AUV水声导引定位回收技术研究

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坞舱搭载AUV回收过程中对线控位技术的研究的开题报告

坞舱搭载AUV回收过程中对线控位技术的研究的开题报告一、研究背景：在深海勘探中，水下机器人成为了一种必要的工具。

在这些机器人中，自主水下机器人AUV（Autonomous Underwater Vehicle）具有独特的优势，如能够自主控制、具有较高的工作效率、可携带多种传感器等。

然而，AUV本身也存在一些问题和局限。

例如，在任务完成后，AUV需要回收到坞舱或其它集中控制地进行检修或充电。

而回收过程中，AUV需要保持与母船或集中控制地的连通性，以便进行传输、充电等操作。

为了实现这一目标，需要采用线控位技术对AUV进行回收。

目前，线控位技术已广泛应用于AUV的回收过程中，其中不乏一些优秀的设计。

然而，在实际的回收过程中，不同的任务场景和舵机等设备的质量差异可能会对线控位的效果造成不同程度的影响。

因此，有必要对AUV的线控位技术进行进一步的研究和优化，以提高AUV的回收效率和准确率。

二、研究内容：本次研究的主要内容是对AUV回收过程中的线控位技术进行研究和优化。

具体研究内容包括：1. 对线控位的特征进行分析，包括传感器、算法和控制等方面，并结合实际任务场景进行优化设计。

2. 对舵机设备进行分析和测试，构建回收系统模型，并通过仿真实验来验证关键参数的影响。

3. 通过实验验证线控技术的有效性和稳定性，在不同的任务场景和环境中进行测试，并进行数据分析和整理。

三、研究意义：本次研究对改进和优化AUV的线控位技术具有重要的意义。

通过对线控位的分析和优化设计，可以提高AUV回收的准确率和效率，降低维护成本，进而提高勘探效率和成果。

此外，本次研究的成果还可以为相关领域的研究提供有益的参考和借鉴。

四、研究方法：本次研究采用仿真和实验相结合的方法。

首先，在计算机上构建回收系统的仿真模型，通过调整关键参数来验证其对线控位的影响。

其次，根据仿真结果，进行实际测试和数据采集，并对测试数据进行分析和整理。

五、预期成果：本次研究预期达到的主要成果有：1. 提出可实施性的线控位优化方案，该方案能够显著提高AUV回收的准确率和效率。

基于人工势场的潜艇搭载AUV回收路径规划

０引言
自主水下航行器（ＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＶｅｈｉ — ｃｌｅ，ＡＵＶ）具有低成本、高自主性、隐蔽性好及机动
ＧＡＯＪｉａｎ，ＬＩＵＣｈａｎｇ－ｘｉｎ，ＬＩＹｏｎｇ－ｑｉａｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭ￣ｉｎｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ 帆７１００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ｖｏ１．４０．Ｎｏ．７
火力与指挥控制
ＦｉｒｅＣｏｎｔｒｏｌ＆ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ
第ห้องสมุดไป่ตู้ ０卷
第７期
Ｊｕｌ，２０１５
２０１５年７月
文章编号：１００２ — ０６４０（２０１５）０７－０００４－０４
关键词：自主水下航行器，自主回收，人工势场，局部极小点
中图分类号：ＴＪ６；ＴＰ２７３文献标识码：Ａ
ＡｒｔｉｉｃｆｉａｌＰｏｔｅｎｔｉａｌＦｉｅｌｄＢａｓｅｄｏｎＰａｔｈＰｌａｎｎｉｎｇｏｆａｎＡＵＶＤｏｃｋｉｎｇｔｏＳｕｂｍａｒｉｎｅ

