[发明专利]用于输水隧洞巡检的AUV自主导航路径规划方法

权利要求书

1.用于输水隧洞巡检的AUV自主导航路径规划方法，其特征在于，包括步骤：

S1，提取输水隧洞的中轴线设置为AUV巡检的主航线；

S2，巡检中若AUV通过避障检测发现障碍物，根据障碍物大小划定避障区域，根据避障区域范围规划避障巡检航线；

S3，按照避障巡检航线越过障碍物后，AUV按照校正航线返回主航线。

2.根据权利要求1所述用于输水隧洞巡检的AUV自主导航路径规划方法，其特征在于，在步骤S1中，所述提取输水隧洞的中轴线具体步骤包括：

S11，获取隧洞点云初始数据，进行点云数据去噪、点云数据精减和标靶拟合，得到点云预处理数据；

S12，将点云预处理数据沿中轴线方向均分切片、计算切片上任一点的坐标并进行曲线拟合，得到隧洞初始中轴线方程；

S13，根据隧洞初始中轴线方程在中轴线上均匀取点，结合隧洞初始中轴线方程中的水平中线方程，计算所取各点在中线的法平面参数，将与法平面距离为设定阈值的点投影到法平面上，采用迭代最小二乘空间圆拟合隧洞横断面，得到横断面中心坐标及断面圆半径；

S14，将隧洞点云预处理数据均匀取N个切片得到N个断面，将断面中心做为中轴线的点，采用3次B样条插值拟合加密中轴线点，再通过最小二乘进行高阶多项式拟合中轴线点，得到隧洞中轴线方程。

3.根据权利要求1所述用于输水隧洞巡检的AUV自主导航路径规划方法，其特征在于，所述步骤S2的具体步骤包括：

S21，巡检中设置于AUV前端的微波雷达探测到前方有障碍物后，确定障碍物的位置，AUV启动设置于前端的超声波传感器；

S22，超声波传感器根据障碍物的位置检测障碍物的大小；

S23，以中轴线为基准，根据障碍物的大小分别提取障碍物在中轴线水平平行方向、中轴线竖直垂直方向、中轴线水平垂直方向的最大长度值；

S24，以障碍物在中轴线水平平行方向的最大长度值及位置、中轴线竖直垂直方向的最大长度值及位置、中轴线水平垂直方向的最大长度值及位置划定长方体，长方体所在位置为避障区域范围。

4.根据权利要求3所述用于输水隧洞巡检的AUV自主导航路径规划方法，其特征在于，所述避障巡检航线包括长方体与中轴线平行的两条对角边。

5.根据权利要求3所述用于输水隧洞巡检的AUV自主导航路径规划方法，其特征在于，所述避障巡检航线包括长方体与中轴线平行的四条边。

6.根据权利要求1所述用于输水隧洞巡检的AUV自主导航路径规划方法，其特征在于，在S3步骤中，所述校正航线为AUV到达主航线的最优路径。

7.根据权利要求6所述用于输水隧洞巡检的AUV自主导航路径规划方法，其特征在于，所述AUV到达主航线的最优路径包括：

开始巡检前，AUV从入水处到主航线起点且避开障碍物的最短最径；

巡检中越过障碍物后，从避障巡检航线的终点回到主航线与障碍区域后视面交点处的最短路径。

8.根据权利要求1所述用于输水隧洞巡检的AUV自主导航路径规划方法，其特征在于，在步骤S3之后还包括步骤：

S4，巡检完成后，AUV根据回收航线从主航线终点到达AUV回收点。

9.根据权利要求8所述用于输水隧洞巡检的AUV自主导航路径规划方法，其特征在于，所述回收航线为从主航线终点到AUV回收点且避开障碍物的最短最径。