一种基于两栖平台的自主登岸装置及方法

1.本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种基于两栖平台的自主登岸装置及方法。


背景技术：

2.两栖无人平台是一种由陆地行走系统与水上推进系统组成的特种车辆，其重要特性是可跨水域、陆地行驶，通常应用于救援、娱乐、军事等领域。但在水陆交界处存在水、硬质土壤、软质土壤等不同介质的融合。该区域除了地形复杂可变，水质还较为浑浊，难以对水下的岸滩地形进行准确检测，这些都给两栖平台的登岸造成了困难。
3.目前，常用的登岸方法主要有两种，其中一种为：人工遥控登岸。现有的多数两栖平台均为有人平台和遥控无人平台，其登岸的方案是由人工进行，依赖人的感知、经验与操控，判断哪里登岸、如何登岸。该登岸方案的缺点在于：1.人的感知、经验、操控都存在着较大的延迟和不确定性，登岸的效率低；2.通信受限时，人工遥控的方式无法进行；3.培养遥控人员的成本高。另外一种登岸方案为：直接冲滩。该方案往往需要人工对登岸地点进行预判，只是操控上采用直接冲滩的方式，两栖平台不考虑水下岸滩的情形，对地形有较为严苛的要求。该登岸方案的缺点在于：1.需人工预判甚至预先测试勘探地形，虽然冲滩速度高，但前期预判的效率低，使整个流程效率低；2.人工预判的不确定性大，直接冲滩可能导致机身的淤陷甚至损伤。亟需一种适用于水下岸滩地形未知情形的两栖平台的自主登岸方案。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种基于两栖平台的自主登岸装置及方法，能够在水下岸滩地形未知情形下实现快速、安全上岸。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种基于两栖平台的自主登岸装置，所述装置包括：
7.传感器组件，用于获取两栖平台自主登岸的数据信息；
8.支撑组件，设置在所述两栖平台的车顶上方，用于调整所述传感器组件的姿态；
9.控制组件，设置在所述两栖平台的内部，分别与所述支撑组件和所述传感器组件连接，用于根据所述传感器组件获取的数据信息生成运动控制指令，并将所述运动控制指令发送给所述两栖平台的控制系统，所述控制系统根据所述运动控制指令控制所述两栖平台自主登岸。
10.可选地，所述传感器组件包括航海雷达、相机、激光雷达、组合导航仪、浸水传感器和接触开关；所述浸水传感器和所述接触开关均设置在所述两栖平台的底部；所述航海雷达、所述相机和所述激光雷达均设置在所述支撑组件上；
11.所述航海雷达用于获取所述两栖平台自主登岸的岸滩轮廓；
12.所述相机用于获取所述两栖平台自主登岸的岸滩图像；
13.所述激光雷达用于探测所述两栖平台自主登岸的岸滩几何特征；
14.所述组合导航仪用于获取所述两栖平台自主登岸的位姿数据；
15.所述浸水传感器用于获取所述两栖平台底部与水面的位置关系；所述与水面的位置关系包括脱离水面和未脱离水面；
16.所述接触开关用于获取所述两栖平台底部与地面的位置关系；所述两栖平台底部与地面的位置关系包括触地和未触地。
17.可选地，所述控制组件包括：
18.中央网关，与所述传感器组件连接，用于传输所述传感器组件采集的数据信息；
19.工控机，与所述中央网关连接，用于根据所述数据信息生成运动控制指令并将所述运动控制指令发送给两栖平台的控制系统。
20.可选地，所述支撑组件包括升降杆和可调支座；所述升降杆垂直固定在所述两栖平台的车顶上方；所述可调支座垂直固定在所述升降杆上；所述航海雷达设置在所述升降杆上；所述相机和所述激光雷达均设置在所述可调支座上。
