本发明专利技术公开了一种应用于水下机器人的光学测距系统及方法，包括水下机器人本体，还包括：至少两个水下测距装置，间隔设置于水下机器人本体一侧表面上，用以实时获取水下待测物体的距离值数据以及相关倾角值数据；主控模块，设置于水下机器人本体内部，与至少两个水下测距装置通信连接，用以根据所述距离值数据和倾角值数据，计算并输出光学测距值；本发明专利技术通过红外测距器进行多束激光束投射测距，通过倾角检测器实时检测红外线测距器偏向角度，在检测时间内利用获取多组距离值和倾角值数据，并将距离值和倾角值数据通过主控模块进行融合分析后得出检测误差值，根据误差值对距离值进行自动校准，能够提高水下测量的精准度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人测距，尤其涉及一种应用于水下机器人的光学测距系统及方法。
技术介绍
1、自主式水下机器人(autonomous underwatervehicle，auv)作为一种水下作业关键设备，近年来在海洋研究、海底地形勘测、军事领域得到了广泛应用，是海洋开发探索的重要手段，在水利工程中具有十分重要的作用。然而，由于水下环境的复杂性，水下机器人在水下精确测距方面面临诸多挑战。
2、公开号为cn213745700u的中国专利公开了用于水下机器人的水下测距装置，水下测距装置通过安装架安装于水下机器人上，水下测距装置通过四组安装于防水外壳内部，且并位于不同方向的红外测距传感器进行水下测距，但是其测量结果仍受限于水下机器人的悬停稳定性，无法实现水下准确测距，故现有水下测距装置在面对水下环境中存在平流、湍流、内波等复杂水流情况时，由于现有水下机器人的光学测距系统不具备随水流波动的瞬态特征，导致点激光束投射方向之间的角度情况极其复杂，容易造成旋转角和俯仰角杂合的问题，无法确保后续测量数据精准。
3、基于此，本专利技术提供了一种应用于水下机器人的光学测距系统及方法，以解决现有技术中的上述问题。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种应用于水下机器人的光学测距系统及方法，用以解决现有技术中现有水下机器人的光学测距系统具有环境局限性，无法在复杂水下环境中完成精确测距的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，
3、第一方面，本专利技术提供了一种应用于水下机器人的光学测距系统，包括水下机器人本体，还包括：
4、至少两个水下测距装置，间隔设置于水下机器人本体一侧表面上，用以实时获取水下待测物体的距离值数据以及相关倾角值数据；
5、主控模块，与至少两个水下测距装置通信连接，用以根据所述距离值数据和倾角值数据，计算并输出光学测距值；
6、所述主控模块包括：
7、倾角计算单元，用以获取至少两个水下测距装置的倾角值数据，并分别计算对应水下测距装置的实际倾角值；
8、距离计算单元，用以获取至少两个水下测距装置的距离值数据，并分别计算对应水下测距装置的实际距离值；
9、系数计算单元，分别与倾角计算单元和距离计算单元电连接，用以计算并输出倾角检测器和红外测距器的相关系数；
10、误差计算单元，与系数计算单元电连接，用以系数计算单元输出的相关系统进行误差分析，并输出待校准值；
11、校准单元，与误差计算单元电连接，用以根据误差计算单元输出的待校准值和当前实际距离值进行校准，并校准完成后输出光学测距值。
12、可选的，所述水下测距装置包括倾角检测器和红外测距器；
13、所述红外测距器的输出端与距离计算单元的输入端通信连接，用以进行实时水下测距，并将获取的距离值数据发送至距离计算单元；
14、所述倾角检测器的输入端与红外测距器的输出端通信连接，倾角倾角检测器的输出端与倾角计算单元的输入端通信连接，用以实时检测红外测距器的倾角值，并将获取的倾角值数据发送至倾角计算单元。
15、可选的，所述实际倾角值的计算公式如下：
16、
17、式中，at为当前时刻t的倾角值，t0、tn分别为选取的时间段t的开始时刻与结束时刻，wat为at的权重系数；ai为第i个测量次数的实际倾角值；
18、所述实际距离值的计算公式如下：
19、
20、式中，lt为第i个测量次数中当前时刻t的距离值，t0、tn分别为选取的时间段t的开始时刻与结束时刻，wlt为lt的权重系数；li为第i个测量次数的实际距离值。
21、可选的，所述相关系数的计算公式如下：
22、
23、式中，a、b分别为不同倾角检测器检测的实际倾角值；分别为不同倾角检测器检测的实际倾角的均值；c、d分别为不同红外测距器检测的实际距离值；分别为不同红外测距器检测的实际距离的均值；x、y分别为倾角值计算的权重参数和距离值计算的权重系数。
24、可选的，所述主控模块还包括判断单元；所述判断单元的输入端与系数计算单元的输出端电连接，判断单元的输出端与误差计算单元的输入端电连接，用以根据预设阈值判断相关系数是否异常，若是，则判定倾角值数据和/或距离值数据为异常，并进行剔除处理。
25、可选的，所述水下测距装置还包括倾角转向架；
26、所述倾角转向架的顶端与红外测距器的底端活动连接，所述倾角转向架的底端活动安装在水下机器人本体表面；所述倾角检测器设置于红外测距器的上表面；
