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《哈尔滨工程大学》 2009年
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基于声纳的AUV环境感知与地形建模方法研究

曲镜圆  
【摘要】: 无人潜航器(AUV)是一个集感知,决策与规划,控制与执行等多功能于一体的综合系统。它融合了传感技术、人工智能、自动控制、模式识别、信息融合与理解、系统工程等多学科的研究成果,是目前科学技术发展最活跃的领域之一。本文重点研究了基于声纳的AUV环境感知与地形建模,以及同时定位与标图方法,实现了AUV在航行时能同时定位与标图的能力,研究内容和结果如下: 1.介绍了环境感知与地形建模技术对AUV向智能化发展的重要意义;阐述了环境感知与地形建模的主要研究内容,包括国内外的发展状况、同时定位与地形建模的方法,以及不确定信息的描述和处理方法;最后分析了环境感知与地形建模以及AUV同步定位与标图的关键问题。 2.围绕AUV感知系统并描述了其组成部分,分别从内部感知和外部感知两个方面对AUV的感知系统进行了描述,在此基础上建立准确的环境感知系统模型。 3.研究了AUV的外部环境感知与地形建模方法,建立了声纳模型,针对多波束声纳提出改进的HIMM作为声纳数字滤波算法;基于AUV感知系统,研究了水下地形的建模方法。根据环境中离散的三维点创建数字地形模型,生成水下等深线,利用OPENGL技术完成了水下地形的三维显示。 4.基于声纳的AUV SLAM算法的研究,阐述了SLAM算法的原理。针对无人潜航器的状态和观测模型是非线性的特点,讨论了扩展卡尔曼滤波原理以及SLAM算法。 5.基于提出的AUV环境感知与地形建模方法,设计了水下试验方案,并完成了湖试验证;设计了一个基于SLAM算法的地形勘测案例,在仿真环境下完成了该算法的验证。这些结果表明所提出的环境感知与地形建模方法以及SLAM的算法是有效可行的。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:U666.7;TP242

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 杜航原;自主式水下航行器同步定位与地图构建算法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 马士国;水下回收AUV的短基线导引与定位数据融合技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王大伟;运动母船回收AUV过程中数据融合方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 李村;无人水下航行器导航定位与环境感知技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
4 晏正新;UUV回收对接的数据融合及预报方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 韩锐;未知环境下基于SLAM的移动机器人导航算法研究[D];武汉理工大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 余海燕;孙建华;江炜;;基于Creator的大地形场景的仿真[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年
7 李书杰;陈宗海;;智能模拟研究中知识表达方法综述与分析[A];2009系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2009年
8 韩盛;李书杰;陈宗海;;移动机器人导航的信息融合技术分析与展望[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年
9 徐红丽;封锡盛;;基于事件反馈监控的AUV模糊避障方法研究[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年
10 边志刚;黄东武;李冬;;ROV在海洋测绘中的应用研究[A];中国航海学会航标专业委员会测绘学组学术研讨会学术交流论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 武心安;未知环境下自主式水下潜器路径规划问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张子迎;多机器人协作及环境建模技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 高延增;超小型水下机器人关键性能提升技术研究[D];华南理工大学;2010年
4 彭富清;海洋重力辅助导航方法及应用[D];解放军信息工程大学;2009年
5 夏益民;基于传感器信息融合的移动机器人定位与地图创建研究[D];广东工业大学;2011年
6 冯肖维;基于多传感器信息融合的移动机器人位姿计算方法研究[D];上海大学;2011年
7 杨放琼;基于信息融合的移动机器人定位导航及其深海采矿应用研究[D];中南大学;2010年
8 曹红玉;基于信息融合的移动机器人定位与地图创建技术研究[D];北京邮电大学;2010年
9 李博;基于场景外观建模的移动机器人视觉闭环检测研究[D];重庆大学;2011年
10 李晓鹏;煤矿探测机器人姿态控制与局部路径规划研究[D];西安科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王立;面向非结构化地形的六足步行机器人运动规划研究[D];浙江理工大学;2010年
2 杜娟;新型水下球形机器人的控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 韩丽洁;水下机器人任务规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 柴红霞;移动机器人在SLAM中数据关联方法的研究[D];大连理工大学;2010年
5 杨俊;水下矢量推进器的动力学仿真及优化设计[D];长沙理工大学;2010年
6 滕学志;自主水下机器人能源与动力系统设计[D];中国海洋大学;2010年
7 徐涛;基于多传感器融合的水下机器人自主导航方法研究[D];中国海洋大学;2010年
8 黄鲁粤;基于惯性传感器与声纳的水下机器人定位与地图构建[D];中国海洋大学;2010年
9 任春云;自主式水下机器人的同时定位与地图构建算法及实现[D];中国海洋大学;2010年
10 张辉;温室环境下移动机器人的环境地图构建研究[D];昆明理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭剑辉;赵春霞;石杏喜;康亮;;尺度Unscented变换在同时定位与地图创建算法中的应用研究[J];兵工学报;2008年07期
