RTK技术在水下地形测量中的应用

简要介绍了利用GPSRTK技术测定水下地形的基本原理和工作流程以及影响测量精度的关键因素。     

GPS-RTK与测深技术在近海井场水下地形测量中的应用

主要介绍了利用GPS-RTK与测深技术测量水下地形的基本原理和作业步骤.通过对渤海湾某海区井场进行测量,说明GPS-RTK与测深技术在实际应用中取得良好效果,不仅提高了工作效率,而且保证了精度.     

RTK-GPS技术在水下地形测量中的应用

随着RTK-GPS技术在海洋测量中的应用不断普及及水上导航测量软件的成熟,一种新型的水深测量方式得到推广,并渐渐成为日后发展的趋势,这就是无验潮水下地形测量方法。本文根据实践经验,介绍了利用RTK-GPS技术在海洋水下地形测量中的应用,并论述了利用RTK-GPS技术采用无验潮的方法来进行海洋水下地形测量的优越性。     

GPS-RTK技术在防波堤施工水下地形测量中的应用分析

GPS-RTK技术能够以cm级精度实时提供三维坐标,理论上认为可以用其进行无验潮测量。本研究分析应用GPS-RTK方法进行水下地形测量的优缺点,并指出应用该技术的注意事项。通过工程实例,验证该方法的可行性,并介绍对该测量技术的改进方法。     

自主式水下机器人最优路径规划问题的研究

路径规划是水下机器人实现自主航行的重要环节。根据自主式水下机器人的动力学性质，路径规划的特点以及实现智能行为的要求，采用基于案例的遗传算法，实现了自主式水下机器人最优路径规划。给出该方案的基本框架和算法，在基于案例类比的学习方法中引入模糊多属性综合决策的方法建立决策算子进行案例的匹配，在遗传算法中实际知识的指导，适当地改进遗传算子，加快搜索速度。仿真结果证明该路径规划方法能够取得较好的规划结果，使自主式水下机器人具有了一定的自主导航，自主避障和自主作业的能力。     

环境地图的格栅化及路径规划研究

电子海图中的海洋环境地理信息通常由复杂几何图形构成,在路径规划时需要建模处理,格栅化是最常用的处理方法。本文针对实际环境中的路径规划问题,分析环境地图格栅化对路径规划的影响,并介绍A^*算法在栅格地图路径规划中的应用。以某海域环境为例,对不同尺度下的栅格地图进行路径规划对比分析。研究表明,环境地图的格栅化会显著提高路径规划的效率,但是过大的网格尺度会破坏规划空间的连通性。合理地调节障碍物边界处的等效网格设置,可以保证路径规划空间的连通性,在提高路径规划效率和成功率的同时,并不会影响规划路径的最终结果。     

环境地图的格栅化及路径规划研究

电子海图中的海洋环境地理信息通常由复杂几何图形构成,在路径规划时需要建模处理,格栅化是最常用的处理方法。本文针对实际环境中的路径规划问题,分析环境地图格栅化对路径规划的影响,并介绍A*算法在栅格地图路径规划中的应用。以某海域环境为例,对不同尺度下的栅格地图进行路径规划对比分析。研究表明,环境地图的格栅化会显著提高路径规划的效率,但是过大的网格尺度会破坏规划空间的连通性。合理地调节障碍物边界处的等效网格设置,可以保证路径规划空间的连通性,在提高路径规划效率和成功率的同时,并不会影响规划路径的最终结果。     

水下滑翔机路径规划研究综述及展望

水下滑翔机（UG）是一种新型的水下无人航行器,具有能耗低、效率高、续航力长、成本低、可重复使用等优点,能够满足长时序、大范围的海洋观测与探测需求。水下滑翔机作为一种观测探测平台,合理的路径规划是其执行海洋观测与探测任务的重要保障。首先,综述近年来有关水下滑翔机路径规划方法,将水下滑翔机路径规划算法的内容系统性地分为传统算法、智能优化算法和多算法融合3类,并结合实际应用场景对不同的路径规划算法性能进行比较;然后,对水下滑翔机路径规划过程中所涉及到的环境重构技术、环境感知技术、智能决策技术和水下定位技术等关键技术进行凝练与总结;最后,基于现有的发展趋势,对水下滑翔机路径规划未来的发展方向,如多算法共融规划、多机协同路径规划、融合时空和目的约束的多维空间路径规划和复杂非稳态环境下的精准路径规划等进行展望。     

地形测量在海堤滑动勘察中的应用研究

结合妈祖经贸园外围海堤工程滑动后的勘察资料,通过地形测量,对海堤的滑动类型进行了判断,并分析了滑动原因。地形测量及监测结果表明,该海堤滑动为沿底层砂棱体表面产生的平移滑动,而非深层圆弧滑动。滑动原因为潮汐作用导致堤体内外产生较大水位差,堤体在内外水位差的推力作用下,沿底层砂棱体表面发生平移滑动。     

限制区域水面无人艇路径规划与跟踪控制研究

路径规划与跟踪控制是水面无人艇自主航行的关键技术.首先,采用概率地图法(PRM)对水面无人艇的路径规划进行了研究,详细介绍了概率地图法的原理以及算法实现流程,针对传统方法在工程实际中存在的问题,结合无人艇操纵性能约束提出了简单有效的改进方法,进行了算例验证;其次,以PRM规划路径为目标对象,开展了欠驱动无人艇路径跟踪控制技术研究,对操舵响应非线性模型进行线性化处理,考虑舵角饱和约束限制,设计了模型预测控制器,舵角的执行指令可以通过二次规划算法求解;最后,进行了限制区域水面无人艇路径规划和跟踪控制的联合仿真验证.研究结果表明:概率地图法可以成功地应用于限制区域无人艇路径规划,方法可实现性好、效率高;规划所得的路径由一系列直线段组成,有利于路径跟踪控制;通过模型预测控制可以快速平稳地实现欠驱动无人艇对目标路径的跟踪控制.     

