申请/专利权人：西北工业大学宁波研究院

申请日：2023-12-12

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN117406757B

主分类号：G05D1/43

分类号：G05D1/43;G05D1/249;G05D1/622

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2024.02.02#实质审查的生效;2024.01.16#公开

摘要：本发明提供了一种基于三维全局视觉的水下自主航行方法，包括：步骤S1，获取环境图像数据和第一运行数据；步骤S2，构建三维坐标系，并根据环境图像数据得到水下航行器的第一位置数据和水下障碍物的第二位置数据；步骤S3，通过路径分析模型进行数据分析生成初始路径并控制水下航行器沿初始路径游动；步骤S4，判断水下航行器的目标位置和实时位置是否相同：若是则控制水下航行器继续游动，随后转向步骤S5；若否则返回步骤S1；步骤S5，获取水下航行器的第二运行数据并输入至CPG相位振荡模型中得到输出角度以进行姿态调整，随后返回步骤S4。有益效果是本发明能够自动对水下航行器进行路径规划和姿态调整，并进行偏航修正和障碍物避让，能提升安全性。

主权项：1.一种基于三维全局视觉的水下自主航行方法，其特征在于，水下航行器包括多个运动单元，针对水下航行器的工作水池，预先将两个数码相机分别安装在所述工作水池的上方和其中任一侧壁上，并预先于所述工作水池内标定一参照点，所述水下自主航行方法包括以下步骤：步骤S1，于所述水下航行器在所述工作水池内游动时，分别控制两个所述数码相机实时获取所述工作水池内的一环境图像数据，并实时获取所述水下航行器的第一运行数据；步骤S2，以所述参照点为坐标原点构建得到三维坐标系，并根据两个所述数码相机输出的各所述环境图像数据得到所述水下航行器的第一位置数据和水下障碍物的第二位置数据；步骤S3，将所述第一运行数据、所述第一位置数据和所述第二位置数据输入至预先构建的路径分析模型中生成初始路径，并控制所述水下航行器沿所述初始路径游动进行工作；步骤S4，实时采集所述水下航行器的实时位置，并判断在所述初始路径中所述水下航行器于当前时刻下应处的目标位置和所述实时位置是否相同：若是，则控制所述水下航行器沿所述初始路径游动，并转向步骤S5；若否，则返回所述步骤S1；步骤S5，实时获取所述水下航行器的第二运行数据，并将所述第二运行数据输入至CPG相位振荡模型中得到所述水下航行器的各所述运动单元的输出角度，以及根据各所述输出角度控制对应的所述运动单元进行姿态调整，随后返回所述步骤S4；位于所述工作水池上方的所述数码相机为第一数码相机，位于所述工作水池的其中任一侧壁上的所述数码相机为第二数码相机，则所述步骤S1中，控制所述第一数码相机实时获取所述工作水池的水平面环境图像并包含于所述环境图像数据内，以及控制所述第二数码相机实时获取所述工作水池的垂直面环境图像并包含于所述环境图像数据内；所述步骤S2包括：步骤S21，以所述参照点为坐标原点，以经过所述参照点并与所述工作水池的水表面相平行的任一水平直线作为X轴，以经过所述参照点的、与所述工作水池的水表面相平行的并与所述X轴相垂直的水平直线作为Y轴，构建得到所述三维坐标系；步骤S22，根据所述水平面环境图像得到所述水下航行器的第一水平面坐标和所述水下障碍物的第二水平面坐标，并将所述第一水平面坐标包含于所述第一位置数据内，以及将所述第二水平面坐标包含于所述第二位置数据内；步骤S23，根据所述垂直面环境图像得到所述水下航行器的第一垂直面坐标和所述水下障碍物的第二垂直面坐标，并将所述第一垂直面坐标包含于所述第一位置数据内，以及将所述第二垂直面坐标包含于所述第二位置数据内；所述第一运行数据包括自变量时间、游动的初始时间和游动的结束时间，所述第一位置数据包括所述水下航行器的状态量和控制量，所述第二位置数据包括所述水下障碍物的状态量，则所述步骤S3中，所述路径分析模型的架构如下：目标函数：；一阶动态限制：；几何路径限制：；终点条件：； 表示衡量系统性能或达到预期目标的程度系数； 表示结束点成本； 表示运行成本； 表示约束函数； 表示终点条件； 表示自变量时间对应的所述水下航行器和所述水下障碍物的所述状态量； 表示自变量时间对应的所述水下航行器的所述控制量； 表示初始时间对应的所述水下航行器和所述水下障碍物的所述状态量； 表示结束时间对应的所述水下航行器和所述水下障碍物的所述状态量； 表示初始时间； 表示结束时间。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西北工业大学宁波研究院 一种基于三维全局视觉的水下自主航行方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD