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基于感知信息的USV目标环绕跟踪方法

宋吉广 李德隆 冯亮 刘阳 林扬 孙铁铭

宋吉广, 李德隆, 冯亮, 等. 基于感知信息的USV目标环绕跟踪方法[J]. 水下无人系统学报, 2023, 31(5): 696-702 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.202206011
引用本文: 宋吉广, 李德隆, 冯亮, 等. 基于感知信息的USV目标环绕跟踪方法[J]. 水下无人系统学报, 2023, 31(5): 696-702 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.202206011
SONG Jiguang, LI Delong, FENG Liang, LIU Yang, LIN Yang, SUN Tieming. Target Surround Tracking Method of USVs Based on Perception Information[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2023, 31(5): 696-702. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.202206011
Citation: SONG Jiguang, LI Delong, FENG Liang, LIU Yang, LIN Yang, SUN Tieming. Target Surround Tracking Method of USVs Based on Perception Information[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2023, 31(5): 696-702. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.202206011

基于感知信息的USV目标环绕跟踪方法

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.202206011
详细信息
    作者简介:

    宋吉广(1992-) 男, 硕士, 助理研究员, 主要研究方向为无人航行器模型建立、航行控制、控制算法等

    通讯作者:

    李德隆(1981-), 男, 硕士, 正高级工程师, 硕士生导师, 主要研究方向为水上/水下无人航行器电控系统、总体技术

  • 中图分类号: U674.91; TJ630.64

Target Surround Tracking Method of USVs Based on Perception Information

  • 摘要: 无人水面艇(USV)作为一种智能水面工具, 可实现航行控制、水面目标识别与感知等基本功能, 但伴随着工程需求的多元化, 如水面失事货轮、未知船只特征识别、失事飞机等搜救探测任务, 该基本功能已无法完成任务, 因此需要开展一种可对目标进行稳定跟踪并完成360°环视的方法研究。文中提出一种基于感知目标信息, 通过对目标环绕跟踪,实现目标检测的方法。在对感知信息进行目标运动状态估计后, 采用虚拟目标点跟踪算法计算出期望航向及速度, 通过航向控制器及速度控制器实现对USV的位姿控制, 同时加入重规划跟踪策略, 以适应水面复杂环境并感知设备提供信息的误差扰动。以USV模型辨识方法获得模型并搭建仿真平台进行仿真验证, 通过实航试验测试证明该算法设计的合理性。

     

  • 图  1  “勇士号”USV实航效果图

    Figure  1.  Actual navigation effect of the Warrior USV

    图  2  虚拟目标点跟踪算法原理

    Figure  2.  Principle of virtual target point tracking algorithm

    图  3  算法总体框架图

    Figure  3.  Overall framework of algorithm

    图  4  首虚拟目标点求取示意图

    Figure  4.  Solution of the first virtual target point

    图  5  动态虚拟目标点切换判据原理图

    Figure  5.  Principle of dynamic virtual target point swiching criterion

    图  6  目标环绕跟踪仿真

    Figure  6.  Target surround tracking simulation

    图  7  目标环绕跟踪姿态信息

    Figure  7.  Target surround tracking attitude information

    图  8  航向滤波处理结果

    Figure  8.  Course filtering processing result

    图  9  速度滤波处理结果

    Figure  9.  Velocity filtering processing result

    图  10  目标环绕跟踪实航轨迹

    Figure  10.  Actual flight of target surround tracking

    图  11  目标环绕跟踪姿态信息

    Figure  11.  Target surround tracking attitude information

    图  12  USV和目标间距离与环绕半径差值

    Figure  12.  Distance and radius difference between USV and target

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-06-22
  • 修回日期:  2022-09-30
  • 网络出版日期:  2023-06-08

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