[发明专利]一种基于图像的无人艇回收方法及系统

说明书

本发明属于无人艇回收技术领域，并具体公开了一种基于图像的无人艇回收方法及系统，其首先测量待回收的无人艇与母船的距离，并判断测量的距离是否在预设的距离范围内，当测量距离在预设距离范围内时点亮无人艇和母船上的指示物，并利用无人艇和母船上各自的视觉成像单元实时拍摄对方指示物的图像；处理实时拍摄的母船及无人艇上指示物的图像得到实时航向角信息、实时距离信息和实时偏向角信息；利用实时航向角信息、实时偏向角信息和实时距离信息实时控制无人艇的航向及航速，使其运动至指定位置，以此实现无人艇的回收。本发明可实现无人艇的智能、自动化、高效、稳定、安全的回收。

技术领域

本发明属于无人艇回收技术领域，更具体地，涉及一种基于图像的无人艇回收方法及系统。

背景技术

在进行远海科研、探索任务时，无人艇常常面临从母船上布放而非从船坞中布放的情况，并且在无人艇完成作业任务后需实现回收。所谓无人艇回收，一般而言是指将无人艇回收至母船的艉滑道中。

目前通常采用悬臂装置对无人艇进行吊放实现布放与回收，如中国专利CN108482587B公开了一种无人艇回收布放系统，包括设置在母船上的悬吊装置、设置在无人艇上的预固定装置和自锁连接装置。上述技术在无人艇回收过程中常常存在以下几种问题：对海面环境要求高，有风浪时容易出现无人艇难以着钩的现象；安全系数低，海面的风浪容易造成母船船身与无人艇的磕碰；整个回收过程耗时过长；难以自动化，需要很多人手同时参与回收过程；耗能较大，无论是液压驱动还是电力驱动的吊臂想要将无人艇吊回母船都需要供给很大的能量。

又如中国专利CN110427030A公开了一种基于Tiny-YOLOship目标检测算法的无人艇自主对接回收方法，其基于Tiny-YOLOship目标检测算法得出了无人艇和回收托架的转向角度，以转向角度为控制信号，有效协助无人艇和回收托架保持对中。上述技术仍然存在如下问题：缺少一些较为重要的姿态信息，例如距离和偏向角，其中距离决定了无人艇是否减速进入冲坡阶段，而偏向角和距离相结合可以计算无人艇相对于母船的位置，进行无人艇的集群控制，所以抛弃这些信息，仅以无人艇的航向角为导向实现无人艇回收很难应用在母船回收系统上。

针对以上问题，本领域亟待研究一种方便、准确、快捷的回收方法，以实现母船回收系统中无人艇的自主化回收。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于图像的无人艇回收方法及系统，其利用无人艇与母船各自的图像信息获得航向角、偏向角和距离信息，并基于上述信息实现无人艇的航行控制，可实现无人艇的方便、准确、快捷、智能回收。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种基于图像的无人艇回收方法，其包括如下步骤：

S1测量待回收的无人艇与母船的距离；

S2判断测量的距离是否在预设的距离范围内，若是，则点亮无人艇和母船上的指示物，并利用无人艇上的视觉成像单元实时拍摄母船上指示物的图像，利用母船上的视觉成像单元实时拍摄无人艇上指示物的图像；若否，则使无人艇向母船靠近，当测量的距离到达预设的距离范围内时点亮无人艇和母船上的指示物，并利用无人艇上的视觉成像单元实时拍摄母船上指示物的图像，利用母船上的视觉成像单元实时拍摄无人艇上指示物的图像；

S3处理实时拍摄的母船上指示物的图像得到无人艇的实时航向角信息，处理实时拍摄的无人艇上指示物的图像得到无人艇与母船之间的实时距离信息和实时偏向角信息；

S4利用所述实时航向角信息、实时偏向角信息和实时距离信息实时控制所述无人艇的航向及航速，使其运动至指定位置，以此实现无人艇的回收。

作为进一步优选的，步骤S1中，采用GPS测量母船与无人艇的距离。

作为进一步优选的，所述实时航向角信息采用如下公式计算：