基于聲納的AUV環(huán)境感知與地形建模方法研究.pdf

1、無(wú)人潛航器(AUV)是一個(gè)集感知，決策與規(guī)劃，控制與執(zhí)行等多功能于一體的綜合系統(tǒng)。它融合了傳感技術(shù)、人工智能、自動(dòng)控制、模式識(shí)別、信息融合與理解、系統(tǒng)工程等多學(xué)科的研究成果，是目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。本文重點(diǎn)研究了基于聲納的AUV環(huán)境感知與地形建模，以及同時(shí)定位與標(biāo)圖方法，實(shí)現(xiàn)了AUV在航行時(shí)能同時(shí)定位與標(biāo)圖的能力，研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下： 1.介紹了環(huán)境感知與地形建模技術(shù)對(duì)AUV向智能化發(fā)展的重要意義；闡述了環(huán)境感知與地

2、形建模的主要研究?jī)?nèi)容，包括國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r、同時(shí)定位與地形建模的方法，以及不確定信息的描述和處理方法；最后分析了環(huán)境感知與地形建模以及AUV同步定位與標(biāo)圖的關(guān)鍵問(wèn)題。 2.圍繞AUV感知系統(tǒng)并描述了其組成部分，分別從內(nèi)部感知和外部感知兩個(gè)方面對(duì)AUV的感知系統(tǒng)進(jìn)行了描述，在此基礎(chǔ)上建立準(zhǔn)確的環(huán)境感知系統(tǒng)模型。 3.研究了AUV的外部環(huán)境感知與地形建模方法，建立了聲納模型，針對(duì)多波束聲納提出改進(jìn)的HIMM作為聲納數(shù)字濾波算

3、法；基于AUV感知系統(tǒng)，研究了水下地形的建模方法。根據(jù)環(huán)境中離散的三維點(diǎn)創(chuàng)建數(shù)字地形模型，生成水下等深線，利用OPENGL技術(shù)完成了水下地形的三維顯示。 4.基于聲納的AUVSLAM算法的研究，闡述了SLAM算法的原理。針對(duì)無(wú)人潛航器的狀態(tài)和觀測(cè)模型是非線性的特點(diǎn)，討論了擴(kuò)展卡爾曼濾波原理以及SLAM算法。 5.基于提出的AUV環(huán)境感知與地形建模方法，設(shè)計(jì)了水下試驗(yàn)方案，并完成了湖試驗(yàn)證；設(shè)計(jì)了一個(gè)基于SLAM算法的地形