数估计方法。该方法包括2个主要模块:无人艇位姿估计和靠泊状态估计。无人艇位姿估计模块采用点云预处理算法对原始点云进行降采样并滤除异常值,利用点云配准算法实现了无人... 为准确地估计靠泊参数,提出了一种基于艇载3D激光雷达的靠泊参数估计方法。该方法包括2个主要模块:无人艇位姿估计和靠泊状态估计。无人艇位姿估计模块采用点云预处理算法对原始点云进行降采样并滤除异常值,利用点云配准算法实现了无人艇靠泊过程中的位姿估计。靠泊状态估计模块通过MSAC算法提取泊位边界信息,并基于此信息计算靠泊参数。实验结果表明:该算法所得无人艇位姿信息和靠泊参数信息均与实际相符,平均靠泊距离误差小于0.023 m,平均角度误差小于0.26°,验证了该靠泊参数估计算法的准确性和合理性。 展开更多
关键词 水面无人艇 靠泊参数估计 无人艇位姿估计 靠泊状态估计 点云配准
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基于智能预测控制的鱼雷状小型无人艇轨迹跟踪研究
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作者 翁昱 曾庆军 +2 位作者 李维 李昂 戴晓强 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期158-168,共11页
[目的]针对无人艇(USV)在狭窄湖泊、涵洞作业时存在精度保持难和航迹控制难的问题,以自主研制的一款鱼雷状小型USV为对象,提出一种轨迹跟踪智能预测控制方法。[方法]首先,构建自主研制的欠驱动USV非线性状态空间模型;然后,设计智能预测... [目的]针对无人艇(USV)在狭窄湖泊、涵洞作业时存在精度保持难和航迹控制难的问题,以自主研制的一款鱼雷状小型USV为对象,提出一种轨迹跟踪智能预测控制方法。[方法]首先,构建自主研制的欠驱动USV非线性状态空间模型;然后,设计智能预测控制器,该控制器基于模型预测控制的设计思想并结合改进的粒子群算法,在线决策、优化每一时刻的性能指标并纠正预测状态;最后,开展仿真和湖试试验测试系统对参考轨迹的跟踪性能,并与线性模型预测控制器的跟踪性能进行比较。[结果]结果表明,所设计的智能预测控制器超调小、抗干扰性好。[结论]所提方法不仅能运用于鱼雷状小型USV跟踪系统,也能对其他USV跟踪系统起到很好的借鉴作用。 展开更多
关键词 无人艇 轨迹跟踪 智能预测控制 改进的粒子群算法
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基于移动长基线和导航误差修正的USV/UUV协同导航算法
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作者 焦慧峰 叶琛 +2 位作者 王文初 毛昭勇 王银涛 《水下无人系统学报》 2024年第5期864-873,共10页
针对无人水下航行器长时间协同运动,惯性导航误差累积增长的问题,为减小USV/UUV之间相对导航误差,提高UUV导航精度,提出一种基于移动长基线和导航误差修正的无人水面艇(USV)/无人水下航行器(UUV)协同导航算法。该算法基于水声通信测距,... 针对无人水下航行器长时间协同运动,惯性导航误差累积增长的问题,为减小USV/UUV之间相对导航误差,提高UUV导航精度,提出一种基于移动长基线和导航误差修正的无人水面艇(USV)/无人水下航行器(UUV)协同导航算法。该算法基于水声通信测距,首先由UUV收集其与USV间相对距离信息,计算相对导航误差修正量,接着将修正量添加到USV当前导航位置中,结合USV与UUV间的队形设置以及UUV自身低精度导航设备解算的位置,最终实现对UUV累积的惯导位置误差修正。仿真结果表明,在USV/UUV协同运动过程中,通过对修正后UUV位置信息以及UUV惯导解算得到的位置量进行融合,可显著提高UUV导航精度。 展开更多
关键词 无人水下航行器 无人水面艇 协同导航 移动长基线 相对导航误差
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虚假数据注入式攻击下无人水面船舶自适应神经输出反馈轨迹跟踪控制
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作者 祝贵兵 吴晨 马勇 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1472-1484,共13页
