Autonomous Underwater Vehicles (AUVs) rely heavily on the fusion of inertial sensors and Doppler velocity logs (DVLs) for navigation. In standard autonomous navigation systems, the DVL measures four beam velocities, thereby enabling the estimation of the AUV velocity vector. However, during real-world missions, the DVL may receive noisy or incomplete beam measurements due to marine obstacles, seabed reflections, or environmental disturbances. Furthermore, some low-cost underwater platforms operate without inertial sensors to reduce system complexity and cost. In such cases, reliable estimation of the AUV velocity vector in real-world missing beam scenarios becomes challenging, leading to degraded navigation solutions. To circumvent these challenges and enable resilient underwater navigation, we propose DVL-DeepONet, a physics-guided deep neural operator framework along with three variants. The proposed models are designed to estimate DVL-based velocity information under multiple operational scenarios, including (i) noise-resilient estimation in coupled inertial/DVL measurements, (ii) DVL-only learning, and (iii) beam measurement recovery. By learning a nonlinear operator that maps temporal inertial/DVL observations directly to vehicle velocity while enforcing DVL measurement physics through a consistency constraint, the proposed approach enables robust velocity estimation even under degraded sensing conditions. The proposed framework is validated using real-world AUV experiments, comprising a cumulative path length of approximately 10,000 m. Experimental results demonstrate that the proposed DVL-DeepONet architectures outperform baseline model-based approaches and learning-based algorithms by 40%.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

《无人水面航行器的集群协同优化》131页
专知会员服务
77+阅读 · 2024年3月30日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
学界 | 综述论文:四大类深度迁移学习
机器之心
17+阅读 · 2018年9月15日
李宏毅-201806-中文-Deep Reinforcement Learning精品课程分享
深度学习与NLP
15+阅读 · 2018年6月20日
国家自然科学基金
15+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | CFPO:用反事实策略优化提升多模态推理
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:43
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:31
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:11
《人工智能生成的零日漏洞:对未来作战的影响》
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
相关VIP内容
《无人水面航行器的集群协同优化》131页
专知会员服务
77+阅读 · 2024年3月30日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
相关基金
国家自然科学基金
15+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员