21.一种基于两栖平台的自主登岸方法，所述方法应用于上述装置，所述方法包括：
22.设定目标位置并设定第一距离阈值和第二距离阈值；
23.确定所述两栖平台的位置与从电子海图中获取的初始岸滩轮廓的交点之间的距离；所述初始岸滩轮廓的交点为所述两栖平台的位置和所述目标位置所在的直线与所述初始岸滩轮廓相交的点；；
24.当所述距离大于所述第一距离阈值时，则根据航海雷达输出的岸滩轮廓数据，获取电子海图中的障碍信息；
25.根据所述障碍信息和所述目标位置，生成第一行驶路径，并更新所述距离；
26.当所述距离小于等于所述第一距离阈值且大于所述第二距离阈值时，则根据相机输出的岸滩图像，确定岸滩类型；
27.根据激光雷达输出的岸滩几何特征，建立高程图，确定岸滩地形；
28.根据所述岸滩类型和所述岸滩地形，生成第二行驶路径，并更新所述距离；
29.当所述距离小于等于所述第二距离阈值时，则根据接触开关输出的两栖平台底部与地面的位置关系和浸水传感器输出的两栖平台底部与水面的位置关系，确定成功登陆目标位置。
30.可选地，所述根据所述障碍信息和所述目标位置，生成第一行驶路径，并更新所述距离，具体包括：
31.根据所述障碍信息和所述目标位置，得到二维占据栅格图；
32.根据所述二维占据栅格图，采用a*算法，得到路径规划结果；所述路径规划结果包括规划成功和规划不成功；
33.当路径规划结果为规划不成功时，则两栖平台沿岸滩轮廓行驶第一设定距离，更新所述障碍信息；
34.当路径规划结果为规划成功时，则得到第一行驶路径，并更新所述距离。
35.可选地，所述当所述距离小于等于所述第一距离阈值且大于所述第二距离阈值时，则根据相机输出的岸滩图像，确定岸滩类型，具体包括：
36.当所述距离小于等于所述第一距离阈值且大于所述第二距离阈值时，获取相机采集的数据；
37.根据所述相机采集的数据，应用目标检测yolov5算法识别岸滩类型；所述岸滩类型包括硬质岸滩、软质岸滩和礁石岸滩。
38.可选地，所述根据激光雷达输出的岸滩几何特征，建立高程图，确定岸滩地形，具体包括：
39.获取激光雷达输出的岸滩几何特征；
40.根据所述岸滩几何特征，对所述岸滩地形建立高程图，得到水上岸滩地形；
41.根据所述高程图，采用最小二乘法，以二次抛物面的形式对水下的岸滩地形进行拟合，得到水下岸滩地形；
42.根据所述水上岸滩地形和所述水下岸滩地形，确定岸滩地形。
43.可选地，所述根据所述岸滩类型和所述岸滩地形，生成第二行驶路径，并更新所述距离，具体包括：
44.剔除所述相机采集的数据中所述岸滩类型为礁石岸滩的数据，得到可通过岸滩类型数据；
45.根据所述可通过岸滩类型数据，对所述岸滩地形进行筛选，得到可通过岸滩地形；
46.根据所述可通过岸滩地形，采用a*算法，得到路径规划结果；所述路径规划结果包括规划成功和规划不成功；
47.当路径规划结果为规划不成功时，则两栖平台沿岸滩轮廓行驶第二设定距离，更新所述岸滩类型；
48.当路径规划结果为规划成功时，则得到第二行驶路径，并更新所述距离。
49.可选地，所述当所述距离小于等于所述第二距离阈值时，则根据接触开关输出的两栖平台底部与地面的位置关系和浸水传感器输出的两栖平台底部与水面的位置关系，确定成功登陆目标位置，具体包括：
50.当所述距离小于等于所述第二距离阈值时，获取接触开关输出的两栖平台底部与地面的位置关系；所述两栖平台底部与地面的位置关系包括触地和未触地；
51.当所述两栖平台底部与地面的位置关系为触地时，所述两栖平台沿第二行驶路径行驶设定时间，获取组合导航仪输出的所述两栖平台的位姿数据；