AUV水下回收过程中的操纵性仿真研究

第１５卷第８期
２１年８月０１
文章编号：１０ — ２４２１０～８７００７７９（０１）８０３ — ７
船舶力学
ＪｕｎｌｆＳｉｃａｉｓｏｒａｈｐＭｅｈｎｃｏ
Ｖ０。５１１Ｎｏ８．
ｔｅｐｏｅｄｇｅｆｔｅＡＵＶ．Ｔｈｒｆｒ，ｔｅＡＵＶａｏｌｔｈｅｕｄｅａｅｅｏｅｙｈｓｅｒｅｏｈｅｅｏｅｈｃｎｃｍｐｅｅｔｎｒｔｒｒｃｖｒ．ｗ
Ｋｅｏｄ：ｕｏｏｏｓｎｅａｅｅｉｅ（Ｕ）ｄｓｒｅｑｉｅｆｈｕｍａｉｅｍｏｏ；ｙｗｒｓＡｔｎｍｕｄｒｔｒｈｃＡＶ；ｉｕｂｄｌｕｄｆｌｏｅｓｂｒｔｎＵｗＶｌｔｉｉｄｔｎｉ
ａｄｔｄｌｆｒｃｌｕａｉｇｄｓｕｒｄｆｒｅｃｕｓｄｂｈｅｓｂｍａｉｔｎｗａｓａｌｓｅｈｏｈｐｎｈｅｍｏｅｏａｃｌｔｎｉｔｂｅｏｃａｅｙｔｕｒｎｅｍｏｉｓｅｔｂｉｈｄｔｒｕｇｃ－ｏ
Ａｕ．２ｇ０１１
ＡＵＶ水下回收过程中的操纵性仿真研究
杜晓旭，宋保维，潘光
（北工业大学航海学院，安７０７）西西】０２
摘要：建立自主水下航行器（在简称ＡＶ）自由度运动模型的基础上，于势流理论建立了潜艇运动扰动流场Ｕ六基

AUV水下回收过程中的操纵性仿真研究

AUV水下回收过程中的操纵性仿真研究杜晓旭;宋保维;潘光【摘要】The three-dimensional motion model of an autonomous underwater vehicle (AUV) was built up, and the model for calculating disturbed force caused by the submarine motion was established through potential liquid theory. Then a numerical example simulating the maneuverability of the AUV underwater recovery was given. The simulation results show preliminarily that the disturbed liquid field of the submarine motion has obvious effect to the depth and the transverse displacement of the AUV, and has little effect to the pose degree of the AUV. Therefore, the AUV can complete the underwater recovery.%在建立自主水下航行器(简称AUV)六自由度运动模型的基础上,基于势流理论建立了潜艇运动扰动流场对AUV 扰动力的计算模型,并对回转体AUV在回收时靠近潜艇过程中的操纵性进行了仿真,仿真结果显示,AUV在靠近潜艇的过程中,潜艇扰动流场对AUV深度和侧向位移有较大的影响,而对姿态角的影响较小,因此,回转体AUV可以稳定地完成水下的回收运动.【期刊名称】《船舶力学》【年(卷),期】2011(015)008【总页数】7页(P837-843)【关键词】自主水下航行器;潜艇运动扰动流场;回收【作者】杜晓旭;宋保维;潘光【作者单位】西北工业大学航海学院,西安 710072;西北工业大学航海学院,西安710072;西北工业大学航海学院,西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TJ63目前自主水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV）在军事海洋技术、海洋科学技术考察、海底勘探、管路检修、海底打捞、油田勘探等多个领域具有广泛的应用。

浅谈大型AUV的布放回收

号船为例，介绍了AUV的布放回收系统，通过对布放回收系统的组成、结构和功能分析，以及应用过程中出现问题，为大型AUV布放回收系统的使用、维护和保养等提出建议，同时也可以为今后AUV布放回收系统的设计作为参考。

关键词：自主式无缆潜航器 AUV 搜寻救助布放回收自主式无缆潜航器（Autonomous Underwater Vehicles，AUV）作为水下搜寻和探测的主要设备之一，其布放和回收是整个作业过程中最关键也是最容易发生安全事故的环节。

目前国内外大型AUV一般采用滑道式布放，配合水下自动对接技术进行回收。

由于该类型的布放回收装置特别依赖水面船只的支持，需要为AUV 配置专门的作业母船，一般搭载在科考船上协同其他深海设备作业来实现水下探测。

而对于深海、远海搜寻救助作业的大型 AUV，专门配备作业母船将耗费大量人力、物力和财力。

因此，选择一种合适的布放回收系统，在满足深远海搜寻救助作业需求的同时，提高 AUV 布放回收效率、避免回收过程不必要的风险，对于深远海搜寻设备使用人员来说具有重要的意义。

本文结合自主式无缆潜航器（AUV）在深远海搜寻救助领域的应用，以“南海救102”号船尾部A架作为水面支持设备，浅谈大型AUV的布放回收。

1.布放回收系统组成AUV布放回收系统主要包括：A型架、缓冲对接头、液压牵移装置、布放脱钩器、回收浮体和甲板抓钩发生器。

1.1A架A形架具备良好的通用性，适合AUV、ROV等各种潜航器及水下作业设备的布放回收，具有强度大、耐冲击、操作简便、安全可靠等优点，而且其结构空间大，可根据不同作业设备需求配置和安装各种辅助设施、保护装置等。

