未知环境下多AUV目标搜索与定位研究
发布时间：2020-12-07 07:45
现如今,各国对海洋开发和竞争日趋激烈,面对未知复杂的海洋环境,人们对水下目标的搜索和定位问题一直以来不断研究,自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)作为一种灵活性高、自主能力强的新型水下装备是解决水下问题的重要手段。本文针对面向完全未知的水下环境中,多AUV协同目标搜索与定位研究展开如下:首先,针对未知环境下目标搜索与定位的重点、难点问题进行分析,并通过构建环境的栅格模型、AUV运动学模型、前视声纳模型和目标的特征模型,详细分析了AUV自身运动限制、声纳中干扰噪声和视觉阈值等限制的影响。其次,对AUV目标定位问题进行分析,本文利用Bayes概率估计对AUV的位置状态信息做定位估计,在多AUV系统中,每个目标被多次观测后,以最初观测得到先验信息的基础上,不断补充目标观测样本信息,得到后验概率估计,因此可以不断降低定位误差,保障定位精度。目标位置估计前还需要准确知道AUV自身位置,利用优化方法为AUV设计航路时,利用卡尔曼滤波降低AUV运动噪声的影响,并通过仿真比较UKF与EKF,选择估计效果较好的UKF应用。然后,考虑到搜索方法具有时效性,本...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
蓝鳍金枪鱼-21型号水下无人航行器
图 1.2 无人驾驶协同路径规划ausman[14]考虑一个 AUV 团队的协作控制，利用板载感应器来估计移动目标的这种情况下，AUV 需要使用相对板载感应器来估计其位置，同时进行跟踪目标率定位和控制方法，考虑了个别 AUV 运动和感应能力，将目标位置的未来预性降至最低。对两种不确定性的采取的措施是广泛评估和比较：交互信息和扩滤波协方差的迹线。综合考虑了传感拓扑结构的原因，并结合高效拓扑切换技式时间复杂度生成局部最优控制。仿真说明了此方法的性能并根据 AUV 的有力证明其灵活性以找到合适的传感拓扑结构和目标的移动。Yoon[15]研究合作搜算法，由于 AUV 的能源消耗、通信范围、带宽以及感测的视域范围有限，应同搜索挑战并实现目标最小化的 AUV 总行程花费时间和距离，并提出一个简，称为 Lane Based Search（LBS）。然后，利用一个协同会合的 X 同步（XS使得 AUV 能够进行协调它们的数据汇总、控制信号传播和通过移动辅助数据AUV 故障检测、恢复操作。又设计一个方法来计算用于检测的 AUV 故障的超并描述剩余的 AUV 随后执行调查任务。利用数值分析并进行了模拟比较 XS 合方案的性能，结果表明，XS 可以胜过其他会合计划的总调查时间和 AUV 航
模型作为传感器，开发出新的函数，其计算成本低，性能高。它可以应用于具的场景，如具有复杂和非均匀目标概率分布的多目标搜索。eng[27]等考虑了在城市环境中使用多个固定式无人机的综合目标搜索，任务和每个单独的无人机自主和分布式任务设计自主权的问题。开发了基于有限状态FSA）模型的控制逻辑设计，集成了四种操作模式，即起飞模式，操作区域模式和跟踪模式。还介绍了一种高效的分布式多无人机目标搜索算法。根据城市图和目标探测概率图信息，建立无人机的制导与控制。对于目标跟踪，通过使系，例如相对位置、方位、速度比和最小转弯半径，并开发了一种系统化算成固定式无人机跟踪移动目标的最佳在线路径。此外，还针对一组无人机跟踪的控制方法。最后，提出的分散算法并通过采用真实无人机模型的仿真进行评
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进蚁群算法的UUV三维路径规划方法[J]. 温志文,蔡卫军,杨春武. 鱼雷技术. 2016(02)
[2]一种改进马氏距离的最近邻数据关联算法[J]. 王晓君,裴福俊,刘红云. 导航定位学报. 2015(04)
[3]基于单目视觉的AUV水下定位方法[J]. 蔡迎波,李德彪. 中国惯性技术学报. 2015(04)
[4]面向任务的战术行动自主协同关系模型[J]. 郭宏志,田卫萍,高英武. 火力与指挥控制. 2015(03)
[5]多AUV协同导航问题的研究现状与进展[J]. 徐博,白金磊,郝燕玲,高伟,刘亚龙. 自动化学报. 2015(03)
[6]贝叶斯网络增强型多模型AUV组合导航算法[J]. 王磊,程向红,冉昌艳,陈红梅,胡杰. 系统工程与电子技术. 2015(04)
[7]AUV同时定位与跟踪算法研究[J]. 王闯,卢健,黄杰. 西安工程大学学报. 2014(05)
[8]一种基于电子海图的欠驱动AUV区域搜索方案[J]. 李晔,姜言清,张国成,黄蜀玲,李一鸣,陈鹏云. 机器人. 2014(05)
