[发明专利]水下机器人缆系信标长距离光学导航系统及方法

权利要求书

1.水下机器人缆系信标长距离光学导航系统，其特征在于，包括：

光学导航节点，包括多个不同颜色光源，设于缆系外表面；

相机，用于采集光学导航节点的光斑图像；

视觉识别模块，用于对光斑图像进行识别，得到水下机器人的相对航向；机器人控制模块，用于根据识别的相对航向控制水下机器人前进方向。

2.根据权利要求1所述的水下机器人缆系信标长距离光学导航系统，其特征在于，所述光学导航节点包括两个光源，两光源中心的连线为水平方向。

3.根据权利要求1或2所述的水下机器人缆系信标长距离光学导航系统，其特征在于，第一光源发光的波长为450nm，第二光源发光的波长为510nm～550nm；第二光源、第一光源沿水下机器人前进方向依次排列。

4.根据权利要求1或2所述的水下机器人缆系信标长距离光学导航系统，其特征在于：第一光源为蓝色光源，第二光源为绿色光源；绿色光源、蓝色光源沿水下机器人前进方向依次排列。

5.水下机器人缆系信标长距离光学导航方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过相机采集光学导航节点的光斑图像；

视觉识别模块对光斑图像进行识别，得到水下机器人的相对航向；

机器人控制模块根据识别的相对航向控制水下机器人前进方向。

6.根据权利要求5所述的水下机器人缆系信标长距离光学导航方法，其特征在于，所述视觉识别模块对光斑图像进行识别，得到水下机器人的相对航向，包括以下步骤：

利用BLOB算法提取导航节点光斑的轮廓与中心，对于每个光斑轮廓进行识别，获得每个光斑的颜色属性；

当光斑数量和颜色属性符合预设条件时，拟合两个光斑圆心形成的射线，根据射线与颜色属性获取节点方向，与航行器轴线的角度偏差计算相对航向。

7.根据权利要求5所述的水下机器人缆系信标长距离光学导航方法，其特征在于，所述机器人控制模块根据识别的相对航向控制水下机器人前进方向，包括以下步骤：

将计算的相对航向与水下机器人本身的航行轨迹相互融合得到航向轨迹误差，根据导航节点在缆系中的相对距离和当前的航行轨迹误差，得到下一导航节点的相对方向，控制水下机器人向下一导航节点运动。

8.根据权利要求6所述的水下机器人缆系信标长距离光学导航方法，其特征在于，所述预设条件为：光斑数量为两个，颜色属性分别为蓝色和绿色。

9.根据权利要求6所述的水下机器人缆系信标长距离光学导航方法，其特征在于，所述拟合两个光斑圆心形成的射线，根据射线与颜色属性获取节点方向，具体如下：

以绿色光斑圆心为起点，经过蓝色光斑圆心形成的射线，作为当前导航节点方向。

10.根据权利要求6所述的水下机器人缆系信标长距离光学导航方法，其特征在于，所述将计算的相对航向与水下机器人本身的航行轨迹相互融合得到航向轨迹误差，具体如下：

根据计算的相对航向，对水下机器人本身的航行轨迹进行修正，得到航向轨迹误差。