根据不同AUV的不同结构特点和使用要求，与之适应的A形门架也呈现不同的形式，收放作业能力从几百公斤到数十吨不等。

AUV布放回收示意图如图1所示。

1.2缓冲对接装置缓冲对接装置上主要包括主起吊绞车、回转机构和抗摇摆阻尼油缸，具备调整潜航器布放角度、抗震和防摇摆等功能，能实现潜航体安全、平稳的布放回收。

水翼法推进的仿生AUV研制及实验

水翼法推进的仿生AUV研制及实验随着科技的不断发展，水下机器人在海洋资源勘探、教育、环境保护等领域发挥着越来越重要的作用。

而仿生学作为一门跨学科综合性的学科，也在水下机器人研究中得到了广泛应用。

本文介绍的是一种采用水翼法推进的仿生AUV，包括其研制过程和实验结果。

一、研制过程1. 设计原理仿生学中的鱼类水平移动是通过振动鳍鳍膜来完成的。

水翼法推进是将鱼类水平移动的原理转化为机械运动，使用机械运动来模拟水动力学，以提高AUV的效率。

水翼法推进采用两片水翼齐刻，倾斜角度相对大的设计，同时采用对称式，使得AUV的灵活性更高。

通过控制两片水翼的相位差，从而达到前后推进和转变航向方向的效果。

2. 实验过程在研发过程中，我们采用仿真软件对AUV进行设计和仿真。

首先，我们建立了AUV三维模型，并将水翼法推进的结构设计进去。

然后，通过改变水翼的相位差和倾斜角度等参数，在仿真软件中进行模拟实验。

最终获得了合适的设计参数。

接下来，我们开始进行实际的试验。

在试验过程中，我们选择了一个足够大的水池，并将AUV放入水池中。

通过遥控，我们控制了AUV的前后推进和左右方向的调整，并测量了其运动速度、转向精度等性能指标。

实验结果表明，我们的水翼法推进AUV可以通过相位差的控制，轻松地实现前后推进和转变方向的操作，而且具有高速度、更好的灵活性和稳定性等优点。

二、实验结果经过实验，我们获得了以下几点成果：1. 水翼法推进的仿生AUV结构设计得到实现。

2. 实现了水翼法推进的简单控制系统。

3. 实验结果表明，水翼法推进的仿生AUV可以实现较高速度、稳定性和优秀的灵活性。

通过本次实验，我们进一步验证了水翼法推进在仿生AUV中的应用优势，这对于进一步推进水下机器人的研发将具有一定的意义。

在水翼法推进的仿生AUV研制及实验中，需要对相关数据进行采集和分析，以评估其性能表现。

以下将列出所涉及到的数据并进行分析。

1.速度数据在实验中，我们通过计时器和距离测量仪器，测量了水翼法推进的仿生AUV运动的速度。

AUV 精确定位技术研究

AUV 精确定位技术研究AUV（Autonomous Underwater Vehicle）是一种自主水下机器人，通常用于水下勘探、海底地形测绘、救援等领域。

在大海深处，AUV需要具备高精度的定位能力，以确保它能够到达指定的目的地、避开海底障碍物并完成任务。

因此，精确定位成为AUV技术研究的重要方向之一，本文将从多个方面探讨这一主题。

一、定位技术概述AUV定位技术有很多种，主要包括声纳定位、惯性导航定位、星导航定位、视觉技术定位等。

不同的定位技术在应用场景和准确度上存在差异，下面将分别介绍各种定位技术的优缺点。

声纳定位：是指通过声波在水中的传播来测量声源与接收器的距离、方向等信息，从而确定AUV当前的位置。

该技术准确度较高，但受到海水温度、盐度、流速等自然因素的影响较大，同时声纳在水下环境中易受到噪声干扰，应用范围受限。

惯性导航定位：是通过安装陀螺仪和加速度计等传感器设备，记录AUV运动状态和姿态信息，进而实现定位。

该技术可以在水下环境中独立作业，定位准确度较高，但会受到累计误差的影响，需要不断地进行误差补偿。

星导航定位：是通过信号接收器接收卫星发射的信号，进行测量和计算，得出AUV的位置信息。

该技术定位准确度高，应用范围广，但在水下环境中受到信号衰减、多径效应等影响，无法实现精确的三维定位。

