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西北工业大学张福斌获国家专利权

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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种基于IMU/DVL/磁力计/激光雷达的无人船组合导航方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115752460B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211060773.X,技术领域涉及:G01C21/20;该发明授权一种基于IMU/DVL/磁力计/激光雷达的无人船组合导航方法是由张福斌;梁泽旸;高剑;宋保维;张立川;彭星光;陈依民;孙成浩设计研发完成,并于2022-08-31向国家知识产权局提交的专利申请。

一种基于IMU/DVL/磁力计/激光雷达的无人船组合导航方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于IMUDVL磁力计激光雷达的无人船组合导航方法,用于MEMSIMU、多普勒测速仪和磁力计等传感器的硬件条件下。点云畸变矫正是指将同一数据帧中不同坐标系的点云转移到该帧起始点云所在的坐标系下。MEMSIMU、DVL、磁力计均有着很高的数据更新频率,在点云数据更新前,对运载体运动做预测估计。MEMSIMU输出载体坐标系下的角速度和加速度,利用以上信息做状态更新;磁力计输出b系下的磁场强度、DVL输出DVL所在坐标系下的速度,利用以上信息做量测更新,推导简化的9维状态卡尔曼滤波,估计运载体运动,进而对点云畸变进行有效矫正。实现将同一数据帧下的点云转移到该帧起始点云的坐标系下,完成点云畸变矫正的目标,提高了激光雷达导航的精度。

本发明授权一种基于IMU/DVL/磁力计/激光雷达的无人船组合导航方法在权利要求书中公布了:1.一种基于IMUDVL磁力计激光雷达的无人船组合导航方法,其特征在于步骤如下: 步骤1:简化卡尔曼滤波组合导航算法 设待估计的系统9维状态变量为: X=[ΦδvnδPn]T1 其中,Φ为姿态失准角,δvn为速度误差,δP为位置误差; 系统状态方程 式中,表示b系到导航坐标系即n系的旋转矩阵,为加速度计测量的比力在导航系下的投影,ηg、ηa是陀螺和加速度计白噪声; 系统量测方程Z=HX+V: 式中,为磁力计测量值,Hn为导航系下的地磁矢量,为惯性导航系统解算的速度信息,为DVL所在坐标系即d系到b系的旋转矩阵,为DVL测量值; 步骤2:点云时间戳求取 数据帧产生了n个测量点,令x0,y0,z0表示该帧起始点云,令xn-1,yn-1,zn-1为该帧结束点云;由于激光雷达竖直排列的各线激光发射器间发射间隔时间很小,忽略不计,因此不需要考虑竖直角度ω,只需要考虑水平角度α; 根据坐标三角关系,起始角度αs为: 同理,扫描结束角度αe为: 按照相同的方式,确定该数据帧任意一点云所在的扫描角度αi为: 在数据帧周期T确定的情况下,由于激光雷达匀速旋转,通过角度差值确定任意点云在该周期内的相对产生时间为: 在得到扫描起始时间time_scan和相对时间time_rel后,确定真实的点云产生时间time_cur: time_cur=time_scan+time_rel8 步骤3:组合导航数据线性插值: 针对任一点云i,以两侧的导航信息j和j+1,计算点云i与导航信息j间的时间差Δt: Δt=ti-tj9 式中,ti为点云i的时间,tj为导航信息j的时间; 时间差Δt与相邻导航状态的占比为: 利用一阶线性插值,得到任意点云i的导航位姿Ti: Ti=1-r×Tj+r×Tj+111 式中,Tj表示j时刻组合导航位姿,Tj+1表示j+1时刻组合导航位姿; 步骤4:点云畸变补偿: 设该帧起始点云位姿为T0,任意点云i位姿Ti,通过下式得到两点云的相对位姿: ΔT=T0TTi12 通过相对位姿,根据下式将点云i的测量点Pi转到起始点云坐标系下,得到畸变矫正后的点云Pi': Pi'=ΔTPi13 最后,通过将畸变矫正后的点云Pi'输入激光雷达系统,完成后续的导航任务。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人西北工业大学,其通讯地址为:710072 陕西省西安市友谊西路;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

以上内容由龙图腾AI智能生成。

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