本文主要研究网络环境下无人水面船舶(Unmanned surface vessels,USVs)遭受虚假数据注入式(False-data-injection,FDI)攻击的跟踪控制问题.其中,内部和外部不确定以及输入饱和约束等实际因素均考虑在设计中.在控制设计过程中,为避免将... 本文主要研究网络环境下无人水面船舶(Unmanned surface vessels,USVs)遭受虚假数据注入式(False-data-injection,FDI)攻击的跟踪控制问题.其中,内部和外部不确定以及输入饱和约束等实际因素均考虑在设计中.在控制设计过程中,为避免将船舶速度的攻击信号引入闭环系统,采用分类重构思想,构造一种新的神经网络(Neural network,NN)状态观测器,同时重构船舶速度和攻击信号.进一步,在backstepping设计框架下,利用重构的攻击信号补偿USVs运动学通道因虚假数据注入式攻击引起的非匹配不确定项.在动力学设计通道中,利用自适应神经技术和单参数学习法,重构由内部和外部不确定组成的复合不确定部分,进而提出自适应神经输出反馈控制方案.理论分析表明,即便在FDI攻击、内外不确定以及执行器饱和约束的情况下,所提控制方案仍能迫使USVs跟踪给定的参考轨迹.同时,仿真和比较结果证实了所提控制方案的有效性和优越性. 展开更多
关键词 无人水面船舶 虚假数据注入式攻击 跟踪控制 单参数学习法 自适应神经控制 输出反馈
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基于扰动观测器的水面无人船自适应模糊控制器设计 被引量:1
12
作者 董颖慧 陈健 +2 位作者 吕成兴 张子叶 余继恒 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期261-272,共12页
为了使水面无人船(USV)获得更好的跟踪性能,本文设计了基于扰动观测器和命令滤波器的自适应模糊控制器.对于该系统存在建模不确定性和外部环境的扰动,采用模糊逻辑系统(FLS)和一个新的扰动观测器对其进行逼近和补偿.在扰动观测器和控制... 为了使水面无人船(USV)获得更好的跟踪性能,本文设计了基于扰动观测器和命令滤波器的自适应模糊控制器.对于该系统存在建模不确定性和外部环境的扰动,采用模糊逻辑系统(FLS)和一个新的扰动观测器对其进行逼近和补偿.在扰动观测器和控制器中加入了一个新的自适应参数,用来改善控制精度.基于此,本文设计了命令滤波反步控制方法,可以保证系统在所有状态下都是有界的,且跟踪误差在有限时间内小于规定的精度.仿真结果显示该方法有效,且可以满足给定的控制精度. 展开更多
关键词 模糊逻辑 水面无人船 扰动观测器 LYAPUNOV稳定性定理 自适应控制系统
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复杂海洋环境下无人船仿真教学平台设计
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作者 吕成兴 王子晨 +2 位作者 于海生 陈健 杨智博 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第3期68-72,145,共6页
针对机器人工程专业在移动机器人控制领域的理论与实践相结合的教学需求,利用机器人操作系统和Gazebo物理仿真引擎以及USVSim仿真平台,开发复杂海洋环境下无人船仿真教学平台。该平台实现了无人船的模型搭建、海洋环境扰动模拟、模型动... 针对机器人工程专业在移动机器人控制领域的理论与实践相结合的教学需求,利用机器人操作系统和Gazebo物理仿真引擎以及USVSim仿真平台,开发复杂海洋环境下无人船仿真教学平台。该平台实现了无人船的模型搭建、海洋环境扰动模拟、模型动力学参数辨识以及控制算法验证等功能。通过无人船仿真场景实验,表明了该仿真教学平台的可靠性与有效性,可弥补实验教学的不足,培养学生应对现实工程挑战的能力。 展开更多
关键词 无人船 物理仿真平台 复杂环境扰动 机器人操作系统
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一种UAV-USV-UUV跨域协同时钟同步算法
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作者 于建宇 林景胜 +3 位作者 闫敬 曹文强 张诗杭 杨睍 《水下无人系统学报》 2024年第4期678-687,共10页
随着海洋科学技术的发展,水下任务更加强调跨平台系统的协作,然而不同应用场景对时钟同步的要求不同,由于水下通信的弱通信与高延迟,对涉及多场景的异构系统,需要新的同步方法。针对随机时延影响下的全网时钟同步问题,文中提出了基于神... 随着海洋科学技术的发展,水下任务更加强调跨平台系统的协作,然而不同应用场景对时钟同步的要求不同,由于水下通信的弱通信与高延迟,对涉及多场景的异构系统,需要新的同步方法。针对随机时延影响下的全网时钟同步问题,文中提出了基于神经网络的无人机(UAV)-无人水面艇(USV)-无人水下航行器(UUV)跨域协同的时钟同步算法。首先,考虑随机时延影响,将USV时钟作为基准时钟;其次,通过递推滤波和神经网络对UAV时钟偏差进行校正;最后,USV辅助UUV估计水下的长时延,设计了神经网络算法估计时钟漂移和时钟偏移。通过仿真验证了上述算法的有效性。 展开更多
