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深海熱液探測水下機器人技術 感知、規劃與控制
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深海熱液探測水下機器人技術 感知、規劃與控制 版權信息
- ISBN：9787508858470
- 條形碼：9787508858470 ; 978-7-5088-5847-0
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：
深海熱液探測水下機器人技術 感知、規劃與控制 本書特色
為了將研發的水下機器人高效地應用于海底礦產資源探測，研發水下機器人在深海資源探測應用中涉及的感知、規劃與控制技術是支撐高效應用發展的關鍵。
深海熱液探測水下機器人技術 感知、規劃與控制 內容簡介
深海熱液探測是水下機器人的重要應用之一。本書系統地介紹深海熱液探測應用中水下機器人追蹤深海熱液羽流、探測海底熱液噴口、對目標進行作業涉及的感知、規劃與控制技術，包括水下機器人模仿生物行為追蹤羽流的基于行為規劃、水下機器人對噴口及其周邊海底環境進行觀測和識別的光學和聲學感知、水下機器人探索環境與觀察目標中的與操作人員共享控制、水下機器人按期望路徑運動的路徑跟蹤控制以及控制水下機器人搭載的機械手對目標進行抓取。本書可供應用水下機器人進行深海熱液探測的科研人員閱讀，也可供自主機器人、模式識別與智能系統、自動控制等有關專業的科研人員和高校師生參考。
深海熱液探測水下機器人技術 感知、規劃與控制 目錄
目錄
叢書前言一
叢書前言二
前言
1 緒論 1
1.1 深海熱液活動探測及水下機器人應用模式 1
1.2 水下機器人深海熱液噴口尋找和定位 4
1.2.1 基于海底地形地貌探測的策略 5
1.2.2 基于熱液羽流探測的策略 5
1.2.3 AUV探測羽流過程中的在線自主規劃 7
1.3 水下機器人熱液噴口區近海底自主探測和作業 8
1.3.1 水下機器人海底熱液活動探測三階段 8
1.3.2 自主遙控混合型水下機器人 8
1.4 深海熱液探測水下機器人關鍵技術 11
參考文獻 12
2 羽流模型和羽流追蹤仿真環境 14
2.1 熱液羽流簡介 14
2.1.1 熱液羽流結構 14
2.1.2 熱液羽流示蹤物 15
2.2 羽流模型 16
2.2.1 數學模型 16
2.2.2 數值求解 17
2.2.3 示蹤物強度計算 19
2.2.4 初始和邊界條件 20
2.3 仿真環境 21
2.3.1 軟件結構 21
2.3.2 水下機器人運動學和動力學仿真 22
2.3.3 標量場仿真 23
2.4 仿真環境演示 23
2.4.1 三維羽流 23
2.4.2 二維羽流 28
2.4.3 參數設置討論 30
參考文獻 31
3 水下機器人追蹤羽流的在線規劃 32
3.1 自主機器人羽流追蹤研究綜述 32
3.2 基于行為的AUV控制系統 34
3.2.1 體系結構 34
3.2.2 制導函數 35
3.2.3 水下機器人混合模糊P+ID控制 39
3.3 非浮力羽流追蹤 43
3.3.1 任務描述 43
3.3.2 追蹤策略 44
3.3.3 行為設計 45
3.4 浮力羽流追蹤 49
3.4.1 問題描述 49
3.4.2 追蹤策略 50
3.4.3 行為設計 51
3.5 計算機仿真 54
3.5.1 非浮力羽流追蹤仿真 54
3.5.2 浮力羽流追蹤仿真 57
參考文獻 59
4 水下機器人聲光自主感知 61
4.1 基于光視覺感知的熱液噴口識別 61
4.1.1 熱液噴口識別的光視覺識別策略 61
4.1.2 熱液噴口區域樣本圖像采集 62
4.1.3 樣本字典構建 63
4.1.4 稀疏表示濾除背景 63
4.1.5 光流法獲取熱液羽流主體位置 64
4.1.6 噴口位置定位 66
4.2 海底沉積物類別的光視覺識別 68
4.2.1 海底沉積物探測的研究現況 68
4.2.2 海底沉積物視覺特征提取 69
4.2.3 紋理特征因子分類相關性分析 70
4.2.4 海底沉積物類別分類器構建 71
4.2.5 海底沉積物的分類識別結果分析 74
4.3 聲吶圖像去噪與增強方法 76
4.3.1 聲吶圖像去噪方法 77
4.3.2 基于MRF的聲吶圖像分割方法 77
4.3.3 利用引導濾波對聲吶圖像去噪與增強 83
4.3.4 聲吶圖像分割效果分析 87
參考文獻 90
5 水下機器人環境探索和目標觀察的共享控制 92
5.1 共享控制與應用綜述 92
5.1.1 共享控制概述 92
5.1.2 共享控制主要研究思路 93
5.1.3 共享控制在水下機器人領域的研究與應用 95
5.2 基于行為的共享控制方法 96
5.2.1 控制結構 97
5.2.2 環境探索共享控制 98
5.2.3 目標觀察共享控制 101
5.2.4 行為綜合管理與融合 102
5.3 基于多目標優化的共享控制方法 104
5.3.1 控制結構 104
5.3.2 方法概述 105
5.3.3 目標函數 106
5.3.4 約束條件 108
5.3.5 優化算法 109
5.4 計算機仿真環境 110
5.4.1 系統構成 111
5.4.2 軟件結構 111
5.4.3 視景顯示模塊 112
5.4.4 控制算法模塊 114
5.4.5 實物仿真模塊 114
5.5 仿真結果 115
5.5.1 基于行為的共享控制仿真結果 115
5.5.2 基于多目標優化的共享控制仿真結果 117
參考文獻 120
6 水下機器人路徑跟蹤控制 122
6.1 水下機器人基本運動控制問題 122
6.1.1 點鎮定控制 122
6.1.2 軌跡跟蹤控制 123
6.1.3 路徑跟蹤控制 124
6.2 水下機器人運動學和動力學模型 126
6.2.1 空間六自由度模型 126
6.2.2 水平面三自由度模型 127
6.3 水下機器人的自適應路徑跟蹤控制 128
6.3.1 不確定性問題與神經網絡 128
6.3.2 自適應動態面控制器設計 131
6.3.3 閉環系統穩定性分析 136
6.3.4 計算機仿真 138
6.4 含輸入飽和的水下機器人路徑跟蹤控制 140
6.4.1 輸入飽和問題 141
6.4.2 自適應抗飽和控制設計 142
6.4.3 閉環系統穩定性分析 148
6.4.4 計算機仿真 150
6.5 水下機器人全局穩定自適應路徑跟蹤控制 152
6.5.1 定義與引理 153
6.5.2 全局穩定自適應路徑跟蹤控制設計 154
6.5.3 閉環系統穩定性分析 160
6.5.4 計算機仿真 163
參考文獻 165
7 水下機械手控制和仿真平臺 169
7.1 水下機械手建模 169
7.1.1 運動學模型建立 169
7.1.2 動力學模型建立 174
7.2 水下機械手遙控操作 180
7.2.1 遙控操作的種類及系統組成 180
7.2.2 水下機械手的主從控制方法 182
7.2.3 水下機械手的開關控制方法 185
7.2.4 手動規劃與自主規劃的優化融合 186
7.3 水下機械手作業仿真平臺搭建及控制方法驗證 187
7.3.1 仿真平臺的搭建 187
7.3.2 主手控制方法在仿真平臺中的驗證 190
7.3.3 開關控制方法在仿真平臺中的驗證 193
7.3.4 仿真平臺的有效性驗證 195
參考文獻 198
索引 200
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