52.跟据所述位姿数据，判断所述两栖平台位置是否升高；
53.若所述两栖平台位置升高，则获取浸水传感器输出的两栖平台底部与水面的位置关系；所述两栖平台底部与水面的位置关系包括脱离水面和未脱离水面；当所述两栖平台底部与水面的位置关系为脱离水面时，确定成功登陆目标位置。
54.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
55.本发明提供的基于两栖平台的自主登岸装置，包括：传感器组件，用于获取两栖平台自主登岸的数据信息；支撑组件，设置在两栖平台的车顶上方，用于调整传感器组件的姿态；控制组件，设置在两栖平台的内部，分别与支撑组件和传感器组件连接，用于根据传感器组件获取的数据信息生成运动控制指令，并将运动控制指令发送给两栖平台的控制系统，控制系统根据运动控制指令控制两栖平台自主登岸。本发明通过传感器组件实时采集的数据，实时更新两栖平台的行驶路径，并根据行驶路径生成运动控制指令，将运动控制指令发送给两栖平台的控制系统，使得两栖平台根据运动控制指令进行自主登岸。
附图说明
56.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
57.图1为本发明提供的基于两栖平台的自主登岸装置示意图；
58.图2为本发明提供的基于两栖平台的自主登岸方法流程图；
59.图3为本发明提供的基于两栖平台的自主登岸区域划分示意图；
60.图4为本发明提供的远岸区域示意图；
61.图5为本发明提供的远岸区域的登岸策略示意图；
62.图6为本发明提供的近岸区域水下岸滩地形未知示意图；
63.图7为本发明提供的近岸区域估计水下岸滩地形示意图；
64.图8为本发明提供的近岸区域的登岸策略示意图；
65.图9为本发明提供的靠岸区域接触判断示意图；
66.图10为本发明提供的靠岸区域触发开关示意图；
67.图11为本发明提供的靠岸区域的登岸策略示意图；
68.图12为本发明提供的登岸区域示意图；
69.图13为本发明提供的登岸区域的登岸策略示意图；
70.图14为本发明提供的基于两栖平台的自主登岸系统状态机设计示意图。
71.符号说明：
72.天线—1，水上推进系统—2，浸水传感器—3，陆地行走系统—4，航海雷达—5，相机—6，激光雷达—7，可调支座—8，升降杆—9，组合导航仪—10，接触开关—11，中央网关—12，工控机—13，整车控制器—14。
具体实施方式
73.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
74.本发明的目的是提供一种基于两栖平台的自主登岸装置及方法，能够在水下岸滩地形未知情形下实现快速、安全上岸。
75.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
76.本发明提出了一种针对两栖无人平台的自主登岸方法及装置，特别地，可适用于水下岸滩地形未知的情形。方案包括硬件系统部署、不同情形下的登岸策略以及登岸系统状态机设计。本发明旨在解决无人两栖平台的自主登陆问题。无人两栖平台由陆地行走系统4与水上推进系统2组成，在陆地与水上的行驶已有较多成熟方案。但在水陆交界处的环境复杂，且水下的岸滩地形难以探知，两栖平台的自主登岸技术仍是空白。
77.两栖平台底盘包括机身、水上推进系统2、陆地行走系统4、整车控制器14、天线1及
