[发明专利]一种采用音符控制无人水下航行器的方法

说明书

本发明属于水下机器人控制领域，特别涉及一种采用音符控制无人水下航行器运动的方法。该方法包括以下步骤：按设定时间间隔采集音乐并去除噪声，获得乐音；对每四分之一拍的乐音进行频率采集，确定频率对应的基本音符及该频率相对于基准频率的比值（频率比）；7个基本音符构成音符集合，取该段乐音中出现次数最多的音符作为最强音符，并求所有最强音符的频率比的平均值，作为最强音符的强度；将最强音符映射为无人水下航行器的动作指令，并结合无人水下航行器相对于安全区域的状态对该动作指令进行确认或调整，由此实现采用音符对无人水下航行器的控制。本发明的优点在于：互动性、趣味性；远距离操控，操作简便；无需预存乐曲；适用范围广。

技术领域：

本发明属于水下机器人控制领域，特别涉及一种采用音符控制无人水下航行器运动的方法。

背景技术：

无人水下航行器作为一种水下机器人，在军事侦察、海洋环境监测、油田勘测等领域有着重要的作用。随着人民生活水平的提高，无人水下航行器也逐渐成为科普、文化娱乐等行业进行技术展示或娱乐互动的新型设备和载体。无人水下航行器以机器鱼、水下演出道具等形式作为科普活动和文娱演出的主要角色，可融合科技元素与艺术手段，能实现新颖的教育、展示及娱乐效果。无人水下航行器的操控受其机动性的限制，本身较为复杂，需要专业人员操作。目前的无人水下航行器在文娱表演及科普展示过程中一般都是通过电子设备进行操控，现场通过音乐营造氛围，因此存在的问题是，无人水下航行器一般按预设轨迹航行，缺乏与体验者的交互；另外，由于航行轨迹相对固定，且按一定周期重复运行，演示缺乏趣味性。上述问题制约着无人水下航行器在新领域的应用和拓展。

综上所述，作为科普活动和文娱演出角色的智能化、可自然交互的无人水下航行器，成为人们的迫切需求。

发明内容

本发明针对目前无人水下航行器在科普、文娱演出过程中存在的互动体验差、演出缺乏趣味性等问题，提供一种采用音符控制无人水下航行器的方法，通过实时采集音乐中的基本音符，处理后映射为无人水下航行器的控制指令，通过演奏或播放音乐实现对水下航行器的运动控制。

为达到本发明的目的，本发明提供一种采用音符控制无人水下航行器的方法，包括以下步骤：一、以包含N个节拍的时长为时间间隔，对当前时段的音乐进行声音采集，去除噪音后形成一段乐音；

二、分析每四分之一拍时间片段内乐音的频率，确定该频率对应的音符，以低音的频率为基准频率，中音、高音的频率分别为低音频率的2倍和4倍,采集到的音符的频率相对于基准频率的比值，即频率比,将采集到的每个音符及其频率比组成元组，这些元组构成乐音集合；

三、统计各音符出现的次数，确定最强音符，所述最强音符是出现次数最多的音符，在各音符出现次数相等时，随机取其中一个音符作为最强音符；

四、查找乐音集合中所有含最强音符的元组，再将这些元组组成最强乐音集合，求最强乐音集合中所有元组的频率比的平均值，得到最强音符的强度；

五、音符集合中的元素与无人水下航行器动作指令集合中的元素一一对应；

六、动作指令集合中的元素与特定区域运动状态集合中的元素对应。

进一步的，上述步骤六中，无人水下航行器运动的动作指令集合中的元素包括上浮、下潜、左转、右转、加速、减速和推进器停转。

进一步的，上述步骤六中，无人水下航行器在特定区域运动状态集合中的元素包括正常航行、速度到达上限、到达水域上边界、到达水域下边界和到达水域侧边界。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明将音乐与水下无人航行器的运动结合，水下无人航行器实时响应音乐的变化，可提高无人水下航行器在科普、文娱等场景中的互动性、趣味性。