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面向UUV对接的视觉引导三维跟踪控制研究

卢有旺 夏英凯 徐国华 李家伟 徐根 何梓轩

卢有旺, 夏英凯, 徐国华, 李家伟, 徐根, 何梓轩. 面向UUV对接的视觉引导三维跟踪控制研究[J]. 中国舰船研究. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03242
引用本文: 卢有旺, 夏英凯, 徐国华, 李家伟, 徐根, 何梓轩. 面向UUV对接的视觉引导三维跟踪控制研究[J]. 中国舰船研究. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03242
Research on Visual Guided 3D Tracking Control for UUV Docking[J]. Chinese Journal of Ship Research. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03242
Citation: Research on Visual Guided 3D Tracking Control for UUV Docking[J]. Chinese Journal of Ship Research. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03242

面向UUV对接的视觉引导三维跟踪控制研究

doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03242
基金项目: 国家级-国家自然科学基金项目(52001132)

Research on Visual Guided 3D Tracking Control for UUV Docking

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面向UUV对接的视觉引导三维跟踪控制研究卢有旺,等创作,采用知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。
  • 摘要: 【目的】自主对接是水下无人航行器(UUV)协同作业的关键,但受复杂环境和对象特性影响,精准引导与对接难度很大。为了提高水下对接的准确性和鲁棒性,本文设计了一种基于视觉引导的对接方案,并针对视觉解算和三维跟踪控制技术开展研究。【方法】首先,结合任务和对象特性分析,设计了基于视觉引导的总体对接方案。其次,设计YOLOv5神经网络完成了水下对接站的目标检测,并基于EPnP算法实现了对接站与UUV间相对位姿关系的在线测量。接着,结合视觉解算结果,基于三维LOS制导、RBF神经网络、终端滑模控制和李雅普诺夫理论,设计了一种高效的三维鲁棒跟踪控制器。最后,通过数字仿真和水池试验验证本文设计方案的有效性。【结果】在水池试验中,视觉引导控制算法能有效完成水下对接站的在线检测与相对定位,且实现UUV精准水下对接。【结论】研究表明,本文提出的视觉引导三维跟踪控制方案合理、高效,可为UUV水下对接奠定基础,且该技术具有广阔的应用前景。
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-01-10
  • 网络出版日期:  2023-06-25

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