视觉技术定位：是通过安装相机等光学设备，对水下环境进行拍照或录像，利用图像处理算法进行位置估计，实现定位。

该技术可以实现高精度的三维定位，但在水下环境中，光线传播受限，画面模糊、失真等问题需要克服。

二、精确定位技术综合应用AUV精确定位技术变革发展迅速，但不同的技术往往需要相互协作，以实现更高水平的精度和可靠度。

在大海深处，声纳定位和惯性导航定位是一种应用广泛的组合，可以通过安装两个或多个声纳和多传感器，使用卡尔曼滤波等算法，来实现高精度的三维定位。

这种组合可以在精度和成本之间找到一个比较好的平衡点，可以满足各种应用场景的需求。

AUV协同导航定位算法研究

AUV协同导航定位算法研究AUV(自主无人水下车辆)是一种具有自主控制和导航定位功能的智能水下机器人。

在实际应用中，多个AUV之间需要协同工作，实现各自的任务目标。

协同导航定位算法是AUV协同工作的关键之一，在AUV探索和监测海洋环境、搜索和打捞等许多应用领域具有广泛应用前景。

本文主要介绍AUV协同导航定位算法的研究现状及关键技术。

AUV协同导航定位算法的研究现状AUV协同导航定位算法是当前AUV导航定位领域的研究热点之一。

目前已经有很多研究成果，主要包括三种方法：基于测距设备、基于机器视觉以及基于声纳的协同导航定位算法。

其中，基于测距设备的算法主要利用AUV上搭载的超声波、激光器等测距设备，进行相互距离测量，以确定各个AUV之间的位置关系。

这种方法实现起来简单，但对设备和环境的要求较高，且精度难以满足高精度要求。

基于机器视觉的算法是利用AUV上搭载的摄像头对周围的环境进行采集，经过处理后提取出目标物体的位置信息。

这种方法实现起来较为复杂，但对环境的要求较低，且可以实现较高的精度。

基于声纳的算法是利用AUV上搭载的各种传感器感知水下环境，根据声强数据实现声学跟踪，通过计算声反演得到AUV 之间的位置关系。

这种方法适用性较广，但需要处理大量的声数据，计算量较大，需要相对较高的计算能力。

关键技术协同导航定位算法的研究需要解决的关键技术包括：合理的多机构构型设计、协同目标检测及跟踪、多机构位置信息共享和整合等方面。

在多机构构型设计方面，需要考虑AUV间的距离、角度及相对于目标的位置等因素，以达到最佳的协同效果。

协同目标检测及跟踪需要实时提取目标的位置、速度、方向等信息，以便AUV之间实现协同导航。

多机构位置信息共享和整合需要实现AUV之间的信息交流，共同确定位置、速度和方向等信息，以实现精确的协同导航。

未来展望目前，AUV协同导航定位算法的研究还存在一些困难和挑战，如AUV间信号通信的实现、多机构的运动控制和路径规划、复杂环境下导航精度的提高等问题。

面向AUV回收控制的水下机器视觉研究的开题报告

面向AUV回收控制的水下机器视觉研究的开题报告
一、研究背景
随着海洋工业的快速发展，水下机器人技术在海洋勘探、海洋资源
开发与利用、水下作业、军事等领域中得到了广泛的应用。

自主水下机
器人(即AUV)的回收控制是水下机器人控制领域中的一个重要问题，它与任务完成能力、机器人的寿命以及环境保护等有着密切的关系。

另一方面，机器视觉技术作为一种获取环境信息的重要手段，其在自主水下机
器人控制中也越来越受到重视。

二、研究目的
本次研究旨在探究面向AUV回收控制的水下机器视觉技术，实现AUV的自主导航、目标检测与定位以及路径规划等关键技术，提高AUV
回收的准确度，从而提高AUV的回收效率和安全性。

三、研究内容与方法
本次研究内容主要包括以下三个方面：
1、AUV回收控制算法设计：本研究基于现有的AUV回收控制方法，进一步优化控制算法，开发出适用于不同环境条件下的AUV回收控制算法，并提高其准确度和可靠性。

2、水下机器视觉技术研究：通过对水下机器视觉技术的研究，包括光线衰减、光线散射、水质变化等对水下机器视觉的影响，以及水下图
像处理和目标检测等关键技术，实现AUV的快速准确的目标检测与定位。

