[发明专利]一种基于5G网联的AUV水下寻物方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于5G网联的AUV水下寻物方法及系统，该方法包括构建对搜索水域的水下三维地图，以及建立基站数据库，基站数据库包括若干需要搜索的目标物图像；将水下三维地图通过栅格法结合神经元网络算法进行划分，得到水下机器人路径规划区域；在水下机器人路径规划区域内标记多个可疑点三维坐标位置；在可疑点三维坐标位置获取第一可疑物图像，并对第一可疑物图像进行图像处理，得到第二可疑物图像；将第二可疑物图像与需要搜索的目标物图像进行比对，若第二可疑物图像与需要搜索的目标物图像一致，则代表搜索成功。本发明解决了常规AUV寻物方式存在水上和水下数据的传输速率低、AUV的运行功耗高及AUV的定位误差过大导致搜索效率低的问题。

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，特别是一种基于5G网联的AUV水下寻物方法及系统。

背景技术

面对日益增长的水下寻物任务需求以及复杂的水下环境，对水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)和水面无人艇(Unmanned Surface Vehicle，USV)提出了更高的要求。现在的水下寻物任务所使用的AUV以人为手动控制为主，使用遥控器进行操控，大多通过AUV收集水下信息后直接传输在水面USV，水面USV再将信息通过MESH、LORA等通信链路传送至岸上基站，再由岸上基站通过卫星通信链路发送到岸上数据中心，存在水下信息传输失败的以及水面USV和岸上基站之间的传输距离受限的问题，这就约束了岸上基站的建设范围，当所处水域复杂导致水声通信传输失败或者距离过大而不适宜岸上基站建设时，将会导致信息不能及时的传输到岸上基站上。现阶段的大多水下搜索方式，根据搜寻水域的范围可以分为单AUV和多AUV水下搜索。在单AUV搜索目标时，经常出现AUV所获得的数据无法传输至岸上，而导致定位不准确且浪费AUV能量，导致搜索任务失败。

针对水下寻物任务，AUV采集到的水下图像清晰度以及水声通信的稳定性是一个重要因素，因此对AUV的定位、水下三维地形的准确性、图像的清晰度和水声通信的成功率需求较高，而且对整个信息传输过程的稳定性和快速性具有更高的要求。面对一个未知水域，对水下地形的探测也需要更加快速及准确，当面临一些水下的特殊环境下，水下寻物等需要更为精准掌控的任务时，需要更精确的对AUV进行定位。如果在搜寻AUV上进行完整的数据处理和视屏图像分析，将会严重消耗搜寻AUV端的算力，也会导致AUV上安装过多设备而大大提高了成本，还会使得AUV的运行功耗高。在未知水域开展寻物，对AUV的避障能力也将是一个大的考验。如果将所有计算放在岸上设备，则AUV需要跟部署在公网上的应用服务器进行通信，必须经过AUV-水声通信-水上接收设备-岸基数据中心这样的线路。水上接收设备到岸上基站大多采用第四代移动通信技术(4G)进行通信，存在距离受限和传输速率问题。采用常规AUV寻物方式，会导致AUV白白浪费许多能量。因为水下声波传输环境的恶劣，会导致对AUV定位误差过大而无法实时接受信息从而降低搜索效率。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提出了一种基于5G网联的AUV水下寻物方法及系统，其目的在于解决了常规AUV寻物方式存在水上和水下数据的传输速率低、AUV的运行功耗高以及AUV的定位误差过大导致搜索效率低的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于5G网联的AUV水下寻物方法，包括以下步骤：

步骤S1：构建对搜索水域的水下三维地图，以及建立基站数据库，所述基站数据库包括若干需要搜索的目标物图像；

步骤S2：将所述水下三维地图通过栅格法结合神经元网络算法进行划分，得到水下机器人路径规划区域；

步骤S3：在所述水下机器人路径规划区域内标记多个可疑点三维坐标位置；

步骤S4：在可疑点三维坐标位置获取第一可疑物图像，并对所述第一可疑物图像进行图像处理，得到第二可疑物图像；