哈尔滨市科技创新人才研究专项资金(2012RFXXG083)
- 作品数：20 被引量：151H指数：8
- 相关作者：王宏健李娟徐金龙贾鹤鸣边信黔更多>>
- 相关机构：哈尔滨工程大学东北林业大学北华大学更多>>
- 发文基金：哈尔滨市科技创新人才研究专项资金国家自然科学基金国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术交通运输工程机械工程理学更多>>
- 基于方差缩减粒子滤波的无人水下航行器航位推算被引量：3
- 2013年
- 针对基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的航位推算(DR)在系统非线性、噪声非高斯情况下导航精度严重下降的问题,提出一种基于权值方差缩减粒子滤波的航位推算.建立无人水下航行器(UUV)的非线性运动学模型以及传感器的测量模型,利用模拟退火算法的退温函数产生自适应指数渐消因子以降低粒子权值的方差,进而增加有效粒子数,并以此替代标准粒子滤波中的重采样步骤.海试数据仿真试验表明,与基于EKF的航位推算算法相比,所设计算法避免了模型线性化、噪声非高斯的影响;与基于标准粒子滤波的航位推算相比,所设计算法降低了由于重采样导致的粒子贫化程度,从而提高了UUV导航系统的稳定性和精确性.
- 王宏健王晶曲丽萍刘振业
- 关键词：航位推算粒子滤波
- 基于一阶差分滤波器的水下目标纯方位角跟踪被引量：1
- 2013年
- 在水下目标纯方位角跟踪研究中,针对传统扩展Kalman滤波(EKF)方法需要通过Taylor展开实现非线性项的线性化而导致计算过程繁琐且存在奇点的问题,本文提出一种基于一阶差分滤波器(DDF1)的纯方位角跟踪算法,建立了目标的运动学模型及无源声纳的测量模型;利用Stirling插值法实现非线性项的线性化,进而通过DDF1滤波方法实现对目标位置及速度的跟踪。仿真结果与一致性分析表明,与基于EKF的目标纯方位角跟踪方法相比,论文所提出的算法具有较高的跟踪精度和较好的跟踪性能。
- 王宏健徐金龙王奎民边信黔
- 关键词：目标跟踪卡尔曼滤波一致性
- 欠驱动UUV级联自适应目标跟踪控制方法研究
- 2014年
- 研究了欠驱动水下航行器(UUV)目标跟踪控制算法的设计,基于UUV数学模型,设计了一种能够保证系统全局渐进稳定的新型级联自适应目标跟踪控制算法。与通用欠驱动UUV跟踪控制算法的设计不同,该设计考虑了水动力阻尼矩阵中非对角线上元素对控制系统的影响,通过对运动学子系统的虚拟控制来获得欠驱动UUV的纵向期望速度,并结合反步法与李雅普诺夫稳定性分析得到动力学子系统的自适应反步控制律,利用自适应项估计海流产生的慢变环境干扰,进而通过将目标跟踪系统整理成由运动学控制和动力学控制构成的非线性级联系统,为欠驱动UUV目标跟踪提出了一种级联自适应控制算法。应用级联理论证明了整个闭环控制系统的稳定性,并通过仿真验证了该方法的有效性。
- 王宏健徐金龙张爱华
- 关键词：级联系统自适应控制
- 无人水下航行器无线能量传输系统补偿网络研究被引量：1
- 2015年
- 针对无线能量传输系统中耦合器一、二次侧分离所造成的系统传输效率低、损耗大等问题,提出一种基于双口网络分析的补偿网络研究方法。建立适用于不同补偿网络类型分析的统一数学模型,设计了一种基于模型参数计算系统输出功率与传输效率的方法,用以衡量各种补偿网络结构的电路工作性能;基于Simulink平台构建仿真实验电路,通过改变负载电阻值检验各种补偿网络的电路工作稳定性;基于ANSYS有限元仿真软件,对耦合器周围电磁场分布进行仿真分析;综合理论分析与仿真实验结果,得到一次侧串联-二次侧并联补偿网络结构的电路工作性能最优,进而搭建带有该补偿网络的实物电路。实物实验结果表明:应用补偿网络后电路的输出功率与传输效率有明显提高。
- 王宏健于乐陈江张晓涛
- 关键词：感应耦合补偿网络双口网络
- 模拟退火方差缩减的FastSLAM算法在AUV导航定位中的应用
- 2013年
- 由于标准FastSLAM中存在粒子退化及重采样引起的粒子贫化,导致自主水下航行器(AUV)位置估计精度严重下降的问题,提出了一种基于粒子权值方差缩减的FastSLAM算法.利用模拟退火的降温函数产生自适应指数渐消因子来降低粒子权值的方差,进而增加有效粒子数,以此取代标准FastSLAM中的重采样步骤.建立AUV的运动学模型、特征模型及传感器的测量模型,通过霍夫变换进行特征提取.利用方差缩减FastSLAM算法,基于海试数据进行了AUV同步定位与构图仿真试验,结果表明所提方法能够保证粒子的多样性,并且降低粒子的退化程度,提高了AUV定位与地图构建系统的准确性及稳定性.
