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基于3D激光雷达的无人水面艇海上目标检测被引量：24: 2017年; 无人水面艇(unmanned surface vehicle,USV)实现自主导航避障需要实时感知周围的环境信息,检测出威胁无人水面艇航行的障碍物,而3D激光雷达在无人系统障碍检测中起重要作用.提出了一种基于3D激光雷达的障碍检测算法,即将一个周期内的3D激光点云投影到2.5D栅格地图中,对障碍物进行聚类分割;对栅格中的原始点云数据进行特征提取,表示为椭圆障碍物.而多帧激光数据采用最近邻数据关联识别出其中的动态障碍物,并用卡尔曼滤波实时跟踪.基于电子海图的仿真激光数据验证了该方法在无人水面艇障碍检测中的有效性.; 李小毛张鑫王文涛瞿栋祝川; 关键词：无人水面艇激光雷达栅格地图

基于结构森林边缘检测和Hough变换的海天线检测被引量：14: 2017年; 海天线是海面环境图像所具有的重要特征之一,海天线的检测对划分海空、海界区域以及目标检测有重要作用.提出了一种结合结构森林快速边缘检测和概率Hough变换的海天线检测方法.首先通过高斯低通滤波来减小海面浪纹、光照反射等局部纹理影响,然后使用已完成训练的结构化随机森林为每个像素贴上边缘标签——二值化,最后通过Hough变换原理拟合海天线.实验结果表明,该方法可以较好地忽略局部干扰边缘,强化边界提取,对复杂海天背景下的海天线检测具备鲁棒性和高准确性.; 徐良玉马录坤谢燮彭艳彭艳青崔建祥; 关键词：决策树边缘检测 HOUGH变换

无人水面艇仿真系统设计与实现被引量：6: 2017年; 无人水面艇(unmanned surface vehicle,USV)的海上调试成本高、难度大、效率低.为了减少海上调试工作量,设计了仿真系统,规划了仿真流程,为无人水面艇控制系统的测试和分析提供了平台.该仿真系统包括5个模块:显控模块用于全局路径规划和综合信息监控;数据仿真模块模拟障碍检测传感器与位置和姿态传感器数据;障碍处理模块对检测数据进行预处理、栅格化、聚类和拟合,并对拟合后的动态障碍进行跟踪;导航和避障模块嵌入视线制导(line of sight,LOS)导航和椭圆聚类-碰撞锥推演的动态避障算法;运动控制模块采用广义预测控制-比例积分(generalized predictive control-proportion-integral-derivative,GPC-PID)串级控制方法.各个仿真模块具有独立性,可根据不同需求替换.仿真实验结果表明了该系统设计的正确性和合理性.; 胡辛明张鑫钟雨轩彭艳青杨毅姚骏峰; 关键词：无人水面艇仿真系统全局路径规划运动控制

无人艇航迹跟踪GPC-PID串级控制被引量：18: 2014年; 水面无人艇(unmanned surface vehicle,USV)系统存在有大惯性、长时滞、非线性、难以建立精确模型等问题,易受海浪等外界干扰的影响,采用传统的PID控制难以达到良好的航迹跟踪控制效果。为了实现更好的控制效果,基于广义预测理论,将其与PID控制相结合,设计了GPC-PID串级控制器,分别控制无人艇的转艏运动和操舵运动,并采用分离式控制方案,通过航向控制间接实现无人艇的航迹跟踪控制。从matlab仿真实验结果可以看出,GPC-PID控制器具有良好的航向控制与航迹跟踪控制效果,具有响应速度快,控制精度高,鲁棒性好,抗干扰能力强等优点。; 彭艳吴伟清刘梅国文青李恒宇谢少荣; 关键词：水面无人艇

基于切点优化人工势场法的三维避障规划被引量：12: 2014年; 提出三维空间基于切点优化人工势场法的机器人避障算法。将障碍物膨胀成其自身几何结构的外接球,根据机器人与障碍物的位置关系和外接球的半径求出由障碍物指向机器人的方向向量以及外接球上距离障碍物最近的点,此点即为切点。此切点产生的斥力在保证机器人安全的同时减小人工势场法的运行时间,便于机器人的控制。利用切点法和等分点法建立机器人的避障环境模型进行仿真研究,两种环境下切点法的避障规划时间分别占等分点法避障规划时间的15.9%和12.7%,在危险的三维避障环境中有效提高了算法的实时性。; 彭艳国文青刘梅崔建祥谢少荣; 关键词：人工势场法路径规划

基于速度障碍法和动态窗口法的无人水面艇动态避障被引量：27: 2017年; 速度障碍法是一种普遍应用在无人水面艇(unmanned surface vehicle,USV)上的动态避障方法,但传统的速度障碍法未考虑无人水面艇运动学性能与障碍物运动信息误差的影响,也未明确何时开始避障与结束避障.在速度障碍法的基础上,用椭圆表示无人水面艇与障碍物,给出一种求解椭圆切线的方法;将动态窗口法与速度障碍物法相结合,考虑无人水面艇的运动学性能,只使用无人水面艇在给定时间内能到达的速度和方向进行避障计算;通过比较碰撞时间与无人水面艇避开障碍物所需的时间来确定何时开始避障,并提出一种结束避障的判断方法;为了减小障碍物运动信息误差的影响,提出了一种虚拟障碍物方法.最后,通过仿真实验验证了该避障方法的可行性与有效性.; 张洋洋瞿栋柯俊李小毛; 关键词：无人水面艇动态避障

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上海市自然科学基金(13ZR1454300)