[发明专利]一种适用于水下机器人的快速融合避障方法

摘要

本发明提供一种适用于水下机器人的快速融合避障方法，通过测距声呐的测距标准差与方差确定AUV的定位误差区域，根据定位误差区域获得声呐安装方向上的AUV的静态安全距离。根据不同方向上的实时速度分量与静态安全距离得到相应方向上的安全警戒距离阈值。将测距声呐测得的障碍物距离数据与该方向上的安全警戒距离进行判断，当障碍物距离大于安全警戒距离时，该方向上的声呐将以基础工作间隔进行轮询工作。当障碍物距离小于或等于安全警戒距离时，该方向上的声呐将按照动态声呐工作间隔方程的输出进行轮询工作。本发明提出的可使AUV在狭窄航道内快速准确的获得障碍物距离信息，对多传感器数据进行融合，实现快速融合避障，为AUV的安全作业提供保障。

主权项

1.一种适用于水下机器人的快速融合避障方法，其特征在于：在AUV的艏部、艉部、左舷、右舷分别设置有测距声纳，步骤如下：步骤一：根据所设置的测距声呐的测距标准差和方差以及AUV的实时艏向角确定定位误差区域；步骤二：根据定位误差区域确定AUV在不同方向上的静态安全距离；步骤三：根据得到的静态安全距离，结合静态安全距离修正系数、速度、速度‑距离修正系数建立安全警戒距离阈值方程；安全警戒距离阈值方程为：hi＝d·ai+vi·bi式中：hi为AUV在i方向上安全警戒距离阈值，d为静态安全距离，ai为i方向上的静态距离修正系数，vi为i方向上的速度，bi为i方向上的速度‑距离修正系数，i方向包括艏部、艉部、左舷、右舷的方向；步骤四：根据障碍物信息，速度信息及安全警戒距离阈值方程建立动态声呐工作间隔方程；步骤四中的动态声呐工作间隔方程为：式中：Δti为i方向上的声呐工作间隔，Δta为声呐基础工作间隔，h为安全距离触发因子，vi为i方向上的速度，mi为i方向上的速度‑工作间隔修正系数，si为i方向上声呐探测到的障碍物距离，ni为i方向上距离‑工作间隔修正系数；g(x)为外部接口函数；步骤五：根据输出的声呐工作间隔进行多声呐的动态加权轮询工作，通过基于速度插值的融合算法实现系统的短工作间隔数据输出；基于速度插值的融合算法实现系统的短工作间隔数据输出是指：给定短工作间隔信号工作总时间为th，长工作间隔信号工作总时间为tl，速度在其方向上的分量为vl，则其输出的基于速度插值的障碍物距离满足：sl＝sl`‑(th‑tl)·vl式中：sl为长工作间隔传感器插值得到的障碍物距离值，sl`为长工作间隔传感器上一次得到的障碍物距离值。