其它底盘相关零部件。两栖平台的具体形式可为两栖车辆、两栖机器人。水上推进系统2的具体形式可为螺旋桨式、喷泵式、划桨式。陆地行走系统4的具体形式可为平履带式、三角履带式、轮式、腿足式。其中，整车控制器14为两栖平台的控制系统中的控制部件。
78.如图1所示，本发明提供的一种基于两栖平台的自主登岸装置，所述装置包括：
79.传感器组件，包括航海雷达5、相机6、激光雷达7、组合导航仪10、浸水传感器3和接触开关11，用于获取两栖平台自主登岸的数据信息；组合导航仪10固定安装于两栖平台的机身内部。所述浸水传感器3和所述接触开关11均设置在所述两栖平台的底部；进一步的，浸水传感器3安装于两栖平台底盘的机身后方。接触开关11安装于两栖平台底盘的机身的前方，为保证接触判断的可靠性，同时安装多个接触开关11。
80.支撑组件，设置在所述两栖平台的车顶上方，用于调整传感器组件的姿态；所述航海雷达5、所述相机6和所述激光雷达7均设置在所述支撑组件上。
81.控制组件，设置在所述两栖平台的内部，分别与所述支撑组件和所述传感器组件连接，用于根据所述传感器组件获取的数据信息生成运动控制指令，并将所述运动控制指令发送给所述两栖平台的控制系统，所述控制系统根据所述运动控制指令控制所述两栖平台自主登岸。具体的，工控机13以传感数据提供的信息生成运动控制指令，发送至整车控制器14。整车控制器14将上层控制指令转化为底层控制指令，发送至水上推进系统2与陆地行走系统4，水上推进系统2与陆地行走系统4执行指令并反馈状态。
82.具体的，传感器组件中的所述航海雷达5用于获取所述两栖平台自主登岸的岸滩轮廓；所述相机6用于获取所述两栖平台自主登岸的岸滩图像；所述激光雷达7用于探测两栖平台自主登岸的岸滩几何特征；所述组合导航仪10用于获取所述两栖平台自主登岸的位姿数据；所述浸水传感器3用于获取所述两栖平台底部与水面的位置关系；所述与水面的位置关系包括脱离水面和未脱离水面；所述接触开关11用于获取所述两栖平台底部与地面的位置关系；所述与地面的位置关系包括触地和未触地。
83.其中，所述控制组件包括：
84.中央网关12，与所述传感器组件连接，用于传输所述传感器组件采集的数据信息。
85.工控机13，与所述中央网关12连接，用于根据所述原始传感器数据生成运动控制指令并将所述运动控制指令发送给两栖平台的控制系统。
86.此外，所述支撑组件包括升降杆9和可调支座8；所述升降杆9垂直固定在所述两栖平台的车顶上方；所述可调支座8垂直固定在所述升降杆9上；所述航海雷达5设置在所述升降杆9上；所述相机6和所述激光雷达7均设置在所述可调支座8上；并且，相机6与激光雷达7固连并一同安装于可调支座8的运动件上。进一步的，升降杆9安装于两栖平台底盘的机身上平面，可调支座8安装在升降杆9的运动件上。升降杆9可执行上下移动运动指令，可调支座8可执行俯仰转动运动指令，两者驱动形式均为电动。该设计可使用户根据需求调整支架上的传感器的姿态。
87.如图2所示，基于上述自主登岸装置本发明提供了一种基于两栖平台的自主登岸方法，所述方法包括：
88.步骤s1：设定目标位置并设定第一距离阈值和第二距离阈值。
89.步骤s2：确定所述两栖平台的位置与从电子海图中获取的初始岸滩轮廓的交点之间的距离；所述初始岸滩轮廓的交点为所述两栖平台的位置和所述目标位置所在的直线与
所述初始岸滩轮廓相交的点；具体的，根据该距离、第一距离阈值、第二距离阈值、接触开关和浸水传感器检测到的数据，确定登岸区域；登岸区域包括远岸区域、近岸区域、靠岸区域和登岸区域；如图3所示。
90.s2具体包括：
91.步骤s21：设定目标位置并设定距离阈值d1、d2。