水下滑翔机路径规划研究综述及展望北大核心CSCD

水下滑翔机(UG)是一种新型的水下无人航行器,具有能耗低、效率高、续航力长、成本低、可重复使用等优点,能够满足长时序、大范围的海洋观测与探测需求。水下滑翔机作为一种观测探测平台,合理的路径规划是其执行海洋观测与探测任务的重要保障。首先,综述近年来有关水下滑翔机路径规划方法,将水下滑翔机路径规划算法的内容系统性地分为传统算法、智能优化算法和多算法融合3类,并结合实际应用场景对不同的路径规划算法性能进行比较;然后,对水下滑翔机路径规划过程中所涉及到的环境重构技术、环境感知技术、智能决策技术和水下定位技术等关键技术进行凝练与总结;最后,基于现有的发展趋势,对水下滑翔机路径规划未来的发展方向,如多算法共融规划、多机协同路径规划、融合时空和目的约束的多维空间路径规划和复杂非稳态环境下的精准路径规划等进行展望。     

大型自主水下机器人全局静态与局部动态融合路径规划方法

针对大型自主水下机器人在做全局路径规划时面临环境建模复杂,算法求解能力弱以及面对局部动态障碍时自主性低,避障路径规划困难等问题,采用极坐标表示形成路径同心圆,在严格机动性约束下提出基于改进粒子群算法和速度障碍法的全局静态与局部动态相融合的路径规划方法。在极坐标表示的环境模型中,在全局静态规划中引入最优粒子"变异"过程提升算法求解能力;在局部动态规划中利用速度障碍法求解局部碰撞范围和安全路径区域以保证避障路径最优。实验结果表明,与传统粒子群和遗传算法相比,改进方法在全局静态规划中路径更短、求解能力更强,局部动态规划能够得到出最优避障路径。     

基于高精地图的自动化码头ART动态路径规划研究

针对自动化集装箱码头ART路径规划问题,在分析运输车辆运动学特性的基础上,提出一种基于动态高精地图的自动化码头ART动态路径规划方法,通过高精地图实时存储和更新港区道路信息,利用北斗卫星定位技术精准获取ART位置,设计A-star算法为ART规划全局最优作业路径,结合局部精细化引导和单车执行控制策略完成ART转弯和避障等动作,为作业过程中ART规划出最优行驶路径。与现有技术相比,该方法根据道路实际情况动态调整线路,可缩短运输行车时间,提高水平运输效率。     

应用粒子群优化算法改进无人船航行路径规划研究

在已开发的FR无人船的设计与实现背景基础上,针对其航线规划使用传统算法时易于困处局部最优、抗干扰适应性不够和控制精度不高等问题,应用粒子群优化算法来改进求解更优航迹。通过在粒子初始化时添加适应度函数加以修正改进,使路径种群在初始化有较高的有效性,从而增进算法的整体收敛速度和航迹跟踪精度。研究完成模型构建、算法优化、模拟仿真计算和试验验证。计算及试验结果显示,应用改进粒子群优化算法在复杂环境中,FR无人船能规避水面障碍物,逃离局部最小值点,准确到达设定点,收敛速度更快,满足及时响应的需要。     

船舶水下外形实时自动测量系统研究与应用

介绍了国内首套实时自动的船舶水下部分形状测量系统。该系统基于单波束与多波束测距技术,测量船舶的船体外形轮廓各点所在的位置,从而推算出船舶水下部分的外形。此外,对系统进行了实验验证及误差分析。实测结果表明,船舶水下部分外形测量系统可实现30 m内的船舶外形量测,并且精度在范围内。     

基于改进人工势场的避障路径规划策略研究

随着战争形势的无人化、多样化和跨域化发展,水下无人航行器作为各军事强国抢占水下作战域和海洋不对称作战优势的主要抓手,在未来战争中发挥着越来越重要的作用。由于海洋非结构化环境的复杂性,水下无人航行器在执行任务过程中,需能够在无人干预情况下进行系列操作和任务决策。本文针对水下无人航行器局部路径规划,提出基于速度矢量判断的改进人工势场法的避障航路规划策略,通过增加障碍物斥力场范围,强化目标点附近的引力场,优化障碍物斥力系数,并通过速度矢量判断旋转方向,使得水下无人航行器能够结合环境感知信息进行路径实时调整,最终能够达到安全快速避障。最后结合航行器流体动力与运动控制一体化仿真模型进行仿真分析,验证提出算法的有效性。     

基于改进人工势场法的水下自主航行器路径规划

针对水下自主航行器(AUV)在水下复杂环境下的路径规划问题,提出改进人工势场法的路径规划算法.在传统人工势场法的基础上,提出考虑避障半径的斥力场函数方法,进一步优化规划路径.通过设置子目标点法和距离比较法,有效解决二维和三维空间下的局部最小值点问题和目标不可达问题.通过仿真对比验证提出的基于改进人工势场法的水下自主航行器路径规划算法的有效性.     

考虑海流影响的水下机器人全局路径规划研究

为了适用于大范围海洋环境下须要考虑能量耗尽问题的AUV导航,提出了一种考虑海流影响的水下机器人全局路径规划方法,该方法将海流因素作为GA算法的评价因子,在路径规划的层面上考虑海流的影响;在此基础上对GA算法进行了改进,提出一种GA-PSO混合算法,GA-PSO混合算法比单纯的GA算法具有更快的收敛速度和运行效率。