基于地形熵和ICCP算法的水下辅助导航组合方法研究

改进的地形熵算法在地形辅助导航中的应用
徐晓苏;张逸群
【期刊名称】《中国惯性技术学报》
【年(卷),期】2008(16)5
【摘要】地形辅助导航是水下航行器导航技术的一个发展新方向,但它并不能够在任何地形区域都可以工作,比如在平坦区域的导航效果很差.通过计算不同区域的水深标准差,选择地形特征独特的区域作为适配区域.基于熵的算法对于地形复杂区域的匹配分析是快速有效的,但传统的地形熵算法匹配精度不高,本文引入了地形差异熵的概念并对其进行改进,在选定的地形区域使用MATLAB软件进行了仿真研究.仿真结果表明,改进的地形熵算法在选定的地形区域位置误差在250m左右,可以满足水下航行器的导航要求.
【总页数】4页(P595-598)
【作者】徐晓苏;张逸群
【作者单位】东南大学,仪器科学与工程学院,南京,210096;东南大学,仪器科学与工程学院,南京,210096
【正文语种】中文
【中图分类】U666.1
【相关文献】
1.基于Unscented卡尔曼滤波算法在海底地形辅助导航中的应用 [J], 潘晓宏;赵龙
2.基于地形熵和ICCP算法的水下辅助导航组合方法研究 [J], 吴宏悦
3.基于地形熵和ICCP算法的水下辅助导航组合方法研究 [J], 吴宏悦
4.一种改进的地形熵匹配导航算法 [J], 王伟;谢燕武;李爱军
5.基于地形熵和地形差异熵的综合地形匹配算法 [J], 王华;晏磊;钱旭;朱明
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一种适用于地磁梯度匹配导航的ISCCP算法
金子翔;许苏鹏;张贵宾;梁建;董根旺;范振宇
【期刊名称】《物探与化探》
【年(卷),期】2022(46)5
【摘要】针对迭代最近等值线点(ICCP)算法在地磁变化平缓的区域匹配误差大,甚至出现误匹配的问题,本文首先建立ICCP算法的误差模型,阐明ICCP算法在这些区域匹配误差大的原因,并基于该误差模型,提出适用于地磁梯度匹配导航的迭代搜索最近等值线点(ISCCP)算法,该算法在ICCP的基础上改进了最近点搜索方式,利用地磁3个正交方向梯度信息进行迭代搜索。

最后通过仿真实验表明,ISCCP算法平均点位误差能控制在半个网格长度以内,精度相较于ICCP算法提高了约15倍,有效解决了ICCP算法在地磁变化平缓的区域匹配误差大的问题。

【总页数】7页(P1225-1231)
【作者】金子翔;许苏鹏;张贵宾;梁建;董根旺;范振宇
【作者单位】中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院;中国冶金地质总局地球物理勘查院
【正文语种】中文
【中图分类】P631
【相关文献】
1.一种改进的地磁平缓区的地磁匹配算法
2.一种基于地磁总场梯度的匹配定位算法
3.一种平行接近的地磁梯度仿生导航方法
4.基于奇异值分解及扫描匹配的地磁导航算法
5.一种提高DTW运算效率的地磁匹配组合导航算法
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基于ICCP的水下潜器地形辅助导航方法研究的开题
报告
一、选题背景及意义
水下潜器在海洋工程、地质、水产、军事等领域中发挥着重要作用，而水下环境的特殊性质使得水下潜器导航和定位成为了一项具有挑战性
的任务。

传统水下潜器导航依赖于水下声纳或者惯性导航系统，但是由
于地形复杂等问题，这些方法存在着一些缺陷。

因此，研究基于ICCP协议的水下潜器地形辅助导航方法具有非常重要的意义。

二、研究内容及方法
本研究旨在通过建立ICCP的地形信息交换模型，将水下潜器所获取到的地形信息与其他水下潜器共享，利用地形信息协同完成水下潜器的
导航和定位。

具体研究内容包括：
1. ICCP协议的研究与分析；
2. 地形信息的获取和处理方法；
3. 基于ICCP协议的水下潜器地形辅助导航方法的研究和实现；
4. 实验验证和系统性能评估。