92.步骤s22：确定所述两栖平台的位置与所述目标位置的连线与初始岸滩轮廓的交点。所述初始岸滩轮廓从电子海图中读取。
93.步骤s23：确定所述两栖平台的位置与所述交点的距离。
94.步骤s24：当所述距离大于d2时，判定所述两栖平台处于远岸区域。
95.当所述距离小于等于d2且大于d1时，判定所述两栖平台处于近岸区域。
96.当所述距离小于等于d1，且陆地行走系统、接触开关均未接触地面时，判定所述两栖平台处于靠岸区域。
97.当所述距离小于等于d1，且所述陆地行走系统或接触开关有一个接触到地面，同时浸水传感器在水中，判定所述两栖平台处于登岸区域。
98.步骤s3：当所述距离大于所述第一距离阈值时，则根据航海雷达输出的岸滩轮廓数据，获取电子海图中的障碍信息。
99.步骤s4：根据所述障碍信息和所述目标位置，生成第一行驶路径，并更新所述距离。
100.s4具体包括：
101.步骤s41：根据所述障碍信息和所述目标位置，得到二维占据栅格图。
102.步骤s42：根据所述二维占据栅格图，采用a*算法，得到路径规划结果。所述路径规划结果包括规划成功和规划不成功。
103.步骤s43：当路径规划结果为规划不成功时，则两栖平台沿岸滩轮廓行驶第一设定距离，更新所述障碍信息。
104.步骤s44：当路径规划结果为规划成功时，则得到第一行驶路径，并更新所述距离。
105.步骤s5：当所述距离小于等于所述第一距离阈值且大于所述第二距离阈值时，则根据相机输出的岸滩图像，确定岸滩类型。
106.s5具体包括：
107.步骤s51：当所述距离小于等于所述第一距离阈值且大于所述第二距离阈值时，获取相机采集的数据。
108.步骤s52：根据所述相机采集的数据，应用目标检测yolov5算法识别岸滩类型；所述岸滩类型包括硬质岸滩、软质岸滩和礁石岸滩。
109.步骤s6：根据激光雷达输出的岸滩几何特征，建立高程图，确定岸滩地形。
110.s6具体包括：
111.步骤s61：获取激光雷达输出的岸滩几何特征。
112.步骤s62：根据所述岸滩几何特征，对水上岸滩地形建立高程图，得到水上岸滩地形。
113.步骤s63：根据所述高程图，采用最小二乘法，以二次抛物面的形式对水下的岸滩地形进行拟合，得到水下岸滩地形。
114.步骤s64：根据所述水上岸滩地形和所述水下岸滩地形，确定岸滩地形。
115.步骤s7：根据所述岸滩类型和所述岸滩地形，生成第二行驶路径，并更新所述距离。
116.s7具体包括：
117.步骤s71：剔除所述相机采集的数据中所述岸滩类型为礁石岸滩的数据，得到可通过岸滩类型数据。
118.步骤s72：根据所述可通过岸滩类型数据，对所述岸滩地形进行筛选，得到可通过岸滩地形。
119.步骤s73：根据所述可通过岸滩地形，采用a*算法，得到路径规划结果；所述路径规划结果包括规划成功和规划不成功。
120.步骤s74：当路径规划结果为规划不成功时，则两栖平台沿岸滩轮廓行驶第二设定距离，更新所述岸滩类型。
121.步骤s75：当路径规划结果为规划成功时，则得到第二行驶路径，并更新所述距离。
122.步骤s8：当所述距离小于等于所述第二距离阈值时，则根据接触开关输出的两栖平台底部与地面的位置关系和浸水传感器浸水传感器输出的两栖平台底部与水面的位置关系，确定成功登陆目标位置。
123.s8具体包括：
124.步骤s81：当所述距离小于等于所述第二距离阈值时，获取接触开关输出的两栖平台底部与地面的位置关系；所述两栖平台底部与地面的位置关系包括触地和未触地。
125.步骤s82：当所述两栖平台底部与地面的位置关系为触地时，所述两栖平台沿第二行驶路径行驶设定时间，获取组合导航仪输出的所述两栖平台的位姿数据。
