[發明專利]一種室內調試無人船的方法及系統

在審

• 申請號: 201711348922.1
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108052104A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 張海濤;胡斌斌;劉彬;孟浩飛;吳越;任貴平;黃翔;肖穎
• 申請（專利權）人: 廣東華中科技大學工業技術研究院;華中科技大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 東莞卓為知識產權代理事務所(普通合伙) 44429
• 代理人: 梁年順

本發明涉及無人船控制技術領域，具體涉及一種室內調試無人船的方法，包括：采集無人船圖像，并解析出船上呈等腰三角形分布的定位點空間坐標；依據定位點的空間坐標解算出無人船的姿態、位置和速度；通過控制算法解析出達到期望軌跡所需的期望速度和趨近參數；依據當前速度和期望速度，通過控制算法解析出達到期望速度所需的電機控制量；發送電機控制量，根據控制量對電機進行調節。本發明采用計算機作為控制終端，代替船體控制器完成有關控制算法的計算，較為高效地得出控制算法的合適參數，并且控制程序不再需要重復多次燒錄到無人船上，極大地便捷調試步驟。同時，調試獲得參數與無人船模型無關，可以直接應用于實際中。

技術領域

本發明涉及無人船控制技術領域，具體涉及一種室內調試無人船的方法及系統。

背景技術

隨著無人船應用技術的不斷發展，人們對無人船的性能要求也越來越高，現有的無人船調試技術在湖泊進行調試，但存在搭建平臺花費時間長、操作復雜、易受外部環境干擾、定位精度低、船體控制器計算能力不足，調試步驟繁瑣等缺點，已經不能滿足對無人船進行高精度復雜任務的控制要求。而無人船是一個復雜性高，慣性大，環境干擾大，非線性、強耦合的欠驅動系統，調試系統的準確度將很大程度上影響著調試無人船性能的好壞?，F在還沒有較為完善的一套調試出來的性能與實際中的也較為接近的無人船調試系統。因此，一個針對無人船方便、高精度、計算能力強的調試系統便成了迫切需要。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種室內調試無人船的方法及系統。

為實現上述目的，本發明采用如下方案。

一種室內調試無人船的方法，包括：

采集無人船圖像，并解析出船上呈等腰三角形分布的定位點空間坐標；

依據定位點的空間坐標解算出無人船的姿態、位置和速度；

依據當前位置和期望軌跡，通過控制算法解析出達到期望軌跡所需的期望速度和趨近參數；依據當前速度和期望速度，通過控制算法解析出達到期望速度所需的電機控制量；

發送電機控制量，根據控制量對電機進行調節。

進一步地，采集無人船圖像，并解析出船上呈等腰三角形分布的定位點空間坐標，具體為：

在調試區域預設全局坐標系；

采集無人艇在調試區域的圖像；

識別圖像中呈等腰三角形分布的定位點，并通過多目視覺坐標算法，解析出定位點在全局坐標系中的空間坐標。

進一步地，依據定位點的空間坐標解算出無人船的姿態、位置和速度，具體為：

依據定位點的空間坐標，解析出等腰三角形兩底角定位點的中點位置(x1,y1)，并與頂角定位點(x2,y2)連成線段，解析出線段的中點(xc,yc)作為無人船的位置；

通過反正切函數解析出無人船在全局坐標系的航向角ψ＝atan2((y2-y1)/(x2-x1))；

以船頭航行為y軸，與y軸垂直向右為x軸建立體坐標系，并通過位置差分算法、全局坐標系和體坐標系變換算法，解析出無人船的前向速度u，橫向速度v和角速度r。