[9]AUV纯方位目标跟踪轨迹优化方法[J]. 王艳艳,刘开周,封锡盛. 机器人. 2014(02)
[10]基于协同作战信息质量的战场态势认知模型[J]. 彭汉国,马良,杨伟,赵阳扬. 四川兵工学报. 2013(11)
硕士论文
[1]AUV-SLAM的特征提取与匹配算法研究[D]. 郑艳梅.中国海洋大学 2015
[2]有限位置马尔科夫移动目标的最优搜索策略研究[D]. 叶文敏.武汉理工大学 2013
[3]面向多目标优化的多AUVs群体协同任务分配[D]. 吕洪莉.哈尔滨工程大学 2012
本文编号：2902905
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
蓝鳍金枪鱼-21型号水下无人航行器
图 1.2 无人驾驶协同路径规划ausman[14]考虑一个 AUV 团队的协作控制，利用板载感应器来估计移动目标的这种情况下，AUV 需要使用相对板载感应器来估计其位置，同时进行跟踪目标率定位和控制方法，考虑了个别 AUV 运动和感应能力，将目标位置的未来预性降至最低。对两种不确定性的采取的措施是广泛评估和比较：交互信息和扩滤波协方差的迹线。综合考虑了传感拓扑结构的原因，并结合高效拓扑切换技式时间复杂度生成局部最优控制。仿真说明了此方法的性能并根据 AUV 的有力证明其灵活性以找到合适的传感拓扑结构和目标的移动。Yoon[15]研究合作搜算法，由于 AUV 的能源消耗、通信范围、带宽以及感测的视域范围有限，应同搜索挑战并实现目标最小化的 AUV 总行程花费时间和距离，并提出一个简，称为 Lane Based Search（LBS）。然后，利用一个协同会合的 X 同步（XS使得 AUV 能够进行协调它们的数据汇总、控制信号传播和通过移动辅助数据AUV 故障检测、恢复操作。又设计一个方法来计算用于检测的 AUV 故障的超并描述剩余的 AUV 随后执行调查任务。利用数值分析并进行了模拟比较 XS 合方案的性能，结果表明，XS 可以胜过其他会合计划的总调查时间和 AUV 航
模型作为传感器，开发出新的函数，其计算成本低，性能高。它可以应用于具的场景，如具有复杂和非均匀目标概率分布的多目标搜索。eng[27]等考虑了在城市环境中使用多个固定式无人机的综合目标搜索，任务和每个单独的无人机自主和分布式任务设计自主权的问题。开发了基于有限状态FSA）模型的控制逻辑设计，集成了四种操作模式，即起飞模式，操作区域模式和跟踪模式。还介绍了一种高效的分布式多无人机目标搜索算法。根据城市图和目标探测概率图信息，建立无人机的制导与控制。对于目标跟踪，通过使系，例如相对位置、方位、速度比和最小转弯半径，并开发了一种系统化算成固定式无人机跟踪移动目标的最佳在线路径。此外，还针对一组无人机跟踪的控制方法。最后，提出的分散算法并通过采用真实无人机模型的仿真进行评
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进蚁群算法的UUV三维路径规划方法[J]. 温志文,蔡卫军,杨春武. 鱼雷技术. 2016(02)
[2]一种改进马氏距离的最近邻数据关联算法[J]. 王晓君,裴福俊,刘红云. 导航定位学报. 2015(04)
[3]基于单目视觉的AUV水下定位方法[J]. 蔡迎波,李德彪. 中国惯性技术学报. 2015(04)
[4]面向任务的战术行动自主协同关系模型[J]. 郭宏志,田卫萍,高英武. 火力与指挥控制. 2015(03)
[5]多AUV协同导航问题的研究现状与进展[J]. 徐博,白金磊,郝燕玲,高伟,刘亚龙. 自动化学报. 2015(03)
[6]贝叶斯网络增强型多模型AUV组合导航算法[J]. 王磊,程向红,冉昌艳,陈红梅,胡杰. 系统工程与电子技术. 2015(04)
[7]AUV同时定位与跟踪算法研究[J]. 王闯,卢健,黄杰. 西安工程大学学报. 2014(05)
[8]一种基于电子海图的欠驱动AUV区域搜索方案[J]. 李晔,姜言清,张国成,黄蜀玲,李一鸣,陈鹏云. 机器人. 2014(05)
[9]AUV纯方位目标跟踪轨迹优化方法[J]. 王艳艳,刘开周,封锡盛. 机器人. 2014(02)
[10]基于协同作战信息质量的战场态势认知模型[J]. 彭汉国,马良,杨伟,赵阳扬. 四川兵工学报. 2013(11)
硕士论文
[1]AUV-SLAM的特征提取与匹配算法研究[D]. 郑艳梅.中国海洋大学 2015
[2]有限位置马尔科夫移动目标的最优搜索策略研究[D]. 叶文敏.武汉理工大学 2013
[3]面向多目标优化的多AUVs群体协同任务分配[D]. 吕洪莉.哈尔滨工程大学 2012
本文编号：2902905
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