126.步骤s83：跟据所述位姿数据，判断所述两栖平台位置是否升高。
127.步骤s84：若所述两栖平台位置升高，则获取浸水传感器输出的两栖平台底部与水面的位置关系；所述两栖平台底部与水面的位置关系包括脱离水面和未脱离水面；当所述两栖平台底部与水面的位置关系为脱离水面时，确定成功登陆目标位置。
128.作为本实施例的一种具体实施方式，本发明提供的基于两栖平台的自主登岸方法的原理如下所示：
129.当两栖平台位于远岸区域时，如图4所示，登岸过程中，当两栖平台离岸距离较远时，此时认为两栖平台处于远岸区域，此时岸滩在水下的地形是未知的。具体的，第一距离阈值为200米，主要采用精度较差但感知范围远的航海雷达进行探测，描绘出岸滩轮廓。为远岸区域下的登岸策略提供依据。
130.如图5所示，当开始执行远岸区域下的登岸策略时，首先读取目标位置。如果任务中断或者当前定位不在远岸区域，则结束进程。否则进行下一步，即读取航海雷达输出的岸滩轮廓数据，读取电子海图中标记的障碍、障碍区信息，结合上述用户给定目标位置等几何信息叠加形成二维占据栅格图，采用a*算法粗略生成行驶路径。若规划成功，则跟随该路径行驶并进入循环。若规划失败，且失败次数小于等于设定规划次数；具体的，设定规划次数为5次，则向右沿岸滩轮廓方向行驶第一设定距离后重新进入程序循环；具体的，第一设定距离为500m。若失败次数过大，则上报错误后结束进程。该策略可实现在远岸区域沿岸探索登岸地点。
131.当两栖平台位于近岸区域时，如图6和图7所示；具体的，第二距离阈值为10米；到达了相机和激光雷达的感知范围内，认为两栖平台处于近岸区域。此时主要使用相机识别岸滩类型，使用激光雷达构建岸滩地形，由此给近岸区域的登岸策略提供依据。
132.如图8所示，当开始执行远岸区域下的登岸策略时，首先读取目标位置。如果任务中断或者当前定位不在近岸区域，则结束进程。否则进行下一步，即初始化计数器counter为0。利用相机数据，采用目标检测yolov5算法对岸滩的类型进行识别，可获得多处岸滩的类型及其位置。此处可将岸滩类型分为三类进行识别，分别是硬质岸滩、软质岸滩、礁石岸滩。其中硬质岸滩的可通过性最大，其次是软质岸滩，礁石岸滩认为是不可通过的。将礁石岸滩类型对应的数据剔除，对剩余的数据进行排序。硬质岸滩类型对应的数据排前列，其次是软质岸滩类型对应的数据。同类型岸滩对应的数据以到两栖平台的距离为依据进行排序，距离越近越在前列。经过排序后可形成登岸点列表l。列表l中的每一项数据l[i]代表一个登岸点位置。如果列表l为空列表，则让两栖平台向右沿岸滩轮廓方向行驶第一设定距离；具体的，第一设定距离为50m，将计数器counter的值加1。如果counter值不超过5，则继续回到岸滩类型目标检测步骤，如果counter的值超过5，则结束进程。上述做法可以在找不到登岸点的情况下沿岸滩继续探索。如果列表l不为空，则对其进行遍历。遍历过程中采用激光雷达依次对列表l中的登岸点位置附近区域的岸滩进行高程图的建立。由于水下的岸滩地形不能通过激光雷达直接获取，这里采取最小二乘法，利用已经获取的水上的岸滩三维点云数据，以二次抛物面的形式对水下的岸滩地形进行拟合。水上和水下的岸滩地形可合并为完整的岸滩地形。在该地形下，采用a*算法进行路径规划。如果规划成功，则跟随改路径行驶，并进入大循环以实时更新路径。如果规划不成功，则对列表l中的下一个登岸点以上述方案进行规划。若列表l中所有的登岸点都规划不成功，则退回至向右沿岸滩轮廓方向行驶第一设定距离，重新回到相机目标检测的循环中。该策略让两栖平台在近岸区域内沿岸探索登岸点并接近登岸点。
