[发明专利]一种应用于排水深隧工程水下机器人定位的方法及装置

说明书

本发明提供一种应用于排水深隧工程水下机器人定位的方法及装置，所述方法包括：沿隧道纵向方向上每隔一段距离设置一个RFID定位应答器；所述RFID定位应答器的芯片内存储有所述RFID定位应答器的位置信息；在水下机器人上设置一个RFID阅读器，由所述RFID阅读器发射电磁波信号，并接收来自有效工作区域范围内的所有RFID定位应答器反馈回来的RFID定位应答器的位置信息；根据所述RFID阅读器的发射信号数据和接收到的数据，结合隧道自身高度数据进行数据处理，确定所述水下机器人的位置信息。还包括误差值判定环节，具有数据定位精度高的优点。

技术领域

本发明涉及水下机器人定位技术领域，尤其涉及一种应用于排水深隧工程水下机器人定位的方法及装置。

背景技术

在排水深隧工程中，由于污水中富含污泥杂质，在长时间运行中，特别是长距离隧道，污泥杂质会富集形成淤积，在隧道中形成堵塞，影响隧道安全运营。由于排水深隧工程使用年限均较长，在运营期间会遇到地震、隧道差异性沉降等问题导致结构破损，影响隧道安全运营。因此针对上述隧道淤积及结构破损等问题，要做到及时检测并处理，目前一般采用水下机器人来完成该任务，对于隧道淤积和结构破损位置的精准定位是水下机器人完成作业任务的基础。目前水下机器人最常用定位技术主要为水声定位、惯性测量和水下视觉定位。

水声定位技术采用声呐设备，由发射器发射声波信号，接收器接收声波信号，通过信号传递时间、距离，方向角度实现定位。按照接收基阵的基线长度分为长基线、短基线和超短基线。长基线需要在隧道内壁提前布点，基线长度为100m～6000m之间，且至少需要在平面范围内，以一定的几何图形布置3个以上基点。由于排水深隧中隧道断面尺寸较小，此方案不可行。短基线与超短基线布点要求较低，但因为其由于通过声波传输，且排水深隧隧道有圆弧段，声波会在内壁反射，造成定位精度很低。

惯性测量是利用陀螺仪和DLV测量仪器，通过对水下机器人加速度、速度和距离数据进行积分计算进行定位，因积分计算有积累误差，其定位精度较低，定位精度为5‰d，d为机器人行驶距离。因排水隧道一般属于长距离隧道，隧道长度可达5km。因此不满足工程需求。

水下视觉定位是通过摄像头拍摄图像，结合图像处理算法进行定位，因排水隧道中可见度低，摄像头拍摄的图像质量差，无法通过该方式对水下机器人进行定位。

综上所述，目前常用的三种定位技术均不满足水下机器人在排水深隧工程作业的定位要求，因此需要研究一种新的定位方法及系统，为排水深隧工程中的水下机器人作业提供精准定位。

发明内容

针对现有技术中存在的问题与排水深隧工程中水下机器人定位需求针，本发明的目的在于提供一种应用于排水深隧工程水下机器人定位的方法及装置，满足水下机器人定位需求。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供了一种应用于排水深隧工程水下机器人定位的方法，其特征在于，包括：

沿隧道纵向方向上每隔一段距离设置一个RFID定位应答器；所述RFID定位应答器的芯片内存储有所述RFID定位应答器的位置信息；

在水下机器人上设置一个RFID阅读器，由所述RFID阅读器发射电磁波信号，并接收来自有效工作区域范围内的所有RFID定位应答器反馈回来的RFID定位应答器的位置信息；

根据所述RFID阅读器的发射信号数据和接收到的数据，结合隧道自身高度数据进行数据处理，确定所述水下机器人的位置信息。

进一步地，根据所述RFID阅读器的发射信号数据和接收到的数据，结合隧道自身高度数据进行数据处理，确定所述水下机器人的位置信息，具体包括：

针对在有效工作区域范围内的每一个RFID定位应答器，根据RFID阅读器的发射信号和接收信号时间差，以及电磁波在水中传播速度，计算出RFID阅读器与每一个RFID定位应答器的直线距离；