[發明專利]一種基于局部偏移的AUV多波束數據構圖方法

有效

• 申請號: 201710053868.1
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106908036B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 李曄;馬騰;姜言清;王汝鵬;叢正;貢雨森;郭宏達;安力;龔昊;何佳雨
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C7/00
• 分類號: G01C7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種基于局部偏移的AUV多波束數據構圖方法，一是針對每一時刻的多波束地形數據和導航數據，使用前幾個時刻的數據對該時刻的多波束數據進行預測，并使用預測值與實際值計算該時刻的似然性；二是將每個時刻的似然性與預設的閾值進行比較，大于閾值的時刻作為存在局部偏移的時刻；三是對所有存在局部偏移的時刻，分別沿AUV載體坐標系x軸正負方向移動一定距離并分別計算步驟一得到的預測值與每個距離對應地形數據的似然性，選擇對應似然性最小值的距離作為局部偏移；四是考慮局部偏移對所有時刻的影響，計算新的航跡點位置；五是將所有航跡點連接起來作為新的修正后的路徑；六是使用修正后的路徑和每一時刻的多波束地形數據重新繪圖。

技術領域

本發明涉及一種基于局部偏移的AUV多波束數據構圖方法，屬于海底地形地貌的測繪技術領域。

背景技術

隨著多波束技術的發展，高精度的海底地形測繪和水下機器人地形匹配導航技術的應用成為可能。水下機器人的地形匹配依賴于海底先驗地圖的構建。目前的海底地圖構建方法通常是由船載多波束聲吶掃描海底地形，但由于多波束聲吶測線長度的限制，無法完成對較深海域的地形測繪。本發明提出了一種不依賴于GPS數據的AUV配載多波束聲吶海底地圖構圖方法，能夠得到誤差較小，地圖一致性較高的海底先驗地形圖。該方法通過計算所測地形數據的出現概率(似然性)，進行局部偏移的計算，修正路徑從而得到較精確的多波束地圖，可以實現對較深海域的地形測繪作業。

目前現有的多波束海底地形構圖方法均需要依賴于與GPS衛星、岸基單元或長基線基陣的通信，這種通信不僅加大了成本，更限制了作業深度和距離。

公開日為2016年11月16日、公開號為CN106123850A、發明名稱為“AUV配載多波束聲吶水下地形測繪修正方法”的專利申請,，該方法需要得到首位準確相對位置，這就需要AUV在完成任務后重新回到起點或前往其他能精確定位的區域，增加了作業時間和成本。采用彈簧模型按照剛度進行誤差分配的方法沒有考慮誤差的方向性。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種基于局部偏移的AUV多波束數據構圖方法。

本發明的目的是這樣實現的：包括如下步驟：

步驟一：針對每一個時刻t的多波束地形數據和導航數據，使用前A個時刻的數據對該時刻t的多波束數據進行預測得到預測值，并使用預測值與實際值計算該時刻t的似然性θ_t，其中7≤A≤10；

步驟二：將每個時刻的似然性θ_t與預設的閾值進行比較：將似然性θ_t大于閾值的時刻作為存在局部偏移的時刻；若似然性θ_t小于閾值，t＝t+1，返回步驟一；

步驟三、對所有存在局部偏移的時刻，分別沿AUV載體坐標系的x_AUV軸正負方向移動一定距離并分別計算步驟一得到的預測值與每個距離對應地形數據的似然性，選擇對應似然性最小值的距離作為局部偏移w_t，判斷當前時刻是否為最后時刻，若是最后時刻則進行步驟四，否者t＝t+1，返回步驟一；

步驟四、考慮局部偏移對所有時刻的影響，計算新的航跡點位置；

步驟五、將所有航跡點連接起來作為修正后的路徑；

步驟六、使用修正后的路徑和每一時刻的多波束地形數據重新繪圖。

本發明還包括這樣一些結構特征：

1.步驟一包括：

第一：對每個時刻，根據導航數據，確定該時刻的多波束測線各測點的位置；

第二：針對每個測點，根據前A個時刻的多波束數據，采用高斯加權插值的方式計算該測點的水深值，其中7≤A≤10；