CN113341964A - 一种无人艇艉滑道自动回收的引导管控方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人艇艉滑道自动回收的引导管控方法及***,属于无人艇回收技术领域,首先设置无人艇艉滑道自动回收引导管控区域,其中,无人艇艉滑道自动回收引导管控区域设置在母船艉滑道后方,以母船艉滑道收放装置的基准中心点作为无人艇艉滑道自动回收引导管控区域的极坐标原点;然后将无人艇艉滑道自动回收引导管控区域划分为若干个子区域,然后通过视觉图像识别分区实现对无人艇自动回收的路径引导与航行管控。本发明通过对无人艇艉滑道自动引导回收的流程分析与区域设置,确定了无人艇在不同自动回收区域内的引导控制要求,以实现无人艇在艉滑道自动回收过程中的准确识别定位、合理路径规划和对准回收捕捉。
Description
技术领域
本发明属于无人艇回收技术领域,更具体地,涉及一种无人艇艉滑道自动回收的引导管控方法及***。
背景技术
随着近年来无人艇在海上执行探测侦察、巡逻护航等海上任务的优势凸显,无人艇技术得到了快速发展。而由于海洋气候环境的恶劣,在高海况下对无人艇进行手动回收的操作难度较大,因此为保障无人艇能够安全迅速地实现收放,提高无人艇在复杂海况条件下的布放回收效率,研究提出合理可行的自动回收引导管控方法,是成功实现无人艇自动回收的关键要素之一。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提出了一种无人艇艉滑道自动回收的引导管控方法及***,通过对水面无人艇进行自动引导回收时的控制区域设置与管理,以实现无人艇在艉滑道自动回收过程中的路径引导与航行管控。
为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种无人艇艉滑道自动回收的引导管控方法,包括:
设置无人艇艉滑道自动回收引导管控区域,其中,无人艇艉滑道自动回收引导管控区域设置在母船艉滑道后方,以母船艉滑道收放装置的基准中心点作为无人艇艉滑道自动回收引导管控区域的极坐标原点;
将无人艇艉滑道自动回收引导管控区域划分为若干个子区域,然后通过视觉图像识别分区实现对无人艇自动回收的路径引导与航行管控。
在一些可选的实施方案中,以对目标无人艇图像的识别距离作为自动回收的引导管控半径,并根据对目标无人艇图像的识别视角为夹角,构成无人艇艉滑道自动回收引导管控区域。
在一些可选的实施方案中,所述将无人艇艉滑道自动回收引导管控区域划分为若干个子区域,然后通过视觉图像识别分区实现对无人艇自动回收的路径引导与航行管控,包括:
将无人艇艉滑道自动回收引导管控区域划分为识别区、引导区和回收区;
在目标无人艇进入识别区时,通过视觉图像对进入识别区的目标无人艇进行识别,规划目标无人艇路径将目标无人艇引导至引导区;
目标无人艇进入引导区后,引导控制目标无人艇航行方向与艉滑道收放装置的基准中心线对准,同时保持该航向状态行驶至回收区边界处;
在回收区内,保持目标无人艇处于艉滑道收放装置的基准中心线上且与母船处于相同航速,同时保持目标无人艇航向角与艉滑道基准中心线之间的夹角接近0°,等待接收到回收确认指令后完成回收。
在一些可选的实施方案中,所述目标无人艇进入引导区后,引导控制目标无人艇航行方向与艉滑道收放装置的基准中心线对准,同时保持该航向状态行驶至回收区边界处,包括:
在目标无人艇进入引导区后,根据目标无人艇在自动回收引导管控区域内的极坐标定位,计算获得目标无人艇相对于母船艉滑道的相对偏差角度和距离信息,并根据目标无人艇相对于母船艉滑道的相对偏差角度和距离信息向目标无人艇发送航向姿态与航速调整指令,使得目标无人艇的航向与艉滑道收放装置的基准中心线对准,同时保持航向状态行驶至回收区边界处跟随待命。
在一些可选的实施方案中,所述在回收区内,保持目标无人艇处于艉滑道收放装置的基准中心线上且与母船处于相同航速,同时保持目标无人艇航向角与艉滑道基准中心线之间的夹角接近0°,等待接收到回收确认指令后完成回收,包括:
在目标无人艇进入回收区后,控制目标无人艇处于艉滑道收放装置的基准中心线上、与母船艉滑道基准中心点相距一定距离、目标无人艇航向角与艉滑道基准中心线之间的夹角接近0°及目标无人艇与母船的航速相同,然后由目标无人艇等待接收回收确认指令,在目标无人艇接收到回收确认指令后,控制目标无人艇加速驶入艉滑道,艉滑道收放装置完成对目标无人艇的自动捕捉回收。
