船载多参数拖曳剖面测量系统CTD现场比测方法初探

本文通过海上现场比测试验,对船载多参数拖曳剖面测量系统搭载的温度、电导率传感器的测量性能进行了客观的评价.海上现场比测数据表明:拖曳系统与作为参比仪器的SBE25CTD所测数据具有良好的一致性,不同仪器间温度、电导率测量结果的相关度均在0.9以上.     

基于局部Otsu分割与Hough变换的海天线检测

海面波浪、船只与光照等因素的影响,使得可见光海面图像中的海天线难以被准确检测。为提高海天线检测的准确性与鲁棒性,提出了基于局部Otsu分割与Hough变换的海天线检测方法。首先,通过纵向中值滤波快速地抑制灰度图像中的光斑等高频噪声。然后,根据图像特点进行纵向分块处理来补偿光照的不均匀性并将船只的干扰范围限定在部分图像块中,再进行局部Otsu分割得到二值图像并提取其中的边缘像素,抑制了波浪边缘的干扰。最后,采用Hough变换拟合边缘像素以得到海天线。实验结果表明所提方法具有较高的准确性、鲁棒性与实时性,其检测准确率达93.0%,显著高于三种代表性的海天线检测方法。     

基于漂角估计的无人船局部动态避障方法

为了提高无人船局部动态避障的规范性、安全性和稳定性,提出基于漂角估计的无人船局部动态避障方法。首先,根据国际海上避碰规则(COLREGS)选取动态窗口法(DWA)的速度空间;其次,根据预测的障碍物运动状态选择动态窗口法中无人船的无碰预测轨迹;最后,考虑海洋扰动,利用横向位置误差估计漂角,并在无人船的航向上进行补偿。仿真实验结果验证了所提方法的有效性。     

基于改进海洋捕食者算法的无人船避碰方法

为提高无人船局部动态避障的规范性、安全性和经济性，提出一种基于改进海洋捕食者算法的无人船避碰决策方法。首先，根据无人船运动约束、避免碰撞约束与避碰规则约束限定避碰决策的搜索空间；其次，以船舶碰撞的危险程度和航程损失为指标建立避碰目标函数；最后，提出基于种群更新成功率的改进海洋捕食者算法，求取约束范围内的最优避碰决策。仿真实验结果表明：所提方法最优个体适应度曲线在30次迭代内都能稳定收敛，且其最优值最小，优于其余智能算法，具有一定有效性。     

自推进粒子群的空间同步平行编队控制

平行编队是群体协作控制研究的一项重要内容,而其空间同步,即群体在某一方向上运动步调一致,也是至关重要.本文在耦合谐振子理论基础上,提出了一种全相互作用的变速度自推进粒子模型,设计了一种解决平行编队的空间同步问题的控制方法.该方法通过改变自推进粒子运动速度而引入粒子间空间距离信息,实现了所有粒子沿实轴或虚轴方向的空间同步平行编队,并证明了该方法的收敛性.最后给出了粒子群的空间同步平行编队的仿真例子.     

基于三维激光雷达的无人船障碍物自适应栅格表达方法

针对无人船(USV)海上近距离实时性避碰检测的需求,提出一种基于三维激光雷达的USV障碍物自适应栅格表达方法。根据USV周边环境障碍物的激光雷达点云分布,建立障碍物密集度和障碍物表达时间与栅格地图分辨率之间的函数关系,自适应确定适中的地图分辨率,构建栅格地图;对三维激光雷达点云数据进行降维处理,将三维激光雷达点云投影到栅格地图,减小数据量,提高障碍物检测效率。利用三维激光雷达开展方法验证性实验,获取了三种不同障碍物场景的激光雷达点云数据。处理结果显示:环境中障碍物数量越多,获得的期望栅格地图分辨率越高,障碍物表达更精细;反之,障碍物数量越少,获得的期望栅格地图分辨率越低,障碍物表达更快速,可实现障碍物自适应栅格表达。所建立的方法可为后续USV局部避碰路径规划研究提供支撑。     

单神经元自适应PID在水下拖曳控制系统中的应用

基于多参数拖曳式剖面测量系统的物理参数,从运动物体六自由度方程出发建立了深度控制模型。利用单神经元自适应PID,对拖体深度控制进行了仿真,并与常规PID控制方法进行了对比。结果表明:在3种不同的拖曳速度下,两种方法的响应时间随输入深度的变化曲线都存在一个阈值深度。大于阈值深度时,单神经元自适应PID比常规PID响应快得多,即对于大深度输入,前者的响应时间能够满足控制要求,而后者明显过长。说明单神经元自适应PID控制方法对于大深度输入响应快,不同拖曳速度下深度控制自适应性好。