2 刘明雍;胡俊伟;李闻白;;一种基于改进无迹卡尔曼滤波的自主水下航行器组合导航方法研究[J];兵工学报;2011年02期
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4 刘文勇;江林;钱立兵;张慧滨;;超短基线水下定位校准方法的探讨与分析[J];测绘通报;2011年01期
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8 汤宝平,杨昌棋,谭善文,秦树人;基于平移不变的小波去噪方法及应用[J];重庆大学学报(自然科学版);2002年03期
9 简小刚;贾鸿盛;石来德;;多传感器信息融合技术的研究进展[J];中国工程机械学报;2009年02期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孟凡彬;基于随机集理论的多目标跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 沈郑燕;声纳图像去噪与分割技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 韩松来;GPS和捷联惯导组合导航新方法及系统误差补偿方案研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 王晓娟;基于视觉的AUV水下回收导引定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 刘承香;水下潜器的地形匹配辅助定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
7 李涛;非线性滤波方法在导航系统中的应用研究[D];国防科学技术大学;2003年
8 刘晨晨;高分辨率成像声纳图像识别技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
9 赵辉;基于水下航行器导航定位及信息融合技术研究[D];南京理工大学;2007年
10 甘永;水下机器人运动控制系统体系结构的研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 熊磊;基于多测距仪的UUV结构环境SLAM方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
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3 吴勇;基于小波的信号去噪方法研究[D];武汉理工大学;2007年
4 陈勇;信息融合技术在组合导航系统中的应用研究[D];南京理工大学;2007年
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8 朱亦峰;多AUV协同作业中的互定位方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 杨丽丽;基于粒子滤波器的大尺度环境下水下机器人的自主导航定位[D];中国海洋大学;2009年
10 杨柯;大尺度未知海底环境下的AUV同时定位与地图构建方法研究[D];中国海洋大学;2009年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 刘志伟;多元测距AUV环境感知与自主规避方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 闫鹏;水下机器人回收对接水动力仿真[D];大连海事大学;2013年
3 王露露;基于双目立体视觉定位的地图构建方法的研究[D];江南大学;2013年
4 王雪;基于特征提取的AUV导航定位方法研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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9 胡震;张良;;基于自主作业的AUV视觉系统[A];2001年中国智能自动化会议论文集(下册)[C];2001年
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中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 陈小龙;AUV水下地形匹配辅助导航技术研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
2 姜丽梅;弱通信条件下多AUV编队控制及协作机制研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
3 张强;小型AUV水下导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 曹江丽;水下机器人路径规划问题的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 吴小平;多AUV协调控制技术研究[D];上海交通大学;2008年
6 杜兵;着陆式AUV动力学行为与控制策略研究[D];天津大学;2012年
7 王晓娟;基于视觉的AUV水下回收导引定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
8 何东旭;AUV水下导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘政琛;基于灰色定性仿真的AUV推进器故障诊断方法研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
2 宋炜胥;基于模糊定性仿真的AUV推进器与传感器故障诊断方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 张英浩;基于自抗扰技术的欠驱动AUV路径跟随控制[D];哈尔滨工程大学;2013年
4 王芬清;20公斤级便携式自主水下机器人(AUV)设计与实现[D];中国海洋大学;2011年
5 任牧青;基于声观通的AUV三维编队控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 肖亚娟;AUV自适应局部路径规划[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 彭树萍;AUV动力学模型辅助的航位推算方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
8 徐澎;基于行为的多AUV队形控制技术研究[D];上海交通大学;2013年
9 王大伟;运动母船回收AUV过程中数据融合方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
10 王利朋;AUV水下对接定位技术研究[D];大连海事大学;2012年
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