+高级检索
首页 > 过刊浏览>2020年第3卷第3期 >250-257. DOI:10.19838/j.issn.2096-5753.2020.03.013
PDF HTML阅读 XML下载 导出引用 引用提醒
基于多波束声呐的同时定位与地图构建
作者:
作者简介:

张飞虎(1986-),男,博士,副教授,主要从事多源异构信息融合技术、机器人及其应用技术、群集优化与博弈等研究。

中图分类号:

U666.7

基金项目:

国家自然科学基金青年项目（61703335）。


Simultaneous Localization and Map Construction Based on Multi-beam Sonar
Author:
  • 摘要
    • | |
  • 访问统计
    • |
  • 参考文献 [26]
    • |
  • 相似文献 [20]
    • | | |
  • 文章评论
    摘要:

    对自主水下航行器定位与建图进行了研究。分析了 SLAM 的算法原理，采用 BlueROV2 和声呐、 DVL、IMU 搭建了实验平台，并选择合适的算法框架完成了完整的算法设计。使用声呐为主要感知单元完成自主水下航行器的 SLAM 实验，并对声呐数据的杂波、野值、虚警等进行了滤波处理。最后，在水池、湖泊试验中对所研究的 SLAM 算法的定位与建图进行了验证，取得了良好的试验结果。

    关键词:AUV;声呐;滤波;SLAM
    Abstract:

    This paper studies the positioning and mapping of autonomous underwater vehicles. The principle of SLAM algorithm is analyzed，the experimental platform is built with BlueROV2，sonar，DVL and IMU，and the appropriate algorithm framework is selected to achieve the complete algorithm design. Sonar，as the main sensing unit，is used to complete the SLAM experiment of autonomous underwater vehicles，and the clutter，outliers and false alarms of sonar data are filtered. In the pool and lake test，the positioning and mapping algorithm of the studied SLAM algorithm are verified，and good test results are obtained.

    参考文献
    [1] 蒋新松.水下机器人[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2000.
    [2] 付梦印，刘飞，袁书明，等.水下惯性/重力匹配自主导航综述[J].水下无人系统学报，2017，25(2)：35-47.
    [3] 赵俊波，葛锡云，冯雪磊，等.水下 SINS/DVL 组合导航技术综述[J].鱼雷技术，2018，26(1)：2-9.
    [4] LEE J G，PARK C G，PARK H W.Multiposition alignment of strapdown inertial navigation system[J].IEEE Transactions on Aerospace and Electronic systems，1993，29(4)：1323-1328.
    [5] 宗文鹏，李广云，李明磊，等.激光扫描匹配方法研究综述[J].中国光学，2018，11（6）：914-930.
    [6] 朱磊，樊继壮，赵杰.未知环境下的移动机器人SLAM方法[J].华中科技大学学报：自然科学版，2011，21（7）：9-13.
    [7] 邸凯昌，万文辉，赵红颖，等.视觉SLAM技术的进展与应用[J].测绘学报，2018，47(6)：770-779.
    [8] KLIPPENSTEIN J，ZHANG H.Quantitative evaluation of feature extractors for visual SLAM[C]//Conference on Computer & Robot Vision.US：IEEE，2007.
    [9] ENGELHARD N，ENDRES F，HESS J，et al.Real-time 3D visual SLAM with a hand-held RGB-D camera[C]//Proc.of the RGB-D Workshop on 3D Perception in Robotics at the European Robotics Forum.Vasteras：Association for Computing Machinery，2011.
    [10] 易柯敏，沈艳霞.激光SLAM导航移动机器人定位算法研究综述[J].机器人技术与应用，2019(5)：25-28.
    [11] 李晨曦，张军，靳欣宇，等.激光雷达SLAM技术及其在无人车中的应用研究进展[J].北京联合大学学报，2017，31(4)：67-75.
    [12] HESS W，KOHLER D，RAPP H，et al.Real-time loop closure in 2D LIDAR SLAM[C]//2016 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA).US：IEEE，2016.
    [13] HENING S，IPPOLITO C A，KRISHNAKUMAR K S，et al.3D LIDAR SLAM integration with GPS/INS for UAVs in urban GPS-degraded environments[C]//AIAA Information Systems-AIAA Infotech @ Aerospace.US：AIAA，2017.
    [14] MORENO L，GARRIDO S，BLANCO D，et al.Differential evolution solution to the SLAM problem[J].Robotics and Autonomous Systems，2009，57（4）：441-450.
    [15] 陈质二，俞建成，张艾群.面向海洋观测的长续航力移动自主观测平台发展现状与展望[J].海洋技术学报，2016，35（1）：122-130.
    [16] 李岳明，李晔，盛明伟，等.AUV 搭载多波束声纳进行地形测量的现状及展望[J].海洋测绘，2016，36（4）：7-11.
    [17] XIAO G D，WANG B，DENG Z H.An acoustic communication time delays compensation method for master-slave AUV cooperative navigation[J].IEEE Sensors Journal，2016，12（99）：1-1.
    [18] KALMAN R E.A new approach to linear filtering and prediction problems[J].Journal of Basic Engineering Transactions，1960，82（1）：35-46.
    [19] AHN S H，CHOI J W，DOH N L，et al.A practical approach for EKF-SLAM in an indoor environment：fusing ultrasonic sensors and stereo camera[J].Autonomous Robots，2008，24（3）：315-335.
    [20] CHEN L R.Sequential Monte Carlo methods for dynamic systems[J].Journal of the American Statistical Association，1998，93（443）：1032-1044.
    [21] KITAGAWA G.Monte Carlo filter and smoother for non-Gaussian nonlinear state space models[J].Journal of Computational & Graphical Statistics，1996，5(1)：1-25.
    [22] THRUN S，KOLLER D，GHAHRAMANI Z，et al.Simultaneous mapping and localization with sparse extended information filters：theory and initial results[J].Algorithmic of Robotics V，2004，7（2）：363-380.
    [23] JULIER S，UHLMANN J，DURRANT-WHYTE H F.A new method for the nonlinear transformation of means and covariances in filters and estimators[J].IEEE Trans Automatic Control，2000，14（5）：51-59.
    [24] LOURAKIS M I A.SBA：A software package for generic sparse bundle adjustment[J].Acm Trans.math.softw，2009，36（1）：2-7.
    [25] CARLEVARIS B N，KAESS M，EUSTICE R M.Generic node removal for factor-graph SLAM[J].IEEE Transactions on Robotics，2014，30(6)：1371-1385.
    [26] DELLAERT F.Factor graphs，Bayes trees and preconditioning for SLAM and SFM[J].Fisheries Management & Ecology，2003，10(10)：377-384.
    引证文献
    网友评论
    网友评论
    分享到微博
    发 布
引用本文

张飞虎,称晨升,王璨.基于多波束声呐的同时定位与地图构建[J].数字海洋与水下攻防,2020,3(3):250-257

复制
分享
文章指标
  • 点击次数:288
  • 下载次数: 685
  • HTML阅读次数: 649
  • 引用次数: 0
历史
  • 在线发布日期: 2021-03-09
文章二维码
您是第170357 位访问者
主管单位：中国船舶重工集团有限公司
主办单位：中国船舶重工集团有限公司第七一O研究所
地址：湖北省武汉市江夏区创谷二路710号
传真：027-59312595电话：027-59312586
数字海洋与水下攻防 ® 2025 版权所有