关键词 跨域协同 时钟同步 无人机 无人水面艇 无人水下航行器 神经网络
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多无人艇固定时间自适应分布式协同编队控制
15
作者 王义轩 李擎 +2 位作者 姚其家 马金戈 黄晨 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期1880-1888,共9页
针对在实际海洋环境中由复杂恶劣海况导致的局部通讯条件下多无人艇协同编队控制问题,本文提出一种固定时间自适应分布式控制策略.首先,考虑只有部分跟随无人艇能够直接获取虚拟领航者的状态信息,为每艘跟随无人艇设计固定时间分布式观... 针对在实际海洋环境中由复杂恶劣海况导致的局部通讯条件下多无人艇协同编队控制问题,本文提出一种固定时间自适应分布式控制策略.首先,考虑只有部分跟随无人艇能够直接获取虚拟领航者的状态信息,为每艘跟随无人艇设计固定时间分布式观测器,在固定时间内实现对虚拟领航者位置和速度的估计.然后,在估计信息的基础上,采用反步法为每艘跟随无人艇设计固定时间自适应局部控制器,在固定时间内实现对由虚拟领航者产生的期望轨迹的跟踪.特别地,在局部控制器设计过程中,采用参数自适应机制对模型不确定和外界扰动进行补偿,在保证控制精度的同时避免抖振现象.同时,本文给出了所提出的固定时间观测器与局部控制器的稳定性分析,经数学证明,所提出的观测器和控制器能够保证每艘跟随无人艇均能够在固定时间内完成对虚拟领航者的位置和速度的估计并使位置和速度跟踪误差在固定时间内收敛至零的邻域内.最后,设计对比仿真,将本文所提控制策略和目前常用的PD控制器的控制性能进行对比,仿真结果表明所提出的控制策略在控制精度和收敛速度上具有更优越的表现. 展开更多
关键词 多无人艇 协同编队控制 分布式控制 固定时间控制 自适应控制
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基于单目视觉的无人艇海面目标实时测距方法
16
作者 张发枝 何佳洲 +2 位作者 胡剑秋 李二磊 王景石 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第13期126-131,共6页
针对无人艇海面航行场景中单目图像测距难的问题,本文采用Yolov8模型检测海面目标,设计基于类别先验划分的双模型测距算法。针对中小型海面目标测距引入目标画面偏航角修正和海天线修正,针对货船目标测距引入基于检测框高的回归策略;构... 针对无人艇海面航行场景中单目图像测距难的问题,本文采用Yolov8模型检测海面目标,设计基于类别先验划分的双模型测距算法。针对中小型海面目标测距引入目标画面偏航角修正和海天线修正,针对货船目标测距引入基于检测框高的回归策略;构建多场景海面目标测距数据集,对测距算法进行定量评估。实验结果表明,中小型船舶测距中,引入画面偏航角修正测距的相对误差均值减小3.53%,引入海天线优化测距的相对误差均值减小30.89%;货船目标测距中,拟合法测距误差收敛,在实船测试中基本满足无人艇多传感器感知融合的要求。 展开更多
关键词 无人艇 单目测距 海天线 海上测距
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无人船自适应超螺旋轨迹跟踪滑模控制
17
作者 冯成涛 陈威 +2 位作者 陶睿楠 朱栋 储开斌 《电子测量技术》 北大核心 2024年第5期37-44,共8页
针对无人船受到风浪等不确定性干扰时易出现轨迹跟踪误差大、自适应增益范围小、滑模控制方法的抖振等问题,提出了一种新型自适应超螺旋滑模控制算法。根据无人船结构建立数学模型,引入轨迹参考点将数学模型转换为二阶系统微分方程;设... 针对无人船受到风浪等不确定性干扰时易出现轨迹跟踪误差大、自适应增益范围小、滑模控制方法的抖振等问题,提出了一种新型自适应超螺旋滑模控制算法。根据无人船结构建立数学模型,引入轨迹参考点将数学模型转换为二阶系统微分方程;设计自适应超螺旋滑模控制器;构造Lyapunov函数,推导满足系统闭环稳定性的自适应增益。在考虑风阻、浪阻的情况下,将本文方法分别与超螺旋滑模控制和传统自适应超螺旋滑模控制这两种方法进行仿真实验对比。结果显示,在仿真实验的30 s中,本文方法的轨迹跟踪平均绝对误差比超螺旋滑模控制和传统自适应超螺旋滑模控制分别减少了0.60 m和0.27 m,仿真结果表明本文方法能够有效提高系统控制性能,抑制抖振,减小轨迹跟踪误差。 展开更多
关键词 自适应增益 超螺旋滑模控制 无人船 轨迹跟踪