三、研究创新点及难点
1. 创新点：通过基于ICCP协议的地形信息交换模型，实现水下潜器间的共享，提高水下潜器的导航和定位精度。

2. 难点：如何解决水下潜器环境复杂、信号传输受限、水下通讯困
难等问题，以实现高精度的地形辅助导航。

四、研究意义
本研究在水下潜器导航和定位领域具有重要意义，通过利用地形信息辅助导航，可以提高水下潜器的定位精度和效率，为水下科学、工程和军事等领域的发展做出贡献。

此外，本研究的实现也可以为其他环境下的多个机器人协作提供新的思路和方法。

水下地磁辅助导航理论模型与核心算法研究的开题报告一、选题背景随着深海开发与海洋资源勘探的不断推进，水下机器人的需求日益增加。

在水下机器人的导航技术中，基于惯性导航和水声测距的方案已经变得普遍，但是它们都存在着一些限制：惯性导航会受到惯性传感器的漂移和噪声的干扰，水声测距则需要掌握精确的声速模型等物理参数。

近年来，随着水下地磁测量技术的发展，水下地磁辅助导航逐渐成为一种新的方案，它具有不受水流干扰、不受水声传播影响的优点。

因此开展水下地磁辅助导航理论模型与核心算法的研究具有重要的意义。

二、研究内容本项目主要研究以下内容：1.水下地磁场的特点分析。

首先，我们将分析水下地磁场的来源、分布和变化特征，探究地磁场与水下环境、地理构造等因素的关系，为后续的理论模型研究和算法设计提供基础。

2.建立水下地磁辅助导航的理论模型。

我们将以地磁传感器为基础，尝试建立水下地磁辅助导航的理论模型，在考虑地球自转以及海洋环境、磁性物质等因素的影响下，分析地磁传感器采集的数据与水下机器人位姿之间的关系，进而实现水下机器人的导航。

3.设计水下地磁辅助导航的核心算法。

针对水下地磁辅助导航的理论模型，我们将从数据处理、滤波、校准等方面入手，设计适用于实际应用场景的核心算法，提高水下机器人的控制精度和导航能力。

4.实验验证。

在完成理论模型和算法设计后，我们将通过实验验证的方法检验水下地磁辅助导航的性能与实际精度，验证其可行性和可靠性。

三、研究意义本项目的研究意义主要体现在以下几个方面：1.探究水下地磁场的特征，为水下地磁辅助导航提供准确的理论基础。

2.针对水下环境复杂、地球自转等因素的影响，建立水下地磁辅助导航的理论模型，为水下机器人的导航提供新的思路和方案。

3.通过对数据处理、滤波、校准等核心算法的设计和实现，提高水下机器人的导航精度和控制能力，为后续的水下机器人应用奠定基础。

4.实验验证结果表明，水下地磁辅助导航具有良好的性能和实际应用前景。

专利名称：基于海底地形匹配的AUV多策略导航方法专利类型：发明专利
发明人：何波,张昕,严天宏,沈钺,年睿,荣生辉,冯晨,李光亮申请号：CN202010343604.1
申请日：20200427
公开号：CN111486845B
公开日：
20220211
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开一种基于海底地形匹配的AUV多策略导航方法，基于机器学习算法构建地形适配区选择模型，所述地形适配区选择模型包括适宜地形匹配区域、地形匹配过渡区域和不适宜地形匹配区域；具体导航时，通过采集的实时数据分析导航区域类型，针对适宜地形匹配区域时，基于多波束声呐水下地形高程图像匹配辅助方法进行导航；针对地形匹配过渡区域时，开启侧扫声呐，同时利用多波束测深仪和侧扫声呐数据，进行水下侧扫声呐图像匹配辅助船位推算进行导航；针对不适宜地形匹配区域，开启侧扫声呐，基于同时定位与地图构建算法进行导航，该导航方法在实际应用中具有更好的意义和价值。

申请人：中国海洋大学
地址：266000 山东省青岛市崂山区松岭路238号
国籍：CN
代理机构：青岛汇智海纳知识产权代理有限公司
代理人：王丹丹
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基于水下航行器导航定位及信息融合技术研究一、本文概述随着海洋资源的日益开发和利用，水下航行器在海洋探测、海底资源勘探、水下救援等领域的应用越来越广泛。

