基于SA-PSO算法的多基地声纳水下目标初始位置估计

本文首先通过理论推导分析了利用多基地声纳发射端,声纳接收端以及双基地联合定位各自的水下目标测量误差,仿真结果表明联合定位得到的量测误差明显小于单个声纳的定位精度。其次,针对水下目标初始位置估计精度较低的问题,将模拟退火粒子群算法(SA-PSO)算法运用到双基地的水下目标初始位置估计,该算法基于初始时刻获取量测和估计量测的加权最小二乘原则估计目标的初始位置。仿真结果表明,该算法以少于60次的迭代次数收敛,并且初始位置估计误差略大于克拉美劳下界。     

水下合作目标三维定位技术

在进行合作目标海试测量时,测量船需要对水下目标进行实时高精度测距定位.针对此需求,本文在综合对比当前2种典型的水下定位技术优缺点的基础上,采用水面水下同时基技术设计了基于3个差分GPS浮标的水下合作目标三维定位系统,建立了系统定位解算模型.海试实验表明,该定位技术能获得与差分GPS相近的水下立体定位精度,并且具有使用定位浮标少,海试布放简便的特点.     

基于四点阵声呐的水下目标三维坐标测量方法

针对目前单声呐测距定位不够准确的局限性,提出了基于四点阵声呐的水下目标三维坐标的测量方法。设计相应的集成控制电路,并采用粒子算法对目标轨迹进行优化,从而提高了对水下目标三维坐标的定位精度。根据仿真结果和实验结果,将目标仿真结果的实际值与预测值进行对比,实际值与实验值进行对比,验证此三维定位方法的有效性与精确性。     

一种基于移动矢径的单信标测距定位算法

针对水下航行器利用移动单信标进行同步式测距定位时受初始位置误差和声速误差影响的问题,给出一种基于移动矢径的单信标同步式测距定位算法。参考移动矢径的概念建立了移动单信标测距定位模型,利用扩展卡尔曼滤波算法实现了定位滤波算法的设计。仿真和试验结果表明:本文算法可以有效减小初始位置误差带来的定位误差,并对未知声速误差进行实时估计,显著提高了水下航行器的定位精度。     

基于双目视觉的水下连接器位姿测量方法

水下连接器的对接作业是水下工程作业的重要环节,针对目前依靠摄像机传回视频进行作业过程中存在的操作难度大、依赖操作员经验的问题,设计基于双目视觉的水下连接器位姿测量方法。该方法首先根据水下连接器的颜色特征确定检测范围,之后在检测范围中以水下连接器为模板进行初步定位,然后根据水下连接器端面的成像特点检测椭圆特征,并进行双目匹配获得相关三维点坐标,最后计算得出水下连接器的位姿。实验表明,该方法位置测量平均误差1.3%,姿态测量平均误差3.5°,可以较好地为水下连接器对接作业提供参考。     

基于双目视觉的水下连接器位姿测量方法

水下连接器的对接作业是水下工程作业的重要环节,针对目前依靠摄像机传回视频进行作业过程中存在的操作难度大、依赖操作员经验的问题,设计基于双目视觉的水下连接器位姿测量方法。该方法首先根据水下连接器的颜色特征确定检测范围,之后在检测范围中以水下连接器为模板进行初步定位,然后根据水下连接器端面的成像特点检测椭圆特征,并进行双目匹配获得相关三维点坐标,最后计算得出水下连接器的位姿。实验表明,该方法位置测量平均误差1.3%,姿态测量平均误差3.5°,可以较好地为水下连接器对接作业提供参考。     

声纳浮标网络目标定位算法研究

声纳浮标网络可用于对潜艇等水下目标进行定位。针对声纳浮标节点的特性,提出一种新的时间加权质心算法。新的时间加权质心算法将各个节点探测的信号强度反映到节点发送探测信息的等待时间中,利用等待时间的长短对各节点位置进行加权,因此权重体现了各节点到目标的距离,提高了目标定位精度,而通信量与一般质心算法相同。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于单双目切换的自主式水下机器人视觉定位方法

为了解决以双目视觉为主导的自主式水下机器人（AUV）对接回收过程中出现的单一摄像机遭受遮挡或因水下环境特殊而发生故障的问题，提出一种基于单双目切换的AUV视觉定位方法。该方法通过自适应阈值法区分图像中的光源与背景，通过中心加权质心检测法提取光源中心，并以光源中心点数量为判定条件选取单目或双目视觉定位，添加水体折射参数提高定位精度。试验结果显示，采用该方法的定位耗时相比以往减少约70%，定位结果输出稳定，对接精度在允许范围内。该方法在AUV回收对接过程中通过牺牲部分定位精度来提高对接的实时性和鲁棒性，保障AUV成功对接回收。     

超短基线系统在ROV水下定位的应用研究

一、概述 在实施水中消防作业、沉船打捞等救捞任务之前,首要的任务是要确切定位水下目标、了解水下情况。对海底失事船艇及其他沉没物的水下定位是一项关键且高难度的作业．水下定位一般是在概位搜索的基础上,利用声纳船及单（双）船拖扫方法并经潜水员水下探摸确定沉船的具体位置。随着水下机器人技术的成熟,利用水下机器人进行水下定位作业也得到越来越广泛的应用。     

