[发明专利]一种自主式水下机器人组合导航方法和系统

说明书

本发明涉及水下机器人技术领域，提供了一种自主式水下机器人组合导航方法和系统。其中方法包括根据水下机器人配备的测速仪、姿态传感器和深度传感器采集的信息，以及初始位置信息，推算出航位导航信息；在确认当前航位导航信息下，水下机器人处于地理模块A中时，采集周边的环境信息，并与地理模块A中的标定信息进行匹配；根据匹配结果调整用于计算航位导航信息的补偿参数和/或调整匹配计算航位导航信息和地理模块中标定信息的频率。本发明利用地理模块和航位推算法中的航位导航信息的匹配，根据匹配结果调整航位推算法和匹配计算航位导航信息和地理模块中标定信息的频率，改善单一航位推算法存在的定位误差容易随时间和航程累积发散的问题。

【技术领域】

本发明涉及水下机器人技术领域，特别是涉及一种自主式水下机器人组合导航方法和系统。

【背景技术】

目前智能水下机器人向小型化发展是其发展趋势之一。小型水下机器人由于其体积小、机动灵活、成本低、搭载方便，在军民用都有广泛的应用前景。导航问题仍然是水下机器人设计所面临的主要关键技术之一。

现在水下机器人导航常用方法有航位推算法、惯性导航及声学方法等。惯导系统一般体积较大，价格昂贵，最重要的是纯惯性导航系统导航在没有其它传感器数据信息进行补偿的情况下其定位误差将随时间和航程累积和发散，声学定位系统(长基线、短基线、超短基线等)定位精度有很大提高，其缺点就是作用距离有限。航位推算导航是一种低成本的导航方法，是水下机器人重要的导航手段，其方法简单、经济，水下机器人除了配备测速仪、姿态、深度传感器等外，只需要给定初始位置信息，通过一定的算法就可构成具有一定精度的实时、可靠的自主式导航系统。微小型水下机器人受限于体积、成本、能源等限制，这对导航系统提出了更高的要求，这对构造一种小型化组合导航系统增加了难度。导航系统一般由小型化、低成本传感器构成，传感器精度较低，同时，水下机器人一般工作在特有的海洋水下环境，干扰噪声信号大，各种水声传感器普遍存在精度低、野点率高的缺点，对传感器数据进行较好的滤波剔出野点信息尤为重要。航位推算导航一般需要定期进行位置校正，如果潜深较大通过浮出水面通过GPS进行位置重调，这将消耗较多能源，这对能源有限的微小型水下机器人尤其不利。同时现有的水下机器人导航系统普遍不存在路线仿真模拟操作，可视性差的同时，精确度低。

【发明内容】

本发明实施例要解决的技术问题是克服现有自主式导航方式中，航位推算法所存在的定位误差容易随时间和航程累积和发散的问题。

本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种自主式水下机器人组合导航方法，水下机器人向服务端发送携带预规划航线的地理模块请求消息；接收服务端返回的覆盖所述预规划航线的一个或者多个地理模块，其中，所述地理模块中包含现实环境中相应区域的标定信息，所述方法包括：

根据水下机器人配备的测速仪、姿态传感器和深度传感器采集的信息，以及初始位置信息，推算出航位导航信息；

在确认当前航位导航信息下，水下机器人处于地理模块A中时，采集周边的环境信息，并与所述地理模块A中的标定信息进行匹配；

根据匹配结果调整用于计算航位导航信息的补偿参数和/或调整匹配计算航位导航信息和地理模块中标定信息的频率。

可选的，所述标定信息为由图片、声呐信息、温度、海水流速中的一项或者多项组成。

可选的，所述采集周边的环境信息，并与所述地理模块A中的标定信息进行匹配，具体包括：

所述水下机器人采集周边的图片、声呐信息、温度、海水流速中的一项或者多项，并与相应地理模块中的标定信息进行逐一匹配。

可选的，所述根据匹配结果调整用于计算航位导航信息的补偿参数和/或调整匹配计算航位导航信息和地理模块中标定信息的频率，还包括：