水下机器人作业目标控制和目标识别

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，自主作业是水下机器人实现智能化的关键技术。本文着重叙述ＡＵＶ对特定作业－“水下目标探测与识别”的作业控制和实现过程，叙述水下三维目标的识别机理和识别算法以及为正确识别目标提供最佳条件的预处理、硬件系统和实时处理功能。最后给出试验结果，说明作业目标控制过程和识别算法具有实时性、高效率和可靠性。     

用于目标检测和精确定位的水下机器人视觉系统

基于目标检测和精确定位的ＡＵＶ（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ）视觉系统是水下智能机器人感知水下环境信息、进行自主作业的关键技术。本文着重介绍了视觉系统的工作原理、模块结构、特征提取和目标检测与定位算法。最后给出了仿真试验结果,以说明系统工作的有效性和实用性。     

自主式水下运载器导航用速度传感器技术方案研究

自主式水下动载器（ＡＵＶ）在军事上和国民经济中都有很大应用价值，因而近十年来，引起各国高度重视。由地ＡＵＶ本身尺寸小，因此，把尺寸、重量、功耗作了ＡＵＶ导航设备设计的三大基本要素，本文从多普勒速度计程仪（ＤＶＬ０和相关速度计程仪（ＣＶＬ）两种速度传感器的工作机理出发，找出了ＣＶＬ系统的独特优点，以此为ＡＵＶ导航有速度传感器采用ＣＶＬ方案的依据。由误差分析，提出了ＣＶＬ方案系统参数选择的方法，最后拟     

自主式水下潜器海洋环境监测系统技术概念

介绍了被誉为未来海洋卫星的自主式水下潜器ＡＵＶ（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）的国外发展新动态、自主式海洋采样网络ＡＯＳＮ（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｏｃｅａｎ Ｓａｍｐｌｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ）和海洋中的“卫星”技术概念和应用前景。     

人工神经网络控制器水下无人运载器导航中的应用

本文以水下无人运载器（ＡＵＶ）绕平面圆周航行速度、位置控制为例，推广到任何轨迹的控制问题。利用神经网络学习ＡＵＶ运动的内在规律，预测未来一步的运行情况，并用改良的ＰＩＤ方式前馈与后馈相结合的控制其执行机构。系统学习、预测及ＰＩＤ各增益量利用ＧＥＳＡ全局优化方法求得。本方法具有自适应性、强非线性及前馈控制等特点，优于其它一般的控制器。     

基于水下三维目标识别的视觉系统

基于水下三维目标识别的视觉系统是水下机器人实现水下自主作业和智能化的关键技术。本文叙述水下三维目标的识别机理和识别算法以及为正确识别目标提供最佳条件的前处理，硬件系统和实时处理功能，最后给出试验结果，说明识别系统的高效率与可靠性。     

图像增强技术在码头水下结构外观巡检中的应用*

定期开展码头水下结构的外观巡检是码头平稳运行的重要保障。通过分析现有的检测方法，发现获取图像质量不佳是采用视觉技术实施外观巡检的主要限制条件。结合相关检测作业的要求，创新提出将人造多幅欠曝光算法与颜色通道补偿方式进行融合，并通过试验验证使用图像增强算法的水下拍摄图像的视觉质量。结果表明，多曝光与颜色补偿可有效提升水下图像的对比度、恢复细节信息并进行颜色矫正，且运算效率高；图像增强算法可有效提升水下拍摄图像的视觉质量，帮助技术人员及时识别水下结构缺陷；试验中SIFT特征点匹配数量说明提出的算法有利于后续开展缺陷的自动识别及测量研究。     

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。     

基于神经网络的无人无缆水下机器人运动建模与控制技术研究

对自主型水下机器人（ＡＵＶ）神经网络运动模型的结构进行了理论分析和探讨,提出了非完全回归型神经网络、增加积分层的输出层结构及相应的分步式学习方法。对ＡＵＶ运动过程中目标运动路径和目标运动速度的同时跟踪控制进行了系统研究。提出了由主控网络和伴随网络构成的神经网络控制器结构,给出了通过计算机模拟来生成教师样本的方法,提出了预测控制的思想。计算机仿真及水下机器人“Ｔｗｉｎ－Ｂｕｒｇｅｒ”的水池实验结果验证了本文所提出的建模方法和跟踪控制方法的有效性和可行性。     

虚拟现实技术在自主水下机器人避障模拟中的应用

当前研发的自主水下机器人避障数据获取难度较大,导致避障精准度降低,因此研究了虚拟现实技术在自主水下机器人避障模拟中的应用。采用声呐探测技术对不同水域的水下环境数据进行采集,通过虚拟现实技术将采集的声呐数据转换为三维场景。利用SOV视觉算法对三维场景避障数据进行分析与计算,根据分析结果对自主水下机器人避障算法进行修正,从而完成自主水下机器人避障模拟。通过仿真实验,采用传统避障方法与提出模拟方法进行避障精准度测试,通过数据证明提出研究的有效性。     

