关于水下感应式电力传输系统多参数识别方法的研究 郑福英、 刘一林、 蔡金、 王玉晓、 孙潘、 蔡长松

《Journal of Marine Science and Engineering》：Research on a Multi-Parameter Identification Method for Underwater Inductive Power Transfer Systems Fuying Zheng, Yilin Liu, Jin Cai, Yuxiao Wang, Pan Sun and Changsong Cai

　　

摘要

在自主水下航行器（AUV）执行的海底地形测绘任务中，由于水下无法接收到全球卫星导航信号，长时间航行会导致定位误差逐渐累积。此外，海底地形中平坦区域和起伏区域的交替分布使得基于单一约束的水深SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）方法在复杂环境中的性能容易下降。为了解决这些问题，本文提出了一种基于多约束的混合策略SLAM框架，用于AUV进行的海底地形测绘。该框架基于对误差累积机制和约束失效特性的分析构建，建立了分层且渐进的约束体系，以实现不同空间尺度和地形条件下的协同优化。在基础姿态估计阶段，融合了多源轨迹信息以确保姿态计算的连续性和稳定性。在局部一致性约束阶段，引入了一种改进的点云配准方法，并结合了邻域测量线约束机制，以提高特征稀疏区域中测量线之间的几何一致性。在全局优化阶段，设计了一种基于地形统计特征的闭环检测策略，通过自适应阈值和相关性指标来稳健地引入全局约束。通过根据地形特征灵活结合直接配准和特征匹配策略，该框架充分发挥了多约束协同优化的优势。实验结果表明，与在相同噪声注入条件下评估的基线配置相比，MCHS-SLAM框架能够产生更集中的一致性误差分布，大误差部分更为短暂，并且相对于参考轨迹表现出更好的误差抑制效果。这项工作为异质地形条件下的高质量海底地形测绘提供了一种方法论框架，为未来实现机载实时部署奠定了基础。