27、所述倾角转向架与倾角检测器通信连接，用以根据倾角检测器反馈信息，调节红外测距器倾斜角度。
28、可选的，所述主控模块设置于水下机器人本体内部；
29、所述水下机器人本体首端设置有水下图像采集设备，用以获取水下待测物体的图像数据；
30、所述水下机器人本体上设置有控制接口，所述控制接口分别与主控模块和水下图像采集设备电连接。
31、可选的，还包括漂浮监测装置，所述漂浮监测装置包括漂浮台、雷达应答器、供电电源、gps位置接收器和ip通讯网口；
32、所述漂浮台为中空结构，所述雷达应答器、供电电源、gps位置接收器均设置于漂浮台内部，所述ip通讯网口设置于漂浮台外表面；所述雷达应答器和gps位置接收器均与供电电源电连接；
33、所述ip通讯网口与控制接口通信连接，用以通过控制接口与水下机器人进行信息交互。
34、可选的，还包括工控主机，所述工控主机与ip通讯网口通信连接，用以通过ip通讯网口与水下机器人进行双向通信。
35、第二方面，本专利技术提供了一种应用于水下机器人的光学测距方法，应用于如上所述的一种应用于水下机器人的光学测距系统，包括以下步骤：
36、工控主机通过ip通讯网口向水下机器人发送悬停指令，并启动水下测距装置，以使红外测距器和倾角检测器进行同步工作；
37、基于红外测距器和倾角检测器，在预设时间段内对水下待测物体进行重复多次测量，并将测量数据分别发送至距离计算单元和倾角计算单元；
38、所述测量数据包括水下待测物体的距离值数据和红外测距器的倾角值数据；
39、距离计算单元根据距离值数据计算不同红外测距器对应的实际距离值，并发送至系数计算单元；
40、倾角计算单元根据倾角值数据计算不同倾角检测器对应的实际倾角值，并发送至系数计算单元；
41、系数计算单元根据倾角计算单元和距离计算单元的系数数据，计算实际倾角值和实际距离值的相关系数，并发送至误差计算单元；
42、误差计算单元系数计算单元输出的相关系数进行误差分析后，输出待校准值，并发送至校准单元；
43、校准单元根据误差待校准值及对应的当前实际距离值进行校准本文档来自技高网
...
【技术保护点】
1.一种应用于水下机器人的光学测距系统，包括水下机器人本体，其特征在于，还包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水下测距装置包括倾角检测器和红外测距器；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述实际倾角值的计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述相关系数的计算公式如下：
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控模块还包括判断单元；所述判断单元的输入端与系数计算单元的输出端电连接，判断单元的输出端与误差计算单元的输入端电连接，用以根据预设阈值判断相关系数是否异常，若是，则判定倾角值数据和/或距离值数据为异常，并进行剔除处理。
6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述水下测距装置还包括倾角转向架；
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水下机器人本体首端设置有水下图像采集设备，用以获取水下待测物体的图像数据；
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括漂浮监测装置，所述漂浮监测装置包括漂浮台、雷达应答器、供电电源、GPS位置接收器和IP通讯网口；
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括工控主机，所述工控主机与IP通讯网口通信连接，用以通过IP通讯网口与水下机器人进行双向通信。
10.一种应用于水下机器人的光学测距方法，其特征在于，基于权利要求1-9所述的光学测距系统实现，包括以下步骤：
...
【技术特征摘要】
1.一种应用于水下机器人的光学测距系统，包括水下机器人本体，其特征在于，还包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水下测距装置包括倾角检测器和红外测距器；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述实际倾角值的计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述相关系数的计算公式如下：
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控模块还包括判断单元；所述判断单元的输入端与系数计算单元的输出端电连接，判断单元的输出端与误差计算单元的输入端电连接，用以根据预设阈值判断相关系数是否异常，若是，则判定倾角值数据和/或距离值数据为异常，并进行剔除处理。
6...
【专利技术属性】
技术研发人员：莫剑，张军，彭玥菀，李文波，万克洋，胡斌奇，田海平，唐远富，张志超，秦正斌，唐业勤，陈贤军，张亦可，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。