[0133]
当两栖平台位于靠岸区域时，如图9和图10所示；此时，陆地行走系统未触地，同时接触开关未触发，认为两栖平台处于靠岸区域。其中，陆地行走系统的地面接触情况可通过外加压力传感器或使用内部驱动电机电流、液压缸油压等进行判断。
[0134]
如图11所示，当开始执行靠岸区域下的登岸策略时，首先读取目标位置。如果任务中断或者当前定位不在靠岸区域，则结束进程，否则进行下一步。在靠岸区域时，将会进入航海雷达、激光雷达、相机的盲区，此时需要依赖进入靠岸区域前的路径进行跟随。适当降低速度，跟随该路径靠近目标点，直到任务中断或者定位不在靠岸区域；当所述两栖平台处于靠岸区域时，则减速接近目标位置。
[0135]
当两栖平台位于登岸区域时，如图12所示，登岸过程中，当两栖平台的陆地行走系统已与岸滩进行接触或接触开关触发，同时浸水传感器在水中，则认为两栖平台处于登岸区域。此时岸滩部分已进入航海雷达、激光雷达、相机的盲区，需要依赖接触开关、陆地行走系统触地判断、浸水传感器来为登岸策略提供依据。
[0136]
如图13所示，当开始执行登岸区域下的登岸策略时，首先读取目标位置。如果任务中断或者当前定位不在登岸区域，则结束进程，否则进行下一步，即判断接触开关是否触发，一旦触发，则认为该处不可通过，结束进程。若接触开关没有触发，则判断陆地行走系统是否触地，若没有触地，则说明已不在登岸区域，结束进程。若触地，则跟随进入登岸区域前
的路径靠近目标点行驶，且持续运转设定时间；具体的，设定时间为2s，随后判断两栖平台的位置是否有上升，若没有上升，则认为该处不可通过，结束进程。若有上升，则继续判断浸水传感器是否脱离水面。若没有脱离，则继续进入循环。若脱离水面，则说明登岸成功，反馈登岸成功的状态，然后结束进程。
[0137]
作为本实施例的一种具体实施方式，各种情形下的登岸策略可组成登岸系统的状态机，以此状态机实现从远岸区域到近岸区域、靠岸区域、登岸区域，再到成功上岸的一系列策略。系统的状态分为待机、远岸、近岸、靠岸、登岸、上岸、返航以及异常。当上层指令要求切换至登岸模式(即让登岸系统开始工作)时，进入待机状态。如图14所示，本发明提供的基于两栖平台的自主登岸装置的具体工作过程如下所示：
[0138]
进入待机状态时，首先进行自检与初始化。若检测出系统故障，则跳转至异常状态。正常情况下等待指令，若有登岸指令，则离开待机状态。离开时需对该跳转的状态进行确认。当前定位在远岸区域时跳转至远岸状态，当前定位在近岸区域时跳转至近岸状态，当前定位在靠岸区域时跳转至靠岸状态，当前定位在登岸区域时跳转至登岸状态，当前定位已在岸上时跳转至上岸状态。若有返航指令，则跳转至返航状态。
[0139]
进入远岸状态时，首先应当行驶至远岸区域。若本来就在远岸区域，则进行下一步动作，即以前述远岸区域下的登岸策略中的方案，沿岸探索岸滩轮廓，寻找登岸地点。若能找到登岸地点，则规划路径并驶向该地点，在到达近岸区域时跳转至近岸状态。若不能找到，则跳转至异常状态。若收到任务中断信号，则跳转至待机状态。
[0140]
进入近岸状态时，首先应当行驶至近岸区域。若本来就在近岸区域，则进行下一步动作，即以前述近岸区域下的登岸策略(基于岸滩类别)和近岸区域下的登岸策略(基于岸滩地形)中的方案，沿岸探测岸滩类型并估计岸滩形状。若能够找到登岸地点，则规划动作并接近岸滩。在到达靠岸区域时，跳转至靠岸状态。若不能找到，则跳转至远岸状态。若收到任务中断信号，则跳转至待机状态。
[0141]