3、系统集成与实验验证：将算法设计和水下机器视觉技术研究进行整合，完成针对AUV回收控制的水下机器视觉系统设计，采用实验验证
的方法测试系统的性能和效果。

四、研究意义
本研究可以优化AUV回收控制算法，提高回收准确度，减少环境污染和资金浪费。

此外，本研究的结果可以为水下机器人控制系统的开发以及海洋勘探、海洋资源开发与利用、水下作业和军事等领域中的自主水下机器人的控制和应用提供技术支持和科学参考。

AUV收放装置的研究设计

ＡＵＶ收放存储装置的工作要求：（１）要求能在不大于３Ｋｎ的航速条件下完成ＡＵＶ的布放和回收操作；（２）ＡｕＶ在水中牵引回收时的速度不大于０．６ｍ／ｓ；（３）具有手动和自动两种控制方式，自动控制时收放装置从存储位至收放位的运行时间不大于８分钟；（４）提供ＡＵＶ的存储空间。
导向装置悬空。
４液压系统设计
ＡＵＶ收放存储装置各动作由液压系统驱动，柱塞泵７为恒压变量泵，给系统提供恒定的压力。平移马达和头架平移马达分别控制平移小车和头架的平移动作，翻转油缸２８控制旋转架的翻转动作，锁紧缸２９控制锁紧装置的开闭，均由换向阀控制动作的启停和换向。绞车马达３０控制收缆绞车的收放，由比例换向阀２２控制收缆绞
车的转速和转向。
２ＡＵＶ收放存储装置的工作要求
按照收放装置的工作要求，释放ＡＵＶ时，先控制平移小车向外平移，到位后控制旋转架翻转释放，随后使头架向外平移，在平移过程中打开锁紧油缸，随后头架继续平移到收放位，此时可以控制收放绞车放缆，ＡＵＶ即随缆释放到水中，ＡＵＶ释放完成后按顺序收回头架、翻转架和平移小车，使收放装置复位。回收ＡｕＶ时，同样，依次控制平移小车、旋转架、头架及锁紧缸动作，使收放装置处于收放位，再控制绞车收缆，回收ＡＵＶ，安全阀２４可以起到控制回收张力３收放存储装置的结构设计的作用，防止收缆时张力过大使ＡｕＶ损坏。ＡＵＶ随缆回收回来后，收放存储装置采用斜坡拖带的回收方式，其主要机械结构包括控制锁紧缸压紧ＡＵＶ，随后依次控制头架、旋转架和平移小车回固定底座平移架、旋转架、头架、锁紧装置等，结构外形如图１所示。收，使收放装置回到存放位。固定底座采用１０ａｍ普通船用钢板拼焊成，ｒ两侧硬化导轨及驱５电气控制系统设计动齿条的支撑部分局部加强，底座对平移架前后导向，上下左右限控制系统主要由ＰＬＣ控制器、开关、手柄、输出继电器、比例放位。平移小车主要实现将ＡｕＶ沿母船甲板平面向外平移至尾舷以大器、接近开关等组成，结构关系如图２所示。外，为旋转下放做好准备，同时平移小车为旋转架旋转提供旋转支控制器选用西门子公司的￥７－２００系列ＰＬＣ，根据外部接口所点支撑和油缸推力支撑，所有支撑部位采用局部拼焊加强。旋转架需的输入量和输出量选择的ＰＬＣ为ＣＰＵ２２６型和ＥＭ２３５模拟量扩展模块。输入设备包括开关、手柄（带电位器）、接近开关，以及压力、温度传感器等。ＰＬＣ的输出通过继电器与交流接触器及电磁换向阀连接，通过比例放大器与比例换向阀连接。ＰＬＣ接收开关手柄的控制信号以及接近开关和压力传感器反馈的位置和压力检测信号，据此控制电动机、电磁阀以及比例换向阀的动作，从而使油缸和马达按照预定要求运行。

AUV引导对接中声学定位算法研究

AUV引导对接中声学定位算法研究近年来,自主式水下潜器在海底矿产资源的探测开发、水文信息观测采集、水下设备打捞等方面发挥着重要作用。

随着水下潜器在实际工程中的逐步应用,其自身续航能力不足的问题也日益凸显。

因此,目前普遍采用潜器与水下对接站对接的方式,实现潜器的能量补给与数据交互。

为了保证潜器与平台间的成功对接,本文围绕对接过程中的引导定位方法和轨迹修正方法进行分析研究。

针对现有对接模式无法同时满足实时性、短时长、含姿态三个需求的问题,本文提出了一种单基元接收对接模式,通过采用对接平台发送多路信号,潜器上单个基元接收的方式实时获取潜器与平台间相对位置,为导航控制系统提供可靠保障。

