[發明專利]一種水下自主航行器目標導引抵近控制方法及系統

在審

• 申請號: 202011539712.2
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112799413A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 馮朝;梁鏡;崔峰;程姝;唐文政
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團有限公司第七一0研究所
• 主分類號: G05D1/06
• 分類號: G05D1/06
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高會允

本發明公開了一種水下自主航行器目標導引抵近控制方法及系統，涉及水下自主航行器控制技術領域，能夠提升航行器在線識別能力，發現疑似目標后進行任務重規劃，確保水下航行器在水下自主路徑規劃和目標導引抵近功能。本發明的技術方案用于實現水下自主航行器對水下目標的識別、處理及導引抵近，包括如下步驟：水下自主航行器在水下按照預先規劃的航路自主航行。前視聲納對水下自主航行器的航行區域進行探測，獲得聲納圖像。圖像處理機對聲納圖像進行在線處理，并實時輸出水下目標的位置信息給控制單元?？刂茊卧鶕履繕说奈恢眯畔?，進行任務重規劃，水下自主航行器根據重規劃得到的航路航行，向目標導引抵近。

技術領域

本發明涉及水下自主航行器控制技術領域，具體涉及一種水下自主航行器目標導引抵近控制方法及系統。

背景技術

水下自主航行器在水下執行任務時，與岸上操控臺的通信往往是通過水聲通信來實現，而水聲通信數據量小，無法傳輸圖像信息，且大多數自主航行器不具備在線識別功能，一般是通過聲納采集并存儲數據，待航行器回收后，通過人工干預，確認疑似目標后再次下水執行相應任務，操作繁瑣，花費時間長。

為此，需提升航行器在線識別能力，發現疑似目標后進行任務重規劃，航行器自主抵近目標，進一步提高水下航行器智能化水平。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種水下自主航行器目標導引抵近控制方法及系統，能夠提升航行器在線識別能力，發現疑似目標后進行任務重規劃，確保水下航行器在水下自主路徑規劃和目標導引抵近功能。

為達到上述目的，本發明的技術方案用于實現水下自主航行器對水下目標的識別、處理及導引抵近，包括如下步驟：

步驟1、水下自主航行器在水下按照預先規劃的航路自主航行。

步驟2、前視聲納對水下自主航行器的航行區域進行探測，獲得聲納圖像。

步驟3、圖像處理機對聲納圖像進行在線處理，并實時輸出水下目標的位置信息給控制單元。

步驟4、控制單元根據水下目標的位置信息，進行任務重規劃，水下自主航行器根據重規劃得到的航路航行，向目標導引抵近。

進一步地，步驟1，水下自主航行器在水下按照預先規劃的航路自主航行，具體為：

利用航行器的推進裝置為水下自主航行器提供前進動力，利用舵機為水下自主航行器提供轉向和深度控制能力。

預先規劃多個路徑點組成航路，水下自主航行器沿預先規劃好的航路在路徑點間自主航行。

進一步地，步驟3，圖像處理機對聲納圖像進行在線處理，并實時輸出水下目標的位置信息給控制單元，具體為：

步驟301、前視聲納采集的聲納圖像輸入至圖像處理機。

步驟302、圖像處理機根據預先設置的識別模型，對聲納圖像進行目標識別，若聲納圖像中存在水下目標，則獲取聲納到水下目標的相對距離與夾角。

步驟303、控制單元從水下自主航行器的慣導中獲得水下自主航行器的位置信息與姿態信息，送入圖像處理機。

步驟304、圖像處理機根據水下自主航行器的位置信息、姿態信息以及聲納到目標的相對距離與夾角，計算水下目標的位置信息，送入控制單元。

進一步地，圖像處理機根據預先設置的識別模型，對聲納圖像進行目標識別，具體為：

步驟3021、構建卷積神經網絡模型，卷積神經網絡模型以聲納圖像作為輸入，以聲納圖像是否存在水下目標作為輸出。

步驟3022、獲取包含水下目標的聲納圖像作為訓練正樣本，以不包含水下目標的聲納圖像作為訓練負樣本，利用訓練樣本對所構建的卷積神經網絡模型進行學習和訓練，得到訓練好的卷積神經網絡模型。