公开信息

一种隧洞ROV基于声纳的居中巡航方法及系统

专利类型：

发明授权

申请(专利)号：

CN202610620253.1

申请日：

2026-05-08

授权公告号：

CN122151093B

授权公告日：

2026-09-04

申请人：

东海实验室

地址：

316000 浙江省舟山市定海区惠飞路599号

发明人：

周耀鉴; 庞硕; 白继嵩; 吴桐树; 常彬; 刘森; 昝立儒; 产斯瑜; 苗雨洁

专辑：

信息科技

专题：

电信技术

主分类号：

G01S15/88

分类号：

G01S15/88;G01S15/93;G05D1/43;G05D1/622;G05B11/42;G05D107/50;G05D109/30

国省代码：

33

页数：

21

代理机构：

杭州求是专利事务所有限公司

代理人：

傅朝栋

主权项：

1.一种隧洞ROV基于声纳的居中巡航方法,其特征在于,包括：S1、在水下机器人ROV沿隧洞行进过程中,实时获取由ROV的前视声呐输出的回波数据并逐帧进行自适应数据解析,从中提取距离补偿后的归一化强度矩阵、声呐量程以及基于最大强度值加权得到的检测门限值；执行所述自适应数据解析时,针对第一帧数据格式未知的回波数据帧,其解析流程如下：在所有候选位宽格式中按照优先校验高位宽,校验失败后逐级降低位宽的策略,在每一种位宽格式下,遍历候选报头长度与候选行长度的组合,判断是否满足扣除报头后数据总长度能被行长度整除以及报头同步字匹配的双重约束,锁定满足双重约束的报头长度、行长度和位宽格式作为解析参数,并记录于缓存中用于解析当前以及后续的回波数据帧；按照锁定的解析参数,从回波数据帧中提取报头和二维强度矩阵,若报头中包含量程信息则直接读取声呐量程,否则需利用声波往返时延计算公式,结合前视声呐的采样频率与当前回波数据帧的总采样行数对声呐量程进行在线估算；同时对提取的二维强度矩阵执行基于距离补偿的归一化处理,得到归一化强度矩阵,再从中提取最大强度值并乘以预设的加权因子,得到用于阈值法寻找目标的检测门限值；S2、实时针对最新回波数据帧的归一化强度矩阵,根据波束索引将水平扇区划分为左半区、右半区和前向区,基于所述检测门限值分区搜索首次超阈值的采样行并结合总采样行数和声呐量程转换得到左壁距离、右壁距离和前向距离；再根据所述左壁距离和所述右壁距离计算ROV相对隧洞中心的横向居中偏差,并将其输入PID控制器中得到控制ROV向隧洞中心线移动的横移速度指令,同时根据所述前向距离进行自适应分段规划得到前进速度指令,将得到的横移速度指令和前进速度指令以及目标深度、目标航向实时下发给ROV上的飞控,控制ROV沿隧洞居中巡航和前向避障；所述飞控工作在定深模式,上位机周期性下发目标深度和目标航向,利用飞控自身的深度保持与姿态保持功能维持ROV的纵向姿态与轴向指向,同时ROV的横向移动和前向移动被单独解耦,由飞控根据所述横移速度指令和前进速度指令进行居中约束和前进控制。

摘要：

本发明公开了一种隧洞ROV基于声纳的居中巡航方法及系统,属于无线电导航技术领域。该方法包括：S1、实时获取由沿隧洞行进的ROV前视声呐输出的回波数据并逐帧进行自适应数据解析,从中提取距离补偿后的归一化强度矩阵、声呐量程以及基于最大强度值加权得到的检测门限值；S2、将水平扇区划分为左半区、右半区和前向区,然后进行目标搜索并计算左壁距离、右壁距离和前向距离；再以左右壁距离差为PID控制器的输入得到控制ROV居中移动的横移速度指令,同时根据自适应分段规划前进速度指令,由飞控实现居中巡航和前向避障。本发明可使ROV始终在隧洞横截面内靠近中心线安全航行,提升输水隧洞充水状态下巡检作业的安全性、自主性。

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