[發明專利]一種基于機器學習的水下機器人定位評定系統

有效

• 申請號: 201910843177.0
• 申請日: 2019-09-06
• 公開（公告）號: CN110661541B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 朱明;馬艷華;潘進豪;樊鑫;羅鐘鉉;王雷;覃振權
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H04B1/38
• 分類號: H04B1/38;H04B1/40;H04W4/02;G06N20/00;G06N3/08;B63C11/52
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明屬于水下機器人研發與測試領域，提供一種基于機器學習的水下機器人定位評定系統，包括水下電磁波通訊模塊，水上無線通訊模塊和后臺監測模塊。水下電磁波通訊模塊包括電磁波接收器、電磁波發射器、數據收發線和微控制器，微控制器通過數據收發線與無線收發器a相連；水上無線通訊模塊由無線收發器a和無線收發器b組成，后臺監測模塊由監視器組成，所述監視器和無線收發器b通過有線直連；本評定系統由機器對水下機器人位置進行評定，當水下機器人到達目標地點位置附近就能被水下電磁波通訊模塊快速高效接收，通過機器學習算法快速分析是不是水下機器人到達了目標地點，不需要裁判評委長時間注視屏幕，同時本系統不受水下環境雜質影響。

技術領域

本發明屬于水下機器人研發與測試領域，特別涉及一種基于機器學習的水下機器人定位評定系統。

背景技術

我國海岸線長度為1.8萬公里，居世界第四位；大陸架面積位居世界第五，200海里專屬經濟區面積為世界第十，海洋資源還處于初步開發階段，隨著陸地資源開發的逐漸飽和，陸地資源開始出現短缺，各沿海國紛紛把目光投向海洋，加快了對海洋的研究開發和利用，特別是水下機器人的研發和測試。同時國內很多高校和機構組織水下機器人相關的比賽促進國內水下機器人研發。在眾多水下機器人比賽項目中有一個經典項目是定點檢測，即水下機器人運動到指定地點，這個過程中需要對水下機器人是否到達指定位置進行判定。目前所采用的判定方式主要是使用水下攝像頭進行肉眼判定，當水下機器人出現在事先安排好的標志地點時，裁判評委通過水下攝像頭傳輸回來的畫面進行判定。這種方法需要裁判評委長時間觀察屏幕，需要花費大量精神和注意力，同時這種方法受水下環境干擾嚴重，一旦水下環境出現雜質在水下攝像頭附近將對評定工作造成極大影響，從而可能影響比賽的公平。故先急需一種全新評定方法來彌補目前所使用的評定的缺陷。

發明內容

為滿足技術背景中的需求，本發明提供基于機器學習的水下機器人定位評定系統。

本發明的技術方案：

一種基于機器學習的水下機器人定位評定系統，主要由水下電磁波通訊模塊1、水上無線通訊模塊2和后臺監測模塊3組成；

所述的水下電磁波通訊模塊1主要由電磁波接收器4、電磁波發射器5、數據收發線6和微控制器10組成，微控制器10通過數據收發線6與無線收發器a7相連，微控制器10和電磁波接收器4密封為一整體，通過導線相連通訊，用于接收電磁波發射器5發射的電磁波；

所述的水上無線通訊模塊2主要由無線收發器a7和無線收發器b8組成；

所述的后臺監測模塊3由監視器9組成，監視器9和無線收發器b8通過有線直連。

所述的電磁波發射器5在實際工作中掛載在水下機器人上，由水下機器人驅動，跟隨水下機器人一起運動，同時不間斷發射電磁波信號。

所述的無線收發器a7和無線收發器b8支持寬頻通訊，在不通訊時無線收發器a7和無線收發器b8處于休眠模式，通訊前需要對無線收發器a7和無線收發器b8激活處理，由休眠模式轉為工作模式，再進行通訊。

所述的電磁波發射器5支持多頻段通訊，通訊距離可控，水下環境通訊最長可達30厘米。

所述的微控制器10通過燒寫后的機器學習算法對電磁波接收器4的信號進行處理，機器學習算法使用模型為雙層神經網絡模型，機器學習算法使用的訓練集為水下環境中由電磁波發射器5所發出電磁波接收器4所接收到的電磁波信號，訓練集數量為10000，經過所述訓練后得到機器算法模型結果測試準確率高達97％以上。

本發明的有益效益：本系統進行模塊化設計，方便移動和組裝；本評定系統由機器對水下機器人位置進行評定，當水下機器人到達目標地點位置附近就能被水下電磁波通訊模塊1快速高效接收，根據訓練后的機器學習算法模型快速分析是不是水下機器人到達了目標地點，不需要裁判評委長時間注視屏幕，同時本系統不受水下環境雜質影響。

附圖說明