按照本发明的另一方面,提供了一种无人艇艉滑道自动回收的引导管控***,包括:
引导管控区域设置模块,用于设置无人艇艉滑道自动回收引导管控区域,其中,无人艇艉滑道自动回收引导管控区域设置在母船艉滑道后方,以母船艉滑道收放装置的基准中心点作为无人艇艉滑道自动回收引导管控区域的极坐标原点;
自动回收控制模块,用于将无人艇艉滑道自动回收引导管控区域划分为若干个子区域,然后通过视觉图像识别分区实现对无人艇自动回收的路径引导与航行管控。
在一些可选的实施方案中,以对目标无人艇图像的识别距离作为自动回收的引导管控半径,并根据对目标无人艇图像的识别视角为夹角,构成无人艇艉滑道自动回收引导管控区域。
在一些可选的实施方案中,所述自动回收控制模块,包括:
管控区域划分模块,用于将无人艇艉滑道自动回收引导管控区域划分为识别区、引导区和回收区;
识别区管控模块,用于在目标无人艇进入识别区时,通过视觉图像对进入识别区的目标无人艇进行识别,规划目标无人艇路径将目标无人艇引导至引导区;
引导区管控模块,用于目标无人艇进入引导区后,引导控制目标无人艇航行方向与艉滑道收放装置的基准中心线对准,同时保持该航向状态行驶至回收区边界处;
回收区管控模块,用于在回收区内,保持目标无人艇处于艉滑道收放装置的基准中心线上且与母船处于相同航速,同时保持目标无人艇航向角与艉滑道基准中心线之间的夹角接近0°,等待接收到回收确认指令后完成回收。
在一些可选的实施方案中,所述引导区管控模块,用于在目标无人艇进入引导区后,根据目标无人艇在自动回收引导管控区域内的极坐标定位,计算获得目标无人艇相对于母船艉滑道的相对偏差角度和距离信息,并根据目标无人艇相对于母船艉滑道的相对偏差角度和距离信息向目标无人艇发送航向姿态与航速调整指令,使得目标无人艇的航向与艉滑道收放装置的基准中心线对准,同时保持航向状态行驶至回收区边界处跟随待命。
在一些可选的实施方案中,所述回收区管控模块,用于在目标无人艇进入回收区后,控制目标无人艇处于艉滑道收放装置的基准中心线上、与母船艉滑道基准中心点相距一定距离、目标无人艇航向角与艉滑道基准中心线之间的夹角接近0°及目标无人艇与母船的航速相同,然后由目标无人艇等待接收回收确认指令,在目标无人艇接收到回收确认指令后,控制目标无人艇加速驶入艉滑道,艉滑道收放装置完成对目标无人艇的自动捕捉回收。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,能够取得下列有益效果:
设定无人艇艉滑道自动引导回收区域,明确无人艇在艉滑道自动回收区域内的引导管控作业流程,确定无人艇在艉滑道自动引导回收区域内的航行控制要求,提出无人艇艉滑道自动回收的引导管控方法,实现无人艇在艉滑道自动回收过程中的精确识别定位与合理路径规划。可应用于水面无人艇的自动布放与回收,以实现无人艇在自动回收过程中的路径引导与航行管控,以保障无人艇能够安全迅速地实现收放。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种无人艇艉滑道自动回收的引导管控方法示意图;
其中,1为无人艇,2为母船,3为艉滑道收放装置,4为识别引导***。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示,以某3t无人艇的艉滑道自动引导回收为例,将无人艇1的艉滑道自动回收的引导管控区域设置在母船2的艉滑道后方,在母船艉滑道上设置无人艇自动识别引导***4(如母船艉滑道收放装置3的基准中心点上),以母船艉滑道收放装置的基准中心点作为无人艇艉滑道自动回收引导管控区域的极坐标原点,引导管控区域半径为100m,引导管控区域的夹角为120°,构成左右两侧对称的一个扇形引导管控区域。同时,根据无人艇艉滑道自动回收的任务需求,将引导管控区域划分为三个子区域,分别为识别区、引导区和回收区,用于分步实施对无人艇自动回收的路径引导与航行管控。
1)识别区的引导管控