然而，水下环境的复杂性和不确定性，使得水下航行器的导航定位及信息融合技术成为其性能提升和广泛应用的关键。

本文旨在深入探讨水下航行器的导航定位技术及其信息融合方法，分析当前国内外研究现状，并在此基础上提出新的技术思路和改进方案，为水下航行器的性能提升和实际应用提供理论支撑和实践指导。

本文首先对水下航行器导航定位技术的基本原理和常用方法进行了详细介绍，包括声学导航、惯性导航、视觉导航等多种导航方式，以及各种导航方式的优势和不足。

在此基础上，对水下航行器信息融合技术的研究现状进行了综述，包括传感器数据融合、多源信息融合、导航与感知信息融合等方面的研究进展。

针对当前研究中存在的问题和不足，本文提出了一种基于多源信息融合的水下航行器导航定位方法。

该方法充分利用了声学、惯性、视觉等多种导航方式的优势，通过信息融合技术实现对水下航行器的高精度导航定位。

本文还提出了一种基于深度学习的水下环境感知模型，用于提高水下航行器对复杂环境的感知和适应能力。

本文对所提出的方法进行了仿真实验和性能评估，验证了其有效性和可行性。

对未来研究方向和应用前景进行了展望，以期为推动水下航行器技术的发展和进步做出贡献。

二、水下航行器导航定位技术基础水下航行器的导航定位技术是其实现精确导航与高效作业的关键所在。

该技术融合了多种学科领域的知识，包括物理学、数学、控制工程以及海洋科学等。

其核心技术主要包括声纳导航、惯性导航、视觉导航以及地磁导航等。

声纳导航：声纳（SONAR）是水下航行器最常用的导航手段之一。

它利用声波在水中的传播特性，通过发射声波并接收其反射回波，从而获取航行器与周围环境的相对距离和形状信息。

声纳导航的优点在于其工作范围广泛，不受光线条件限制，但精度受水质、水温、盐度等多种因素影响。

一种结合地形和环境特征的水下导航定位方法徐晓苏;汤郡郡;张涛;岳增阳【摘要】为了实现水下潜器长时间高精度导航定位,同时考虑到传统地形辅助导航系统在先验地形图不可得或者是地形变化不明显的海域(地形不可匹配区域),无法用来修正惯性导航位置误差的问题,提出了一种结合地形和环境特征的水下导航定位方法.在先验地形图可得且地形高程变化明显的可匹配区域,采用地形辅助导航系统来修正惯导位置误差,在先验地形图不可得或者是地形高程变化不明显的不可匹配区域,采用基于海洋环境特征的同步定位与构图算法来修正惯导位置误差.仿真结果表明,该方法在地形可匹配区域以及地形不可匹配区域得到的航迹都比纯惯导得到的轨迹更接近于理想航迹,因此可以用来修正惯导位置误差.【期刊名称】《中国惯性技术学报》【年(卷),期】2015(023)005【总页数】7页(P590-596)【关键词】水下航行器;地形辅助导航系统;同步定位与构图;惯性导航系统【作者】徐晓苏;汤郡郡;张涛;岳增阳【作者单位】微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室,南京210096;东南大学仪器科学与工程学院,南京210096;微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室,南京210096;东南大学仪器科学与工程学院,南京210096;微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室,南京210096;东南大学仪器科学与工程学院,南京210096;微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室,南京210096;东南大学仪器科学与工程学院,南京210096【正文语种】中文【中图分类】U666.1惯性导航系统不需要任何外来信息，也不向外辐射任何信息，仅依靠自身就能在全天候条件下，在全球范围内和任何介质环境中进行连续的导航和定位，这种同时具备自主性、隐蔽性和能获取载体完备运动信息的独特优点使其成为最受广泛使用的水下导航定位方法。

