[发明专利]水下巡检机器人导航方法、装置、系统及存储介质

说明书

本发明公开了一种水下巡检机器人导航方法、装置、系统及存储介质，该水下巡检机器人导航方法应用于水下养殖设备，包括以下步骤：在水下巡检机器人对养殖网衣进行巡检的过程中，通过水下巡检机器人搭载的定位装置持续获取水下巡检机器人的观测航姿信息，并持续获取养殖网衣的运动信息；基于观测航姿信息和运动信息，通过全局路径规划算法得出水下巡检机器人的期望航姿信息；基于观测航姿信息与期望航姿信息的偏差，通过卡尔曼滤波算法框架对水下巡检机器人的航行参数进行校正。本发明公开的水下巡检机器人导航方法可解决目前针对水下巡检机器人的路径跟踪方式难以适应渔业养殖装备的不规则运动情况，从而无法实现高精度导航的技术问题。

技术领域

本发明属于水下巡检技术领域，具体涉及一种水下巡检机器人导航方法、水下巡检机器人导航装置、水下巡检机器人导航系统及计算机可读存储介质。

背景技术

深海养殖已成为海洋渔业养殖的主要发展方向，随着渔业养殖装备往大型化、工业化、智能化发展，对其日常运维亦提出了更高的要求。当选择机动性更好、安全性更高的水下巡检机器人(AUV)对渔业养殖装备进行日常巡检运维时，需要解决的一个重要问题是如何实现对水下巡检机器人的路径跟踪导航。

由于水下环境对电磁波的影响，GPS导航并不适用于水下巡检机器人的水下导航作业。另外，由于渔业养殖装备的桁架式框架和柔性养殖网衣会随水流作用产生不规则的运动，这种不规则的运动会对水下巡检机器人的运动学和动力学模型产生影响，传统的基于静态参量设置的导航程序难以适应该情况，从而导致无法在导航过程中对路径跟踪误差进行准确纠偏，无法实现水下巡检机器人的高精度导航。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的在于提供一种水下巡检机器人导航方法，旨在解决目前针对水下巡检机器人的路径跟踪导航方式难以适应渔业养殖装备的不规则运动情况，从而无法实现高精度导航的技术问题。

本发明为达到其目的，所采用的技术方案如下：

一种水下巡检机器人导航方法，应用于水下养殖设备，所述水下养殖设备包括支撑桁架和养殖网衣，所述养殖网衣固定于所述支撑桁架上；所述水下巡检机器人导航方法包括以下步骤：

在水下巡检机器人对所述养殖网衣进行巡检的过程中，通过所述水下巡检机器人搭载的定位装置持续获取所述水下巡检机器人的观测航姿信息，并持续获取所述养殖网衣的运动信息；

基于所述观测航姿信息和所述运动信息，通过全局路径规划算法得出所述水下巡检机器人的期望航姿信息；

基于所述观测航姿信息与所述期望航姿信息的偏差，通过卡尔曼滤波算法框架对所述水下巡检机器人的航行参数进行校正。

进一步地，所述支撑桁架包括多个边立柱，多个所述边立柱环绕形成环形结构，所述边立柱上设置有竖直方向的固定水尺；所述通过所述水下巡检机器人搭载的定位装置持续获取所述水下巡检机器人的观测航姿信息的步骤，包括：

基于所述水下养殖设备建立非惯性坐标系；其中，所述非惯性坐标系的坐标原点设于所述固定水尺的零点位置，所述非惯性坐标系的第一轴始终指向所述环形结构的水平切线方向，所述非惯性坐标系的第二轴始终指向所述环形结构的中心位置，所述非惯性坐标系的第三轴始终指向所述边立柱的竖直方向；

基于所述非惯性坐标系，通过所述定位装置确定所述水下巡检机器人经过的所述养殖网衣上的网孔数量，以确定所述水下巡检机器人的第一轴向观测坐标、第三轴向观测坐标和观测艏向角，并通过测距装置确定所述水下巡检机器人的第二轴向观测坐标；

以所述第一轴向观测坐标、所述第二轴向观测坐标、所述第三轴向观测坐标和所述观测艏向角作为所述观测航姿信息。

进一步地，所述基于所述观测航姿信息和所述运动信息，通过全局路径规划算法得出所述水下巡检机器人的期望航姿信息的步骤，包括：