基于声呐点云识别的水下导航方法、系统、终端及介质与流程

本发明属于水下导航，涉及一种导航方法和系统，特别是涉及一种基于声呐点云识别的水下导航方法、系统、终端及介质。

背景技术：

1、近年来，rov(remoted operated vehicle)在水下检查领域的应用越来越广，比如桥墩检查、大坝检查和水下构筑物检查等。面对应用环境水质较好的情况，rov不配备专门的导航系统，直接使用水下高清摄像头进行人工导航和避障即可。对于浑浊水域的水下导航，普遍采用惯性导航和超短基线定位导航，但惯性导航误差随时间积累而增大，超短基线定位导航精度不足，且两种方式都需要额外布置设备，增加设备成本。

2、因此，如何提供一种基于声呐点云识别的水下导航方法、系统、终端及介质，以解决现有技术中惯性导航误差随时间积累而增大，超短基线定位导航精度不足，且需要额外布置设备，增加设备成本等缺陷，实已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于声呐点云识别的水下导航方法、系统、终端及介质，用于解决现有技术中惯性导航误差随时间积累而增大，超短基线定位导航精度不足，且需要额外布置设备，增加设备成本的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种基于声呐点云识别的水下导航方法，包括：建立水下待检测区域的三维直角坐标系；获取水下待检测区域的第一点云图像；所述第一点云图像由若干点云组成；待水下机器人进入所述水下待检测区域时，获取所述水下机器人所扫描到的第二点云图像；将所述第二点云图像于所述第一点云图像中进行识别匹配，以匹配到与所述第二点云图像对应的声呐图像位置信息；将该声呐图像位置信息与多个传感信息相结合来实时推算所述水下机器人的位置信息；根据实时推算的所述水下机器人的位置信息进行导航控制。

3、于本发明的一实施例中，获取水下待检测区域的第一点云图像的步骤包括：获取水下待检测区域的三维全景图像数据，并将所述三维全景图像数据转换为第一点云图像。

4、于本发明的一实施例中，获取所述水下机器人所扫描到的第二点云图像的步骤包括：获取所述水下机器人所扫描到的声呐图像数据，将所述声呐图像数据转换成第二点云图像。

5、于本发明的一实施例中，在获取所述水下机器人所扫描到的声呐图像数据的同时，所述水下导航方法还包括：从所述水下机器人所接收的声呐信号中提取声呐图像与所述水下机器人之间的距离信息。

6、于本发明的一实施例中，声呐图像数据于所述三维全景图像数据中的声呐图像位置信息包括声呐图像的横向坐标、声呐图像的纵向坐标及声呐图像的竖向坐标；多个传感信息包括：电子罗盘提供的水平平面内声呐水平角度信息和倾角传感器提供声呐的俯仰角度信息。

7、于本发明的一实施例中，所述水下机器人的位置信息包括水下机器人的横向坐标，纵向坐标及竖向坐标；将该声呐图像位置信息与多个传感信息相结合来实时推算所述水下机器人的位置信息的步骤包括：推算所述水下机器人的横向坐标；推算所述水下机器人的纵向坐标；及推算所述水下机器人的竖向坐标。

8、于本发明的一实施例中，所述水下机器人的横向坐标的推算方式为：所述水下机器人的纵向坐标的推算方式为：所述水下机器人的竖向坐标的推算方式为：其中，x0为声呐图像的横向坐标，y0为声呐图像的纵向坐标，z0为声呐图像的竖向坐标；l为声呐图像与所述水下机器人之间的距离信息；θ为电子罗盘提供的水平平面内声呐水平角度信息，为倾角传感器提供声呐的俯仰角度信息。

9、本发明另一方面提供一种基于声呐点云识别的水下导航系统，包括：坐标系建立模块，用于建立水下待检测区域的三维直角坐标系；第一图像获取模块，用于获取水下待检测区域的第一点云图像；所述第一点云图像由若干点云组成；第二图像获取模块，用于待水下机器人进入所述水下待检测区域时，获取所述水下机器人所扫描到的第二点云图像；匹配模块，用于将所述第二点云图像于所述第一点云图像中进行识别匹配，以匹配到声呐图像数据于所述三维全景图像数据中的声呐图像位置信息；推算模块，用于将该声呐图像位置信息与多个传感信息相结合来实时推算所述水下机器人的位置信息；控制模块，用于根据实时推算的所述水下机器人的位置信息进行导航控制。

10、本发明又一方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述基于声呐点云识别的水下导航方法。

11、本发明最后一方面提供一种基于声呐点云识别的水下导航终端，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述基于声呐点云识别的水下导航终端执行所述基于声呐点云识别的水下导航方法。

12、如上所述，本发明所述的声呐点云识别的水下导航方法、系统、终端及介质，具有以下有益效果：

13、第一，本发明利用机器人水下检查的多波束扫描声呐同步实现精准导航定位；

14、第二，本发明的实施无需增加导航设备，降低了设备成本。

技术特征：

1.一种基于声呐点云识别的水下导航方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于声呐点云识别的水下导航方法，其特征在于，获取水下待检测区域的第一点云图像的步骤包括：获取水下待检测区域的三维全景图像数据，并将所述三维全景图像数据转换为第一点云图像。

3.根据权利要求1所述的基于声呐点云识别的水下导航方法，其特征在于，获取所述水下机器人所扫描到的第二点云图像的步骤包括：获取所述水下机器人所扫描到的声呐图像数据，将所述声呐图像数据转换成第二点云图像。

4.根据权利要求3所述的基于声呐点云识别的水下导航方法，其特征在于，在获取所述水下机器人所扫描到的声呐图像数据的同时，所述水下导航方法还包括：从所述水下机器人所接收的声呐信号中提取声呐图像与所述水下机器人之间的距离信息。

5.根据权利要求4所述的基于声呐点云识别的水下导航方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的基于声呐点云识别的水下导航方法，其特征在于，所述水下机器人的位置信息包括水下机器人的横向坐标，纵向坐标及竖向坐标；将该声呐图像位置信息与多个传感信息相结合来实时推算所述水下机器人的位置信息的步骤包括：

7.根据权利要求6所述的基于声呐点云识别的水下导航方法，其特征在于，

8.一种基于声呐点云识别的水下导航系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述基于声呐点云识别的水下导航方法。

10.一种基于声呐点云识别的水下导航终端，其特征在于，包括：处理器及存储器；

技术总结
本发明提供一种基于声呐点云识别的水下导航方法、系统、终端及介质，方法包括：建立水下待检测区域的三维直角坐标系；获取水下待检测区域的第一点云图像；待水下机器人进入所述水下待检测区域时，获取所述水下机器人所扫描到的第二点云图像；将第二点云图像于所述第一点云图像中进行识别匹配，以匹配到与所述第二点云图像对应的声呐图像位置信息；将该声呐图像位置信息与多个传感信息相结合来实时推算所述水下机器人的位置信息；根据实时推算的所述水下机器人的位置信息进行导航控制。本发明利用机器人水下检查的多波束扫描声呐同步实现精准导航定位，且实施无需增加导航设备，降低了设备成本。

技术研发人员：冯利法,孙浈,管正刚,陈晓飞
受保护的技术使用者：国核电站运行服务技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1