Windows环境下建立VISUAL BASIC图标集

本文介绍一种在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下将ＶＩＳＵＡＬ ＢＡＳＩＣ２．０版提供的３９８个图标建成图标集的方法。文章最后，介绍了船舶ＣＡＤ工程中心利用ＶＩＳＵＡＬ ＢＡＳＩＣ图标进行油船总体设计系统包装的实例。     

某型水下航行器控制方案的半实物仿真

在以ＶＡＸｌａｂ计算机为主机的小型通用动力学半实物仿真系统上对某型水下航行器的运动进行了半实物仿真。给出了半实物仿真系统的基本组成和工作原理，讨论了水下航行器运动的仿真模型和实时积分算法。结果表明，该仿真系统结构合理，精度高，可靠性好，所采用的控制方案可使其满足使用要求，达到了预期的目的。     

FORTRAN语言在船舶计算中的应用

本文介绍了ＶＩＳＵＡＬ ＢＡＳＩＣ和ＶＩＳＵＡＬ ＦＯＲＴＲＡＮ之间数据交换的几种技术,适合于对拥有大量船舶数值计算程序库的ＦＯＲＴＲＡＮ源代码的再利用。     

浅谈基于水下搜寻设备的内河水域应急救助抢险作业流程

随着水下搜寻设备的发展,水下应急救助抢险作业方式发生了根本性的变化。本文着眼于内河水域作业,将作业流程划分为背景信息获取、声学扫测与疑似点辨识、目标确认与定位、挂钩打捞出水四个阶段,并从工作方法与设备选取的角度进行了探讨。     

遥控水下机器人（ROV）分布式控制体系结构

本文阐述了我国自行研制的６００米水深作业型缆控水下机器人（ＲＯＶ）Ｂｉｔｂｕｓ（位总线）分布式控制系统的硬件和软件体系，本遥控水下机器人（ＲＯＶ）经水池及海上试验，技术性能指标完全达到研制要求。它的航行性能及作业能力达到或超过了国际同类产品，位总线分布式控制系统的大大增强了显控系统的能力。     

小型化碟形水下机器人系统设计

当前应用于湖泊海域的小型水下机器人较少，且成本较高。提出一种自主式碟形水下机器人，并完成了系统设计和相关试验，实现其高度自主化和无疲劳连续性作业等功能，大幅提升小型水下机器在湖泊海域作业的可靠性、安全性和高效性，对于推进小型水域的科考工作发展具有重要意义。     

自主式水下航行器——Hugin 3000 AUV

Hugin 3000是一个承载高分辨率传感器的自主式水下航行器。该自主式水下航行器采用人工监控或自主运行模式进行深度3000m的水下作业。高速和长续航力的性能已获得验证并且突破性技术的效率极高。     

水下机器人非完全回归型神经网络运动模型的研究

研究了基于神经网络建立水下机器人（ＡＵＶ）运动模型的方法,提出以非完全回归形式来表现输入输出变量的时序列影响和输出层向输入层回归的封闭式结构以实现运动模型的模拟机能,并给出了相应的训练和学习方法。此外,又提出了对输出层增加积分环节及神经网络输入输出变量进行正规化处理的方法。计算机的仿真及实际水下机器人“ＰＷ４５”的建模结果,表明本文所提出的建模方法的有效性和可行性。     

远距操作水下航行器的稳定性和操纵性预报

水下航行器的控制是一个复杂的工作领域，对现代航行器性能的要求对应用型控制工程师有很大压力。模拟与水下试验的结合可以产生很有效的设计环境，本文描述了低成本远距操作水下航行器（ＲＯＶ）的设计。该航行器将作为研究水下航行器控制策略的测试台，将自主式水下航行器的一种易于理解的模拟用于ＲＯＶ的模型，并提供了程序包对性能行为的预报图示结果。     

基于多传感器采集信息的水下机器人导航系统

设计基于多传感器采集信息的水下机器人导航系统,确保水下机器人能够高效完成水下任务,并改善其导航效果。构建水下机器人导航系统结构,传感器采集模块通过安装于水下机器人上的惯性测量单元、水温水压传感器、GPS传感器、视觉传感器获取其姿态、深度、位置、运动环境信息,数据处理模块调用联合卡尔曼滤波算法实现各种信息的融合后,经通信串口传输至运动控制模块,由主控制器实现水下机器人的运动控制。经以太网通信模块将融合后的数据传输到上位机中,导航模块通过避障算法和路径规划算法实现水下机器人的导航,并呈现导航结果。实验结果表明：该系统可实现多传感器采集信息的融合,融合后速度、位置误差获得有效降低;导航轨迹曲线与实际轨迹基本一致;可实现障碍物避障,并规划出运动轨迹。