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速度矢量场二阶滑模无人艇引导律
18
作者 温锦元 黄宴委 《华侨大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第3期324-331,共8页
针对航速和航道未知扰动等因素,提出一种速度矢量场二阶滑模无人水面艇(USV)引导律。首先,建立无人艇运动学和航向角动力学模型;其次构造路径误差(y_(e))模型,设计基于航速(V_(g))的路径误差矢量场,速度越大,航向角变化越小;再结合二阶... 针对航速和航道未知扰动等因素,提出一种速度矢量场二阶滑模无人水面艇(USV)引导律。首先,建立无人艇运动学和航向角动力学模型;其次构造路径误差(y_(e))模型,设计基于航速(V_(g))的路径误差矢量场,速度越大,航向角变化越小;再结合二阶滑模面设计一种速度矢量场二阶滑模无人艇引导律,并考虑未知扰动因素Δ分析速度矢量场二阶滑模无人艇引导律的稳定性。仿真结果表明:相比于经典矢量场,速度矢量场有效实现航速V_(g)越快,航向角变化率越小,矢量场越平缓,提高了USV航行安全性和稳定性;基于速度矢量场二阶滑模无人艇引导律的路径跟踪控制系统鲁棒性更强,路径跟踪准确度更高,能够较好地完成路径跟踪。 展开更多
关键词 无人水面艇 矢量场引导律 路径跟踪 滑模控制
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基于自抗扰控制器的无人艇航向自适应控制
19
作者 向前 李志俊 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2024年第5期103-109,119,共8页
为了提高水面无人艇在外界干扰和自身运动状态变化等非线性及不确定因素下的航向控制精度,针对常规自抗扰控制(ADRC)在船舶航向控制中存在的参数整定难这一问题,提出将粒子群优化算法(PSO)与径向基函数神经网络(RBF)相结合的ADRC参数自... 为了提高水面无人艇在外界干扰和自身运动状态变化等非线性及不确定因素下的航向控制精度,针对常规自抗扰控制(ADRC)在船舶航向控制中存在的参数整定难这一问题,提出将粒子群优化算法(PSO)与径向基函数神经网络(RBF)相结合的ADRC参数自适应整定和无人艇航向精确控制策略。设计一个RBF网络用于准实时无人艇运动模型建模。在此基础上,运用粒子群算法对无人艇航向ADRC控制器参数整定进行优化。仿真试验结果表明:设计的RBF-PSO-ADRC控制器在无人艇的航向控制中相比常规ADRC控制器和比例-积分-微分控制器(PID)控制器表现出更好的动态响应特性和稳定性,对未知扰动也具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。RBF-PSO-ADRC控制器实现了复杂环境下ADRC控制器参数的自适应优化整定,这对于高精度的无人艇航向控制和航线跟踪具有一定实际意义,可为水面无人艇操纵设计提供有益参考。 展开更多
关键词 无人艇 航向控制 粒子群优化 RBF网络 自适应控制
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基于无人船的双分支解码轻量型分割网络研究
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作者 刘丹 张建杰 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第3期175-181,共7页
为保证水面无人艇(USVs)进行水上任务时能够顺利航行,需要对河道信息进行精确的提取,因此,对河道语义分割的网络模型进行了研究。针对河道图像分割中类间不一致和类内不一致的问题,文中提出了分割网络DBDL-Net,网络中设计双分支解码结... 为保证水面无人艇(USVs)进行水上任务时能够顺利航行,需要对河道信息进行精确的提取,因此,对河道语义分割的网络模型进行了研究。针对河道图像分割中类间不一致和类内不一致的问题,文中提出了分割网络DBDL-Net,网络中设计双分支解码结构和双重损失函数,分别把握语义信息和空间信息;同时在编码部分设计了多尺度残差的轻量模块,一方面减少参数,一方面以不同的比例捕捉特征信息。最后在USVIn-land数据集上对模型进行消融和对比实验,实验结果表明:DBDL-Net的精确度和平均交并比最终达到了93.619%和87.682%,与其他先进分割网络相比,DBDL-Net也具有更佳的综合表现。 展开更多
关键词 水面无人艇 DBDL-Net 双分支解码结构 双重损失函数 多尺度残差的轻量模块
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