[发明专利]AUV与接驳站水下对接的末端视觉导引方法

权利要求书

1.一种AUV与接驳站水下对接的末端视觉导引方法，包括如下步骤：

(1)将摄像头安装在航行器艏部，导引灯安装在接驳站上，利用摄像头采集其拍摄的图像并对图像进行处理，获得导引灯在图像坐标系中的位置；

(2)根据图像坐标系中导引灯的位置，计算出航行器的视觉水平导引量Δy_vision和视觉垂直导引量Δz_vision，具体计算过程为：首先以处理后图像的中心为原点建立坐标系，然后根据以下公式计算出视觉水平导引量Δy_vision和视觉垂直导引量Δz_vision：

其中：y为图像中对应导引灯的白色区域的中心点与坐标系Y轴的距离，z为图像中对应导引灯的白色区域的中心点与坐标系X轴的距离，V_max＝m/2，m为图像宽度，θ为摄像头开角的一半，DC为航行器与接驳站的水平距离，θ_pitch为航行器的俯仰角；

(3)将所述视觉水平导引量Δy_vision和视觉垂直导引量Δz_vision导入至航行器的控制系统中，用以对航行器进行导引控制，具体实现包括以下两部分：

①将视觉水平导引量Δy_vision导入航行器的航向控制器中，即首先使目标航向角ψ_ref减去上一时刻航行器的航向角ψ_AUV后乘以比例系数k₁，得到计算结果k₁(ψ_ref-ψ_AUV)；然后使视觉水平导引量Δy_vision乘以比例系数k₂后与计算结果k₁(ψ_ref-ψ_AUV)相加，进而根据相加后的结果进行PID控制得到方向舵角δ_r；最后将方向舵角δ_r输入至航行器控制模型中以对航行器进行控制，航行器控制模型则输出当前时刻航行器的航向角ψ_AUV^*；

②将视觉垂直导引量Δz_vision导入航行器的深度控制器中，即首先使目标深度值D_ref减去上一时刻航行器的深度值D_AUV后乘以比例系数k₃，得到计算结果k₃(D_ref-D_AUV)；然后使视觉垂直导引量Δz_vision乘以比例系数k₄后与计算结果k₃(D_ref-D_AUV)相加，进而根据相加后的结果进行PID控制得到升降舵角δ_e；最后将升降舵角δ_e输入至航行器控制模型中以对航行器进行控制，航行器控制模型则输出当前时刻航行器的深度值D_AUV^*。