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基于声纳的AUV环境感知与地形建模方法研究
| 论文题名： | 基于声纳的AUV环境感知与地形建模方法研究 |
| 关键词： | 声纳;无人潜航器;环境感知;地形建模 |
| 摘要： | 无人潜航器(AUV)是一个集感知，决策与规划，控制与执行等多功能于一体的综合系统。它融合了传感技术、人工智能、自动控制、模式识别、信息融合与理解、系统工程等多学科的研究成果，是目前科学技术发展最活跃的领域之一。本文重点研究了基于声纳的AUV环境感知与地形建模，以及同时定位与标图方法，实现了AUV在航行时能同时定位与标图的能力，研究内容和结果如下： 1.介绍了环境感知与地形建模技术对AUV向智能化发展的重要意义；阐述了环境感知与地形建模的主要研究内容，包括国内外的发展状况、同时定位与地形建模的方法，以及不确定信息的描述和处理方法；最后分析了环境感知与地形建模以及AUV同步定位与标图的关键问题。 2.围绕AUV感知系统并描述了其组成部分，分别从内部感知和外部感知两个方面对AUV的感知系统进行了描述，在此基础上建立准确的环境感知系统模型。 3.研究了AUV的外部环境感知与地形建模方法，建立了声纳模型，针对多波束声纳提出改进的HIMM作为声纳数字滤波算法；基于AUV感知系统，研究了水下地形的建模方法。根据环境中离散的三维点创建数字地形模型，生成水下等深线，利用OPENGL技术完成了水下地形的三维显示。 4.基于声纳的AUVSLAM算法的研究，阐述了SLAM算法的原理。针对无人潜航器的状态和观测模型是非线性的特点，讨论了扩展卡尔曼滤波原理以及SLAM算法。 5.基于提出的AUV环境感知与地形建模方法，设计了水下试验方案，并完成了湖试验证；设计了一个基于SLAM算法的地形勘测案例，在仿真环境下完成了该算法的验证。这些结果表明所提出的环境感知与地形建模方法以及SLAM的算法是有效可行的。 |
| 作者： | 曲镜圆 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 严浙平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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