[发明专利]用于输水隧洞巡检的AUV自主导航路径规划方法

说明书

本发明涉及输水隧洞检测技术领域，公开了用于输水隧洞巡检的AUV自主导航路径规划方法，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。通过本发明公开的技术方案，能实现AUV在执行输水隧洞巡检任务时自主、精准导航。

技术领域

本发明涉及输水隧洞检测技术领域，特别涉及用于输水隧洞巡检的AUV自主导航路径规划方法。

背景技术

随着水下航行技术的进步，水下航行器逐渐应用于输水隧洞定期检测和日常检测，能提高病害检测速度和精度、减少人工参与、提升作业安全。水下航行器可以分为载人水下航行器、有缆遥控水下航行器(Remotely Operated Vehicles，ROV)和无缆水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)等。载人水下航行器用于环境复杂的输水隧洞存在技术难点和安全隐患，AUV与ROV相比具有不怕线缆缠绕、适合复杂工作环境、不需要庞大在水面平台支持、体积小和成本低廉等优势。AUV自带动力资源，依靠自身的自治能力来完成输水隧洞病害检测具有极大的价值，但在技术上却面临挑战。AUV在执行隧洞水下任务时，主要任务是采集精度较高的数据，这对导航的位置和稳定性要求较高，常用的惯性导航技术很难同时满足自主性和输水隧洞巡检数据采集高精度的需求，因而需要一种AUV自主导航路径规划的有效途径，以提高水下输水隧洞巡检的导航精度。

发明内容

本发明的目的在于提供用于输水隧洞的AUV自主导航路径规划方法，以解决现有技术导航精准度不高的问题。

本发明解决其技术问题提供的技术方案如下：

本发明提供用于输水隧洞巡检的AUV自主导航路径规划方法，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，隧洞中轴线提供隧洞的走势，位置具有对称性和稳定性，能够精准导航；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，能够精准避障的同时不遗漏对隧洞的检测；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。本发明还包括步骤：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，实现AUV自主回收。

本发明的有益效果包括：

第一方面，本发明设定输水隧洞的中轴线为主航线，使航线具有对称性和稳定性，实现精准导航，同时使采集的数据具有稳定性。

第二方面，本发明在巡检中根据障碍物大小规划避障路径，能在灵活避开障碍物的同时不遗漏障碍物位置对应的洞壁巡检，同时能采集障碍物数据进行检测。

第三方面，本发明实现对输水隧洞巡检自主导航的同时，还实现了AUV到达主航线起点和由主航行终点到回收点的自主导航，减少了对水面辅助平台的依赖和资源的消耗。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例提供的AUV自主导航路径规划方法流程图一。

图2是本发明实施例提供的提取隧洞中轴线方法流程图。

图3是本发明实施例提供的避障路径规划方法流程图。

图4是本发明实施例提供的避障区域示意图。

图5是本发明实施例提供的对角边避障巡检航线图。

图6是本发明实施例提供的四边避障巡检航线图。

图7是本发明实施例提供的AUV自主导航路径规划方法流程图二。

1-中轴线；2-障碍物；3-避障区域；4-对角边避障巡检航线；5-四边避障巡检航线；6-避障区域后视面。