基于此定位方法对多路传输信号间应具有正交性的要求,采用COSTAS跳频信号作为系统声学传输信号完成定位。

并对此对接模式下的两种工作模式进行仿真分析,比较两种工作模式的优缺点以及不同环境下的定位性能,选定分时发送工作模式完成引导定位。

针对对接平台对潜器运动轨迹容错率较小的问题,本文基于扩展卡尔曼滤波和交互式多模型算法,结合位置、速度、斜距的量测信息建立轨迹修正模型,可适应对接过程中可能出现的时延信息缺失情况和机动轨迹情况。

针对对接过程中的典型弱机动轨迹“匀直-转弯-匀直”,算法设计采用基础运动学模型和机动变化模型相结合的方式构建模型集。

同时,通过采用动态更新Markov转移矩阵的方式修正模型概率,优化算法滤波性能。

该算法可在仅检测到一路时延信息时进行有效定位,且在150m的工作范围内,当子模型参数匹配时将轨迹定位精度由3.15m提高至1.06m;当子模型参数不匹配时将轨迹定位精度由3.15m提高至1.13m。

最后在引导定位方法和轨迹修正方法基础上,进行水池和湖上试验数据处理。

水池定点试验结果表明,分时发送工作模式下的定位偏差结果和定位精度结果均优于同时发送工作模式。

湖上试验结果表明,轨迹修正方法可以在仅获取一轴时延的情况下估计目标位置,提高算法定位有效率。

基于水下航行器导航定位及信息融合技术研究

基于水下航行器导航定位及信息融合技术研究一、本文概述随着海洋资源的日益开发和利用，水下航行器在海洋探测、海底资源勘探、水下救援等领域的应用越来越广泛。

然而，水下环境的复杂性和不确定性，使得水下航行器的导航定位及信息融合技术成为其性能提升和广泛应用的关键。

本文旨在深入探讨水下航行器的导航定位技术及其信息融合方法，分析当前国内外研究现状，并在此基础上提出新的技术思路和改进方案，为水下航行器的性能提升和实际应用提供理论支撑和实践指导。

本文首先对水下航行器导航定位技术的基本原理和常用方法进行了详细介绍，包括声学导航、惯性导航、视觉导航等多种导航方式，以及各种导航方式的优势和不足。

在此基础上，对水下航行器信息融合技术的研究现状进行了综述，包括传感器数据融合、多源信息融合、导航与感知信息融合等方面的研究进展。

针对当前研究中存在的问题和不足，本文提出了一种基于多源信息融合的水下航行器导航定位方法。

该方法充分利用了声学、惯性、视觉等多种导航方式的优势，通过信息融合技术实现对水下航行器的高精度导航定位。

本文还提出了一种基于深度学习的水下环境感知模型，用于提高水下航行器对复杂环境的感知和适应能力。

本文对所提出的方法进行了仿真实验和性能评估，验证了其有效性和可行性。

对未来研究方向和应用前景进行了展望，以期为推动水下航行器技术的发展和进步做出贡献。

二、水下航行器导航定位技术基础水下航行器的导航定位技术是其实现精确导航与高效作业的关键所在。

该技术融合了多种学科领域的知识，包括物理学、数学、控制工程以及海洋科学等。

其核心技术主要包括声纳导航、惯性导航、视觉导航以及地磁导航等。

声纳导航：声纳（SONAR）是水下航行器最常用的导航手段之一。

它利用声波在水中的传播特性，通过发射声波并接收其反射回波，从而获取航行器与周围环境的相对距离和形状信息。

声纳导航的优点在于其工作范围广泛，不受光线条件限制，但精度受水质、水温、盐度等多种因素影响。

AUV双目视觉导引技术的研究的开题报告

AUV双目视觉导引技术的研究的开题报告开题报告：AUV双目视觉导引技术的研究一、选题背景水下机器人已经成为深海探测、资源开发、水下救援等领域的重要工具。

在水下机器人中，自主水下机器人（AUV）是一种非常重要的类型，它能够自主探测并回传海底环境信息。

AUV在这一领域的重要性不断增加，因为它们能够在深海中以高精度、高效率地进行探测，而且能够减少人员和物资的危险和费用，具有广泛的应用前景。

在AUV 的运行过程中，其中最大的问题之一是进行定位和导引以及障碍物避让。

在水下环境中，水的折射率和光的传播速度都不同于空气中的环境，使得传统的相机和雷达定位方式不可行。

在水下机器人中，通过视觉检测实现定位和导引的技术是非常具有实用价值的，因为相对于声纳或激光雷达系统，使用视觉技术可以获得更高的定位精度。

在不同的视觉定位方案中，双目视觉技术由于其精度高、速度快、鲁棒性好等优点而备受关注。

本文将研究使用双目视觉技术对 AUV 进行定位和导引的方法。

二、研究内容和目标本文将研究 AUV 双目视觉导引技术的关键问题，包括以下内容：1. 准确的双目相机标定技术2. 双目相机的图像匹配和视差计算技术3. 从相机图像中提取并分析关键导引物体的特征4. 双目视觉导引系统的实现与测试本文的主要目标是探索一种鲁棒性高、精度高、应用范围广的 AUV 双目视觉导引技术，能够实现 AUV 在水下环境中的准确定位和有效导引。

