[发明专利]一种基于连续线性和证据累加准则的水下障碍检测方法

说明书

本发明公开了一种基于连续线性和证据累加准则的水下障碍检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、将三台回声测距仪安装在海洋航行器艏部的最前方，沿中纵轴线的左、中、右布置，回声测距仪最大量程200米，距离分辨率1mm，相互间的安装夹角为10°，其自身的波束宽度也是10°，确保在100米重点探测区域回声测距仪的作用范围可重叠；步骤二、基于连续线性和证据累加准则，对水下障碍物进行检测。本发明的有益效果为：提供一种水下障碍物的检测方法，能够有效消除水声信号检测中的多途杂波噪声干扰和减小虚警误报概率，提供可靠的障碍物判断与距离估计，提高海洋航行器在海洋复杂环境中的安全航行性能。

技术领域

本发明涉及一种基于连续线性和证据累加准则的水下障碍检测方法，属于海洋无人系统在复杂海洋环境下航行时的水下障碍物检测与安全避障技术领域。

背景技术

随着科学技术的进步，运载工具平台的无人化正在成为趋势；而海上无人系统，包括水面无人驾驶的无人船(USV)以及水下自治型的航行器(UUV)，可携带多种任务载荷，执行智能化巡逻与探测作业任务，近年来发展势头迅猛。随着各国对海洋战略的重视及海洋开发力度的加大，USV和UUV都将扮演越来越重要的角色，对人类水上工程应用、海洋军事活动及海洋开发利用等产生深远影响。

海上无人系统在海洋未知复杂环境下的运动过程中，可能存在不明、危险的障碍物。一旦发生碰撞，海上无人系统可能出现严重损坏事故，造成任务失败甚至有可能系统失事。因此，如何低成本而又准确有效快速探测未知而可能存在的障碍物，提前规划躲避障碍物的安全路线，从而保证海上无人系统的作业安全性是当前海上无人系统研制过程中亟待解决的主要技术难点之一。

在特殊的水下环境下，声波是迄今为止唯一可以进行远程信息传输的载体。这就决定了海上无人系统尤其是高速作业时，必须具有高效的声学探测手段。但是，由于水声信道具有水面波浪混响、海底多途反射及水中噪声干扰，障碍物检测很容易发生虚警、漏检或误报，一方面安全性得不到保障，另一方面也严重影响了海上无人系统的工作效率。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明的目的在于提出一种基于连续线性和证据累加准则的水下障碍检测方法，有效消除水声信号检测中的多途杂波噪声干扰和减小虚警误报概率，提供可靠的障碍物判断与距离估计，提高海洋航行器在海洋复杂环境中的安全航行性能。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种基于连续线性和证据累加准则的水下障碍检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将三台回声测距仪安装在海洋航行器艏部的最前方，沿中纵轴线的左、中、右布置，回声测距仪最大量程200米，距离分辨率1mm，相互间的安装夹角为10°，其自身的波束宽度也是10°，确保在100米重点探测区域回声测距仪的作用范围可重叠；

步骤二、基于连续线性和证据累加准则，对水下障碍物进行检测。

前述的一种基于连续线性和证据累加准则的水下障碍检测方法，其特征在于：所述步骤二中水下障碍物检测的具体方法为：

2-1、当回声测距仪反馈的障碍检测距离处于其工作范围内时，判断该检测数据是有效的，进行测距状态的时序更新；

2-2、如果障碍连续检测的数据序列尚不足15次样本，此时证据累加次数不足以做出充分判断，以链表的形式递进补充最新数据；

2-3、当长时间检测数据无效，则前期数据可能存在干扰，必须清除所有前期数据，重新开始数据更新；

2-4、当数据序列超过15次样本，保留最新的15次样本，之前的样本数据被淘汰，并计算最近5次的检测距离平均值；

2-5、然后，比较当前的检测距离与最近5次的检测距离平均值是否存在突变；