[發明專利]一種基于仿生機器人的無人艇海底地形測繪控制系統實現的控制方法

有效

• 申請號: 202010108235.8
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111309010B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 彭艷;趙美姣;王曰英;張丹;羅均;謝少榮;蒲華燕
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G01S19/42;G01S19/53;G01S15/93;G01S15/08;G01S15/87
• 代理公司: 上海新隆知識產權代理事務所(普通合伙) 31366
• 代理人: 金利琴

1.一種基于仿生機器人的無人艇海底地形測繪控制系統實現的控制方法，該仿生機器人的無人艇海底地形測繪控制系統由母船、無人艇、仿生機器人三級控制系統組成，所述母船中的母船控制中心和仿生機器人中的仿生機器人測繪系統分別與無人艇中的無人艇測繪系統進行通信，其特征在于，所述控制方法包括如下步驟：

S01：所述母船搭載無人艇，無人艇搭載所述仿生機器人運動至測繪區域附近后，利用布放回收裝置將搭載仿生機器人的無人艇投放到海平面；

S02：所述母船控制中心任務模塊根據測繪區域和無人艇位置、姿態信息規劃測繪航線和計算測繪點，其中測繪航線的生成指令包括測繪任務區域、最佳航行路線、無人艇姿態參數及多波束測深儀勘測參數；

S03：所述母船控制中心將生成的測繪航線和測繪點通過第一通信模塊發送到無人艇控制系統，并在顯示模塊顯示生成的測繪航線和無人艇的當前位置；

S04：所述無人艇測繪系統通過第二通信模塊接收測繪航線和測繪點，并對信息進行解析，將測繪航線和測繪點分別發送至第一控制模塊，成功解析后向母船控制中心發送請求任務開始指令；

S05：所述母船控制中心根據當前海況，決定是否開始任務，如果海況滿足測繪要求則通過操作平臺向無人艇測繪系統發送開始任務指令；

S06：所述無人艇測繪系統接收到開始任務的指令后，通過第一控制模塊控制無人艇按照測繪航線循跡，并控制多波束測深儀在標定的測繪點測量水深和地形信息；

S07：所述無人艇測繪系統實時將定位模塊測得的位置信息和多波束測深儀測得的地形信息通過第二通信模塊發送到母船控制中心；

S08：所述母船控制中心利用第一通信模塊接收無人艇傳輸的信息，并將解析后的數據發送海事計算機，海事計算機根據位置信息和測繪信息在線繪制海底地形；

S09：若測繪任務區域內包含復雜地形，則由所述母船控制中心命令無人艇投放仿生機器人，并將規劃好的仿生機器人航線和期望航向以及下潛距離信息發送至無人艇，再以無人艇作為通信媒介將信息轉發至仿生機器人測繪系統；

S10：所述無人艇測繪系統根據母船指令投放仿生機器人，同時將期望航線、期望航向、下潛距離信息發送至仿生機器人測繪系統；

S11：所述仿生機器人測繪系統通過第三通信模塊接收數據，并將解析的數據傳輸至第二控制模塊，第二控制模塊控制仿生機器人按照期望航線航行；

S12：所述仿生機器人航行到目標點并形成隊形后，啟動拍攝裝置，獲取特殊地形周圍全方位圖像信息，并將拍攝到的圖像信息通過無人艇測繪系統發送至母船控制中心；

S13：所述母船控制中心將接收到的圖像信息進行顯示存儲，同時利用海事計算機進行地形繪制；

S14：重復上述步驟直至完成目標區域測繪任務，任務完成后由母船搭載無人艇和無人艇搭載仿生機器人返航。

2.根據權利要求1所述的一種基于仿生機器人的無人艇海底地形測繪控制系統實現的控制方法，其特征在于，所述步驟S02中，所述航線生成過程包括以下四個步驟：

步驟1.根據無人艇的運動參數和多波束測深儀的勘測參數計算出測量裝置每次勘測所對應的海底地形參數；無人艇的運動參數包括無人艇的位置坐標與航向角，勘測參數指多波束測量儀的波束角范圍、接收波束和發射波束的角度范圍；

步驟2.根據多波束測量儀的波束角重疊度，計算出測繪航線的最佳間距，允許的波束角重疊度也是上述多波束勘測參數之一，該參數為后續測量信息拼接；

步驟3.根據測繪航線之間的最佳間距與目標測繪區域，計算出所有測繪航點；

步驟4.根據無人艇航向排列測繪航點，以生成完整的測繪航線。

3.根據權利要求1所述的一種基于仿生機器人的無人艇海底地形測繪控制系統實現的控制方法，其特征在于，所述母船控制中心由操作平臺（101）、任務模塊（102）、海事計算機（103）、存儲模塊（104）、顯示模塊（105）、第一通信模塊（106）組成；所述無人艇測繪系統由多波束測深儀（201）、第一控制模塊（202）、定位模塊（203）、第二通信模塊（204）組成；所述仿生機器人測繪系統由拍攝裝置（301）、第二控制模塊（302）、第三通信模塊（303）組成。