但是，惯导系统也有着系统误差随时间积累的原理性缺陷，为了实现长航时高精度的导航目标，惯性导航系统需要利用外界位置信息对其进行周期的调整和校正。

水下潜器组合导航定位及数据融合技术研究一、概述水下潜器组合导航定位及数据融合技术研究，是近年来海洋工程领域的重要研究方向之一。

随着水下潜器在民用和军事领域的广泛应用，其导航定位精度和可靠性成为制约其性能提升的关键因素。

传统的单一导航方式，如惯性导航、声学导航等，虽然各有其优点，但在复杂多变的水下环境中，其性能往往受到限制。

研究水下潜器组合导航定位及数据融合技术，对于提高水下潜器的导航定位精度和可靠性具有重要意义。

组合导航定位技术通过集成多种导航传感器的信息，充分利用各种导航方式的优点，克服单一导航方式的局限性。

在水下潜器组合导航定位系统中，常用的导航传感器包括惯性测量单元、多普勒计程仪、声学信标等。

这些传感器能够提供不同的导航信息，如速度、位置、姿态等，通过合理的融合算法，可以实现信息的互补和优化，提高导航定位精度。

数据融合技术是实现组合导航定位的关键。

在水下潜器组合导航定位系统中，由于各种导航传感器的工作原理和性能特点不同，其提供的数据可能存在误差、噪声和不确定性。

需要通过数据融合技术，对多源导航数据进行处理和分析，提取出有效的导航信息，抑制噪声和误差的影响，提高导航定位的稳定性和可靠性。

水下潜器组合导航定位及数据融合技术的研究已经取得了一定的进展。

仍面临着诸多挑战和问题。

如何选择合适的导航传感器进行组合，如何设计有效的融合算法以充分利用各种导航信息，如何在实际应用中实现高精度、高可靠性的导航定位等。

需要进一步深入研究水下潜器组合导航定位及数据融合技术，推动其在实际应用中的发展。

水下潜器组合导航定位及数据融合技术研究是一项具有重要意义和挑战性的研究工作。

通过深入研究和实践，有望为水下潜器的导航定位性能提升提供有效的技术支持，推动海洋工程领域的发展。

1. 研究背景与意义随着海洋经济的快速发展和国防安全需求的提升，水下潜器在海洋探测、资源开发、军事侦察等领域的应用日益广泛。

水下环境复杂多变，导航定位技术面临着诸多挑战。

专利名称：基于三角形匹配算法改进的ICCP水下地磁匹配方法
专利类型：发明专利
发明人：黄浩乾,王鹏,唐家成
申请号：CN202010116489.4
申请日：20200225
公开号：CN111397599A
公开日：
20200710
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于三角形匹配算法改进的ICCP水下地磁匹配方法，提出一种利用约束粒子群算法优化估计航路改进的ICCP算法。

构建三角形匹配模型，确定估计点的匹配搜索范围，得到约束粒子群算法的一个约束条件；利用不同三角形之间刚性旋转和平移变换得到的矩阵函数，将导航系统累积误差对匹配精度的影响数学化，同时定义不同三角形之间的匹配度原则，得到约束粒子群算法的另一个约束条件；利用约束粒子群优化算法得到匹配三角形和惯性导航指示三角形两质心点之间的最小欧式距离，得到更新点作为下一次循环的确定点，依次迭代，规划出最终航行路径。

提高了水下地磁信息的利用率，降低ICCP匹配算法的原理缺陷和惯导累积误差对匹配精度的影响。

申请人：河海大学
地址：210024 江苏省南京市鼓楼区西康路1号
国籍：CN
代理机构：南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：柏尚春
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专利名称：一种基于水下地形高程数据库的水下航行器辅助导航定位方法
专利类型：发明专利
发明人：徐晓苏,吴剑飞,李佩娟,徐胜保,豆嫚
申请号：CN201310537377.6
申请日：20131104
公开号：CN103542851A
公开日：
20140129
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于水下地形高程数据库的水下航行器辅助导航定位方法，其主要目的在于解决水下航行器长时间航行时由于惯性导航定位系统的误差会随着时间的积累逐渐增大的固有缺陷以至于不能满足航行器长时间精确导航定位需要的问题。

本发明的主要步骤包括：主惯导系统指示航迹序列和实测高程序列的获取、匹配定位预处理、一级匹配定位、二级匹配定位以及修正过程。

本发明可以解决水下航行器长时间航行所带来的初始位置误差过大致使匹配失败问题以及匹配过程中由于惯性器件的误差所引起的匹配误差问题，从而修正主惯导系统，提高导航定位精度。

申请人：东南大学
地址：210096 江苏省南京市四牌楼2号
国籍：CN
代理机构：江苏永衡昭辉律师事务所
代理人：王斌
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