[发明专利]基于声纳图像处理的水下机器人水下定位和路径规划方法

说明书

本发明提供了一种基于声纳图像处理的水下机器人水下定位和路径规划方法，包括以下步骤：获取水下结构的声纳图像、方向信息、位置信息和几何信息；获取水下机器人在水下结构中的运行情况；根据水下结构的声纳图像、方向信息、位置信息、几何信息和水下机器人的运行情况得到水下机器人的当前位置；根据水下结构的方向信息、位置信息和几何信息构建占用网格图；根据原始图像和占用网格图检测水下机器人在水下结构中运行遇到的障碍物；根据占用网格图和障碍物规划水下机器人的运行路径。本发明能够降低水下机器人在水下定位和路径规划过程中受到的测量偏差影响和水下噪声干扰的问题，从而提高水下机器人水下定位和路径规划的准确度和适应性。

技术领域

本发明涉及自动定位和自动导航技术领域，具体涉及一种基于声纳图像处理的水下机器人水下定位和路径规划方法。

背景技术

自主水下机器人导航一般是利用惯性测量单元、姿态和航向参考系统和多普勒测速仪进行惯性导航，但是这些传感器容易受到偏差的影响，导致导航的精度较低。

水下机器人自主导航方法当前有使用视觉传感器或声呐传感器两种，其中，基于视觉的算法无法处理已安装的海底结构附近的定位任务，因为该算法需要目标对象的特定配置，例如附加基准标记，因此基于视觉的算法适应性较小；此外，基于声呐的算法容易受到偏差的影响，而且水下噪声干扰很大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种基于声纳图像处理的水下机器人水下定位和路径规划方法，能够降低水下机器人在水下定位和路径规划过程中受到的测量偏差影响和水下噪声干扰的问题，从而提高水下机器人水下定位和路径规划的准确度和适应性。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种基于声纳图像处理的水下机器人水下定位和路径规划方法，包括以下步骤：获取水下结构的声纳图像、方向信息、位置信息和几何信息；获取水下机器人在所述水下结构中的运行情况；根据所述水下结构的声纳图像、方向信息、位置信息、几何信息和所述水下机器人的运行情况得到所述水下机器人的当前位置；根据所述水下结构的方向信息、位置信息和几何信息构建占用网格图；根据所述原始图像和所述占用网格图检测所述水下机器人在所述水下结构中运行遇到的障碍物；根据所述占用网格图和所述障碍物规划所述水下机器人的运行路径。

根据本发明实施例的基于声纳图像处理的水下机器人水下定位和路径规划方法，首先获取水下结构的声纳图像、方向信息、位置信息和几何信息以及水下机器人在水下结构中的运行情况，其次根据水下结构的声纳图像、方向信息、位置信息、几何信息和水下机器人的运行情况得到水下机器人的当前位置，并根据水下结构的方向信息、位置信息和几何信息构建占用网格图，然后根据原始图像和占用网格图检测水下机器人在水下结构中运行遇到的障碍物，最后根据占用网格图和障碍物规划水下机器人的运行路径，由此，能够降低水下机器人在水下定位和路径规划过程中受到的测量偏差影响和水下噪声干扰的问题，从而提高水下机器人水下定位和路径规划的准确度和适应性。

另外，根据本发明上述实施例提出的基于声纳图像处理的水下机器人水下定位和路径规划方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，根据所述水下结构的声纳图像、方向信息、位置信息、几何信息和所述水下机器人的运行情况得到所述水下机器人的当前位置，包括：根据所述水下结构的声纳图像、方向信息、位置信息和所述水下机器人的运行情况得到所述水下机器人的预估位置和方向信息；根据所述水下结构的方向信息、位置信息、几何信息与所述水下机器人的运行情况和预估位置、方向信息得到所述水下结构的结构水平图像和原始图像；根据所述预估位置和所述结构水平图像得到所述水下机器人的当前位置。

进一步地，根据所述预估位置和所述结构水平图像得到所述水下机器人的当前位置的表达式为：