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无人水下航行器未知环境轮廓构建方法

Construction Method of Unknown Environment Contour for Unmanned Undersea Vehicle

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【作者】 李杨于浩淼郭晨贾兆岩

【Author】 LI Yang;YU Hao-miao;GUO Chen;JIA Zhao-yan;Dalian Maritime University, College of Marine Electrical Engineering;NORINCO Group Air Ammunition Research Institute Co., Ltd;

【机构】 大连海事大学船舶电气工程学院中国兵器工业集团航空弹药研究院有限公司

【摘要】 无人水下航行器(UUV)运行时所携带的多元测距声呐在水下环境获取到的数据置信度较低。因此,采用均值漂移聚类算法对所获取到的数据进行预处理,将异常数据与正常数据分为不同的数据类,得到边界点的集合;然后利用Alpha-Shapes算法将边界点连接成轮廓线;并且为了满足UUV跟踪的理想路径需平滑的要求,利用贝塞尔曲线对构建的轮廓线进行拟合;最后,利用控制方法来实现对所构建地图的跟踪,从而解决了UUV在未知海洋环境下的地图构建问题。

【Abstract】 The confidence level of data measured by multivariate ranging sonar in an unmanned undersea vehicle(UUV)in an underwater environment is generally low. Therefore, the mean shift clustering algorithm was used to preprocess the obtained data. First, the abnormal and normal data are divided into different data categories to obtain the set of boundary points. Second, the boundary points are connected with contour lines using the Alpha-Shapes algorithm. Furthermore,the Bézier curve is used to fit the constructed contour lines to obtain an ideal, smooth tracking path of the UUV. Finally,a control method was used to track the constructed map. Thus, the problem of UUV map construction in an unknown marine environment was effectively addressed.

【基金】 国家自然科学基金项目(51809028,51879027);中国博士后科学基金面上项目(2020M670733);辽宁省博士科研启动基金计划项目(2019-BS-022);中央高校基础研究基金项目(3132019318)
  • 【文献出处】 水下无人系统学报 ,Journal of Unmanned Undersea Systems , 编辑部邮箱 ,2022年02期
  • 【分类号】U674.941
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