[发明专利]一种基于局部偏移的AUV多波束数据构图方法

说明书

本发明提供一种基于局部偏移的AUV多波束数据构图方法，一是针对每一时刻的多波束地形数据和导航数据，使用前几个时刻的数据对该时刻的多波束数据进行预测，并使用预测值与实际值计算该时刻的似然性；二是将每个时刻的似然性与预设的阈值进行比较，大于阈值的时刻作为存在局部偏移的时刻；三是对所有存在局部偏移的时刻，分别沿AUV载体坐标系x轴正负方向移动一定距离并分别计算步骤一得到的预测值与每个距离对应地形数据的似然性，选择对应似然性最小值的距离作为局部偏移；四是考虑局部偏移对所有时刻的影响，计算新的航迹点位置；五是将所有航迹点连接起来作为新的修正后的路径；六是使用修正后的路径和每一时刻的多波束地形数据重新绘图。

技术领域

本发明涉及一种基于局部偏移的AUV多波束数据构图方法，属于海底地形地貌的测绘技术领域。

背景技术

随着多波束技术的发展，高精度的海底地形测绘和水下机器人地形匹配导航技术的应用成为可能。水下机器人的地形匹配依赖于海底先验地图的构建。目前的海底地图构建方法通常是由船载多波束声呐扫描海底地形，但由于多波束声呐测线长度的限制，无法完成对较深海域的地形测绘。本发明提出了一种不依赖于GPS数据的AUV配载多波束声呐海底地图构图方法，能够得到误差较小，地图一致性较高的海底先验地形图。该方法通过计算所测地形数据的出现概率(似然性)，进行局部偏移的计算，修正路径从而得到较精确的多波束地图，可以实现对较深海域的地形测绘作业。

目前现有的多波束海底地形构图方法均需要依赖于与GPS卫星、岸基单元或长基线基阵的通信，这种通信不仅加大了成本，更限制了作业深度和距离。

公开日为2016年11月16日、公开号为CN106123850A、发明名称为“AUV配载多波束声呐水下地形测绘修正方法”的专利申请,，该方法需要得到首位准确相对位置，这就需要AUV在完成任务后重新回到起点或前往其他能精确定位的区域，增加了作业时间和成本。采用弹簧模型按照刚度进行误差分配的方法没有考虑误差的方向性。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种基于局部偏移的AUV多波束数据构图方法。

本发明的目的是这样实现的：包括如下步骤：

步骤一：针对每一个时刻t的多波束地形数据和导航数据，使用前A个时刻的数据对该时刻t的多波束数据进行预测得到预测值，并使用预测值与实际值计算该时刻t的似然性θ_t，其中7≤A≤10；

步骤二：将每个时刻的似然性θ_t与预设的阈值进行比较：将似然性θ_t大于阈值的时刻作为存在局部偏移的时刻；若似然性θ_t小于阈值，t＝t+1，返回步骤一；

步骤三、对所有存在局部偏移的时刻，分别沿AUV载体坐标系的x_AUV轴正负方向移动一定距离并分别计算步骤一得到的预测值与每个距离对应地形数据的似然性，选择对应似然性最小值的距离作为局部偏移w_t，判断当前时刻是否为最后时刻，若是最后时刻则进行步骤四，否者t＝t+1，返回步骤一；

步骤四、考虑局部偏移对所有时刻的影响，计算新的航迹点位置；

步骤五、将所有航迹点连接起来作为修正后的路径；

步骤六、使用修正后的路径和每一时刻的多波束地形数据重新绘图。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.步骤一包括：

第一：对每个时刻，根据导航数据，确定该时刻的多波束测线各测点的位置；

第二：针对每个测点，根据前A个时刻的多波束数据，采用高斯加权插值的方式计算该测点的水深值，其中7≤A≤10；