进入靠岸状态时，首先应当行驶至靠岸区域。若本来就在靠岸区域，则进行下一步动作，即以前述靠岸区域下的登岸策略(尚未与岸滩接触)与靠岸区域下的登岸策略(接触开关触发)中的方案，沿岸判断岸滩接触情况，以此判断可通过性。若判断能够通过，则执行靠岸动作。在到达登岸区域时，跳转至登岸状态。若不能通过，则跳转至近岸状态。若收到任务中断信号，则跳转至待机状态。
[0142]
进入登岸状态时，首先应当行驶至登岸区域。若本来就在登岸区域，则进行下一步动作，即以前述登岸区域下的登岸策略中的方案，检测接触与浸水情况。若判断能够通过，则执行登岸动作。在成功上岸时，跳转至上岸状态。若不能通过，则跳转至靠岸状态。若收到任务中断信号，则跳转至待机状态。
[0143]
进入上岸状态时，将等待进一步指令。若无进一步指令，则跳转至待机状态。若收到切换至陆地模式指令，则退出整个登岸系统。离开上岸状态时，执行排水动作。
[0144]
进入异常状态时，首先进行故障诊断，判断当前是系统故障还是任务无法执行。然后进行故障处理动作。异常处理完成后，跳转至待机状态。
[0145]
本发明提供的基于两栖平台的自主登岸装置及方法，与现有技术相比，具有以下优势：
[0146]
(1)所述一整套面向未知水下岸滩地形的两栖平台自主登岸方案，包括硬件部署
方案、感知区域调节方案、远岸区域下的登岸策略、近岸区域下的登岸策略(基于岸滩类别)、近岸区域下的登岸策略(基于岸滩地形)、靠岸区域下的登岸策略(尚未与岸滩接触)、靠岸区域下的登岸策略(接触开关触发)、登岸区域下的登岸策略、登岸系统状态机设计。
[0147]
(2)所述两栖平台为水上推进系统与陆地行走系统组成的运动平台，其具体形式可为两栖车辆或两栖机器人。其中水上推进系统的具体形式可为螺旋桨式、喷泵式、划桨式。陆地行走系统的具体形式可为平履带式、三角履带式、轮式、腿足式。
[0148]
(3)所述登岸策略中，采用激光、视觉、触觉综合判断登岸点的思路。
[0149]
(4)所述远岸区域下的登岸策略中，结合航海雷达探测的岸滩轮廓与已知海图信息，生成粗略路径并实时更新路径，并做出相应动作的方案。
[0150]
(5)所述近岸区域下的登岸策略中，采用相机数据检测岸滩类型筛选登岸点，并做出相应动作的方案。
[0151]
(6)所述近岸区域下的登岸策略中，采用激光雷达数据绘制水上岸滩高程图并估计水下岸滩地形，形成岸滩可通过性依据，并做出相应动作的方案。
[0152]
(7)所述靠岸区域下的登岸策略中，通过陆地行走系统接触、接触开关接触的组合信息判断岸滩可通过性，并做出相应动作的方案。
[0153]
(8)所述登岸区域下的登岸策略中，通过陆地行走系统接触、接触开关接触、浸水传感器的组合信息判断岸滩可通过性与登岸成功，并做出相应动作的方案。
[0154]
(9)所述登岸系统状态机设计中，对状态的划分方式。包括待机、远岸、近岸、靠岸、登岸、上岸、返航以及异常这8种状态。
[0155]
(10)所述登岸系统状态机设计中，对状态的关联方式。包括各状态种的动作执行、状态与状态间的跳转条件。
[0156]
因此，本发明提出一种面向未知水下岸滩地形的两栖平台自主登岸方案，考虑了水下岸滩地形未知的情况，利用多种传感器进行地形估计与接触的判定，并提出了相应的动作策略，提高了登岸安全性。
[0157]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0158]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。