三、研究方法和技术路线本文将采用以下技术路线：1. 使用已知的标定板对双目相机进行标定，精确测量相机的内部和外部参数。

2. 利用图像处理方法对左右两个相机的图像进行匹配，得到像素之间的视差信息，并进行三维重建。

3. 从双目视觉中提取关键导引物体的特征，如形状、颜色和纹理等信息，进行特征匹配和目标识别，以实现 AUV 的导引。

4. 设计并实现一个双目视觉系统，通过与 AUV 的串口通信，实现对 AUV 的自主导引。

四、预期成果通过本文的研究，我们将得到以下成果：1. 开发一个 AUV 双目视觉导引系统，能够实现自主导引和避障。

自主式水下航行器AUV导航技术探讨

自主式水下航行器AUV导航技术探讨发布时间：2021-03-25T04:53:30.059Z 来源：《现代电信科技》2020年第16期作者：张宝贵[导读] 针对组合导航技术在AUV发展与应用中的重要地位，文中详细介绍了各种AUV导航技术发展概况，并着重对各种组合导航技术的发展情况进行了分析研究。

（中国船舶集团有限公司第七一〇研究所湖北宜昌 443003）摘要：针对组合导航技术在AUV发展与应用中的重要地位，文中详细介绍了各种AUV导航技术发展概况，并着重对各种组合导航技术的发展情况进行了分析研究。

可以看出，未来AUV的导航技术仍将是以INS为主的组合导航。

INS/地磁匹配组合导航、INS/重力匹配组合导航等地球物理组合导航将在军事领域发挥更加强大的作用；INS/LBL组合导航技术则将更加广泛地应用于民用领域。

关键词：自主式；水下航行器；AUV导航技术引言21世纪以来，随着人类在利用海洋和开发海洋上的投入不断增大，自主式水下航行器（AUV）引起了越来越多的关注，无论在战场监视、隐蔽打击等军用领域还是在海水检测、海洋地质勘探等民用领域都得到快速发展。

导航是指移动机器人借助传感器获知本体状态，完成从初始位置到达目标位置的自主运动过程。

导航技术作为AUV的核心技术，也是最难以解决的关键技术之一。

组合导航方法，是由2种及以上导航技术结合形成的综合导航系统。

组合导航结合不同导航技术的优点，能够增强导航系统的稳定性、精确性和持久性，是当前使用最广泛的导航方法，也是未来AUV导航技术的发展方向。

目前，针对AUV的导航技术大体可分为传统导航和非传统导航技术2类。

传统导航技术主要包括航位推算导航、惯性导航和声学导航等。

与非传统导航相比技术更为成熟，使用范围更加广泛。

非传统导航技术主要包括地球物理导航、视觉导航等，是发达国家大力研发的新兴导航技术，通常用来辅助惯性导航。

1 航位推算导航航位推算导航最早于16世纪提出，但当时很少用于水下。

一种AUV用水下回收装置[发明专利]

专利名称：一种AUV用水下回收装置专利类型：发明专利
发明人：郭佳,焦慧锋,赵春城,郑志恒申请号：CN201810612791.1
申请日：20180614
公开号：CN108688782A
公开日：
20181023
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种AUV用水下回收装置，涉及水下工程技术领域，该回收装置用于深海运载器对AUV的水下回收，该装置包括：AUV对接机构、回收框架、液压缸以及旋转机构，AUV对接机构包括相连的导引口和储存库，回收框架和储存库形成四边形连杆结构，液压缸设置在回收框架上驱动AUV对接机构垂直方向上的运动，旋转机构设置在回收框架和深海运载器之间，带动回收装置转动，该装置利用平行四边形框架在垂向的可调性和转移时的方向稳定性，以及旋转机构的方向可调性，保证AUV能够准确对接并顺利回收到深海运载器本体内，具备对接回收时方向可调性好、转移方式简便等优点。