水下机器人光视觉信息获取及处理算法

自主式水下机器人（ＡＵＶ）具有自主导航、自主避碰和自主作业能力，光视觉信息获取与处理算法是ＡＵＶ进行水下作业的重要内容和关键技术。本文着重叙述水下三维目标信息的获取过程和图象常用算法，最后给出试验结果，以说明研究工作的有效性和成果的实用性。     

Underwater vehicle sonar self-noise prediction based on genetic algorithms and neural network

1Introduction Sonarself noiseisakeyfactorinfluencingthehiding capabilityofanunderwatervehicleanddetectioncapa bilityofsonar.Decreasingsonarself noisehasimpor tanteffectonenhancingtheprobabilityofsonardetec tionandbattleeffectivenessofunderwatervehicle.An …     

AUV navigation around jacket structures I: relative localization based on multi-sensor fusion

Underwater jacket structures or support legs of on-water platforms, such as ports and oil rigs, need to be periodically inspected for maintenance, environmental monitoring, and security reasons. Autonomous underwater vehicles (AUVs) can potentially make these tasks more inexpensive and reliable compared to conventional methods that involve the use of divers and remotely operated vehicles. This paper proposes a robust and practical self-localization method for an underwater vehicle navigating around jacket structures, where the performance of conventional acoustic positioning suffers from multipath degradation. The key idea is to stochastically update the vehicle??s horizontal position and heading relative to the structures using two types of perceptional sensors, sonar and camera, assuming that the configuration of the structure is known. The performance of the method was verified with tank experiments using a jacket mock-up and the AUV Tri-Dog 1.     

一种新的鱼雷垂直命中目标的制导方法

该文针对鱼雷采用前视角声纳和旁视声纳识别和跟踪目标，引入了初始导引段跟踪虚拟目标的概念，提出一种新的精确制导方法，给出了导引跟踪和垂直命中弹道的数学模型。经仿真和分析表明：该制导方法对攻击目标的初始态势几乎没有限制，即使目标为逃避攻击进行转向机动，也能垂直命中目标。     

贝叶斯假设方法在水声成像声呐阵控制中的应用

在对水中目标轮廓进行水声成像时,可设计声呐阵中各声呐单体对目标分割识别,利用贝叶斯假设方法,解决多声呐单体识别结果的目标最终识别问题,实现声呐阵的有效控制。     

Segmentation of complex objects'' sonar images using parameter-fixed MRF model

The effective method of the recognition of underwater complex objects in sonar image is to segment sonar image into target, shadow and sea-bottom reverberation regions and then extract the edge of the object. Because of the time-varying and space-varying characters of underwater acoustics environment, the sonar images have poor quality and serious speckle noise, so traditional image segmentation is unable to achieve precise segmentation. In the paper, the image segmentation process based on MRF (Markov random field) model is studied, and a practical method of estimating model parameters is proposed. Through analyzing the impact of chosen model parameters, a sonar imagery segmentation algorithm based on fixed parameters' MRF model is proposed. Both of the segmentation effect and the low computing load are gained. By applying the algorithm to the synthesized texture image and actual side-scan sonar image, the algorithm can be achieved with precise segmentation result.     

一种改进的基于RSSI测距的室内三维修正定位算法

目前无线传感器网络三维空间定位算法在参考节点数量较少时,存在定位精度低、计算复杂等问题,为此,提出了一种改进的基于RSSI(Received Signal Strength Indication)测距的三维修正定位算法,利用差分修正、迭代次数、加权算法等环节对定位结果进行不断修正,并通过matlab仿真进行验证。仿真结果表明改进算法的定位精度有明显提高。     

一种估计水中目标辐射噪声线谱的方法

线谱是水中目标辐射噪声中重要的特征信息,在被动声呐系统中,线谱提取是水中目标识别的关键技术.文章简述了水中目标辐射噪声的物理成因和频谱特征,利用经典谱估计法与现代谱估计法在短时序列谱估计中的特点,结合仿真试验的结果,提出了一种对水中目标辐射噪声低频段线谱估计的联合分析法,并用该方法对2艘实船噪声进行了谱分析.实验结果表明,该方法对低频段的线谱特征提取有较好的实用效果.     

基于统计量的声呐图像目标检测算法

水下声呐图像目标检测问题是一项重要而困难的工作,采用滑动窗计算图像中各像素点处邻域像素灰度的统计量,利用最大熵图像分割算法确定检测阈值,并利用均值、标准差、偏态和峰度等统计量对算法进行了仿真验证,对声呐图像中的目标回波区和阴影区域均可实现较好的检测效果。结果表明,该方法具有原理简单、运算效率高、实时性好等特点,具有较强的工程应用价值。     

某型AUV运载器的定位方法与误差分析

传统AUV依靠水下惯性导航设备自主定位的方法无法实时进行水下信息感知和系统控制。水声定位是AUV定位导航技术的一个研究领域，可用于水下运动目标定位与导航、水下静止目标勘测等。本文分析阐述三种经典AUV定位方法，进一步研究AUV快速定位解算原理，论证影响AUV运载器在深海工作时产生的定位误差来源并进行仿真试验分析，最终将研究成果应用在目前现有某型AUV运载器上，实现自身水下定位、导航与远程遥控。