- 王宏健王晶曲丽萍刘振业
- 关键词：FASTSLAM霍夫变换
- 基于高斯混合容积卡尔曼滤波的UUV自主导航定位算法被引量：24
- 2015年
- 针对过程噪声为非理想高斯分布时无人水下航行器(UUV)自主导航定位存在噪声模型失配的问题,将高斯混合密度模型与容积卡尔曼滤波(CKF)相结合,设计了基于高斯混合容积卡尔曼滤波(GM-CKF)的UUV导航定位算法。建立了UUV运动模型及观测模型,利用CKF完成各高斯分量的预测更新,并将更新结果进行融合缩减与加权求和,从而实现UUV自主导航定位。通过与EKF、UKF和CKF算法仿真对比实验,验证了GM-CKF可以提高估计精度;通过UUV湖试试验,验证了基于GM-CKF的UUV自主导航定位精度和稳定性优于传统算法,其计算时间满足实时导航定位的要求。
- 王宏健李村么洪飞周佳加
- 关键词：无人水下航行器导航定位
- 基于反馈增益反步法欠驱动无人水下航行器三维路径跟踪控制被引量：10
- 2014年
- 针对欠驱动无人水下航行器的三维空间路径跟踪控制问题.基于虚拟向导建立载体坐标系下的三维路径跟踪运动学误差模型,首先设计跟踪误差反馈增益形式的线性控制项镇定位置跟踪系统,避免计算虚拟控制量导数的复杂形式;然后基于反步法设计动力学控制器,通过合理的选择控制器参数消除了部分非线性项,简化了虚拟控制量的形式,同时避免了采用传统反步法设计控制器时存在的奇异值问题,基于李雅普诺夫稳定性理论设计鲁棒反馈补偿项,保证了闭环跟踪误差系统状态的一致最终有界.仿真实验表明本文设计控制器能够精确跟踪三维曲线路径,并对外界干扰具有较好的鲁棒性.
- 王宏健陈子印贾鹤鸣李娟
- 关键词：反步法反馈增益
- 基于模糊自适应Hough变换的海洋环境特征提取被引量：9
- 2013年
- 针对海洋环境中特征提取难度大、效率低等问题,设计了基于模糊自适应Hough变换的海洋环境特征提取方法。通过建立成像声呐观测模型,对声呐数据进行预处理并剔除野值;将声呐坐标系下的测量数据转化为全局坐标系下,并提取环境的全局特征;根据梯度方向信息,模糊化处理声呐数据点,采用极小极大模糊推理评判数据点属于某条直线特征的可能性,自适应选择参与投票的数据点。基于海试数据的试验结果表明:该方法能够从伴有噪声、混响、反射的声呐数据中准确地提取港口环境的线特征,并且模糊自适应Hough变换特征提取的投票数目与计算时间分别为传统Hough变换的32.5%和26.1%,表明模糊自适应Hough变换具有存储空间小、计算效率高、实用性强等优点。
- 王宏健王晶曲丽萍刘振业
- 关键词：海洋环境特征提取模糊推理自适应HOUGH变换
- 基于强跟踪CKF的无人水下航行器SLAM被引量：15
- 2013年
- 针对基于容积卡尔曼滤波(CKF)的无人水下航行器(UUV)同步定位与地图构建(SLAM)存在对模型参数变化的鲁棒性差、收敛速度慢、对突变状态跟踪能力低等问题,通过在CKF中引入渐消因子和弱化因子,提出了一种基于强跟踪CKF(STCKF)的SLAM算法(STCKF-SLAM)。首先建立UUV的运动模型、特征模型、测距声呐模型,然后基于霍夫变换从多测距声呐测量数据中提取堤岸线特征,最终采用STCKF实现了UUV的同步定位与地图构建。基于UUV海试数据的仿真实验结果表明:相比CKF-SLAM算法,STCKF-SLAM算法保持了对突变状态的强跟踪能力,且均方根误差降低了13%,提高了SLAM系统的精确性,可应用于UUV长航时水下隐蔽作业。
- 王宏健傅桂霞李娟李村
- 关键词：无人水下航行器同步定位与地图构建霍夫变换
- 基于距离聚类的圆柱类实体路标特征提取算法被引量：6
- 2013年
- 针对移动机器人激光扫描仪探测定位算法计算量大,实际应用受限,提出了基于距离聚类的圆柱类环境特征提取算法。通过数据预处理,滤除噪声干扰等无效数据;通过距离聚类的区域分割,将有用的激光测距数据分类为归属于各个环境路标特征点的数据子集,并去掉各类不合理特征点;通过几何计算进行参数拟合,提取出圆柱类实体路标的中心位置及其直径。仿真结果表明:该算法能够有效滤除噪声干扰,实现准确的路标特征提取。
- 曲丽萍王宏健边信黔
- 关键词：移动机器人激光测距机器人定位地图构建特征提取