申请人：中国船舶科学研究中心(中国船舶重工集团公司第七0二研究所)
地址：214082 江苏省无锡市滨湖区山水东路222号
国籍：CN
代理机构：无锡华源专利商标事务所(普通合伙)
代理人：聂启新
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基于机器视觉的自主式水下航行器末端导引系统关键技术研究

五、未来展望
五、未来展望
随着科学技术的不断进步和海洋开发的深入，智能自主式水下航行器技术将迎来更加广阔的发展前景。未来研究方向和发展重点主要包括以下几个方面：
五、未来展望
1、提高智能化程度：通过研发更加先进的传感器、算法和控制技术，提高水下航行器的自主决策和自我学习能力，以适应更加复杂的海洋环境。
实验结果与分析
实验结果与分析
通过对所提出的方法进行实验验证，结果表明：基于机器视觉的自主式水下航行器末端导引系统在稳定性、精度等方面均表现出良好的性能。与传统的导航和导引方法相比，所提出的方法具有更高的导航精度和更强的环境适应性。此外，实验结果还表明所提出的方法具有较好的鲁棒性和实时性，可以满足AUV在实际应用中的需求。
基于机器视觉的自主式水下航行器末端导引系统关键技
术研究
01 引言
03 研究方法 05 结论与展望
目录
02 文献综述 04 实验结果与分析 06 参考内容
引言
引言
随着海洋探测和军事应用的不断发展，自主式水下航行器（AUV）已成为研究热点。然而，AUV在执行任务时面临着复杂的海洋环境，如流速、水质等因素的影响，使其导航和导引系统的设计具有挑战性。为了提高AUV的导航精度和自主性，机器视觉技术被引入到AUV的末端导引系统中，成为解决这一问题的关键技术之一。
二、智能自主式水下航行器技术的研究现状
二、智能自主式水下航行器技术的研究现状
智能自主式水下航行器技术是集机械设计、电子工程、计算机科学、海洋科学等多学科于一体的综合性技术。目前，该领域已经取得了一定的研究成果，如具备自主导航、避障、水下潜行等功能的水下航行器。然而，仍然存在许多技术瓶颈和挑战，如高能量密度电池的研发、水下通信技术的突破以及水下机器人的智能化程度等。

基于AUV的水下勘探与作业技术实践案例分析

基于AUV的水下勘探与作业技术实践案例分析水下勘探与作业技术是海洋工程领域的重要组成部分，其中基于自主水下无人航行器（AUV）的技术应用，成为当前研究的热点之一。

本文将通过分析实践案例，探讨AUV在水下勘探与作业中的技术实践，包括其应用领域、技术特点以及未来发展趋势。

一、AUV在水下勘探中的应用领域AUV具有自主性和无人化特点，在水下勘探中有广泛的应用。

一方面，AUV可以用于海洋地质调查，通过搭载多种传感器，如多光谱相机、声纳仪等，实现对水下地貌、岩矿物质、海底沉积物等特征的自主获取和分析，为海洋地质研究提供了有效手段。

另一方面，AUV还可以用于海洋生物调查，通过搭载声纳仪、水下相机等设备，实现对海洋生物的自主观测和记录，为海洋生态环境监测提供了重要数据支持。

二、AUV在水下勘探中的技术特点1. 自主性：AUV配备有先进的导航与控制系统，能够在没有人工操控的情况下自主完成任务。

其导航系统可以使用惯性导航、全球定位系统（GPS）等多种技术手段进行定位和路径规划，保证AUV的准确控制和高效作业。

2. 复杂环境适应性：AUV能够适应复杂的水下环境，如深海、冷水区、高温高压区等。

通过合理的材料选用、密封设计和防腐保护等措施，保证AUV在恶劣环境下的正常工作和安全运行。

3. 多传感器集成：AUV能够集成多种传感器，如声纳、水下相机、多光谱相机等，实施多模态的数据采集和分析。

这使得AUV在勘探作业中能够更全面、准确地获取各项数据，提高作业效率和准确度。

4. 低成本高效率：相比于传统的水下作业手段，如有人潜水、遥控水下机器人等，AUV具有更低的成本和更高的作业效率。

AUV可以大大减少人力投入，提高作业速度和作业质量，降低作业成本。

三、实践案例分析1. 深海油气勘探与开发深海油气勘探与开发是AUV应用的重要领域之一。

传统的深海油气勘探方式需要人工潜水员进行调查，作业效率低下且危险性大。

通过搭载声纳仪、多光谱相机等设备，AUV能够自主进行海底地质调查和气体探测，准确发现潜在的油气资源。