无人艇完成任务后进行返航,根据GPS***给出的母船坐标,无人艇首先航行至母船艉滑道后方,从识别区进入自动回收引导管控区域,自动识别引导***通过视觉图像对进入识别区的无人艇目标进行识别,被识别的无人艇目标与自动识别引导***建立通讯并接受引导管控。在识别区内,自动识别引导***根据无人艇目标的跟踪定位,计算给出无人艇航行至引导区的规划路径,并完成对无人艇的航向调整。
2)引导区的引导管控
无人艇进入引导区后,根据无人艇目标在自动回收引导管控区域内的极坐标定位,自动识别引导***计算获得无人艇目标相对于母船艉滑道的相对偏差角度和距离信息,并根据该信息向无人艇发送航向姿态与航速调整的指令,引导控制无人艇航行方向(即航行的轴线方向)与艉滑道收放装置的基准中心线对准,同时保持该航向状态行驶至回收区边界处(与母船艉滑道基准中心点相距约10m处)跟随待命。
3)回收区的引导管控
在回收区内,保持无人艇处于艉滑道收放装置的基准中心线上且与母船处于相同航速(即无人艇与母船的相对速度接近为0),且与母船艉滑道基准中心点相距一定距离(如5m~30m),同时保持无人艇航向角与艉滑道基准中心线之间的夹角接近0°,等待无人艇艉滑道自动识别引导***下达回收确认指令。无人艇艉滑道自动识别引导***通过综合海况条件和对无人艇状态的监控信息,在合适时机由人工下达回收确认指令,回收确认指令下达后无人艇加速,以相对于母船约(2~3)kn的速度驶入艉滑道,艉滑道收放装置完成对无人艇的自动捕捉回收。
需要指出,根据实施的需要,可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件,也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件,以实现本发明的目的。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无人艇艉滑道自动回收的引导管控方法,其特征在于,包括:
设置无人艇艉滑道自动回收引导管控区域,其中,无人艇艉滑道自动回收引导管控区域设置在母船艉滑道后方,以母船艉滑道收放装置的基准中心点作为无人艇艉滑道自动回收引导管控区域的极坐标原点;
将无人艇艉滑道自动回收引导管控区域划分为若干个子区域,然后通过视觉图像识别分区实现对无人艇自动回收的路径引导与航行管控。
2.根据权利要求1所述的引导管控方法,其特征在于,以对目标无人艇图像的识别距离作为自动回收的引导管控半径,并根据对目标无人艇图像的识别视角为夹角,构成无人艇艉滑道自动回收引导管控区域。
3.根据权利要求1或2所述的引导管控方法,其特征在于,所述将无人艇艉滑道自动回收引导管控区域划分为若干个子区域,然后通过视觉图像识别分区实现对无人艇自动回收的路径引导与航行管控,包括:
将无人艇艉滑道自动回收引导管控区域划分为识别区、引导区和回收区;
在目标无人艇进入识别区时,通过视觉图像对进入识别区的目标无人艇进行识别,规划目标无人艇路径将目标无人艇引导至引导区;
目标无人艇进入引导区后,引导控制目标无人艇航行方向与艉滑道收放装置的基准中心线对准,同时保持该航向状态行驶至回收区边界处;
在回收区内,保持目标无人艇处于艉滑道收放装置的基准中心线上且与母船处于相同航速,同时保持目标无人艇航向角与艉滑道基准中心线之间的夹角接近0°,等待接收到回收确认指令后完成回收。
4.根据权利要求3所述的引导管控方法,其特征在于,所述目标无人艇进入引导区后,引导控制目标无人艇航行方向与艉滑道收放装置的基准中心线对准,同时保持该航向状态行驶至回收区边界处,包括:
在目标无人艇进入引导区后,根据目标无人艇在自动回收引导管控区域内的极坐标定位,计算获得目标无人艇相对于母船艉滑道的相对偏差角度和距离信息,并根据目标无人艇相对于母船艉滑道的相对偏差角度和距离信息向目标无人艇发送航向姿态与航速调整指令,使得目标无人艇的航向与艉滑道收放装置的基准中心线对准,同时保持航向状态行驶至回收区边界处跟随待命。
5.根据权利要求4所述的引导管控方法,其特征在于,所述在回收区内,保持目标无人艇处于艉滑道收放装置的基准中心线上且与母船处于相同航速,同时保持目标无人艇航向角与艉滑道基准中心线之间的夹角接近0°,等待接收到回收确认指令后完成回收,包括:
在目标无人艇进入回收区后,控制目标无人艇处于艉滑道收放装置的基准中心线上、与母船艉滑道基准中心点相距一定距离、目标无人艇航向角与艉滑道基准中心线之间的夹角接近0°及目标无人艇与母船的航速相同,然后由目标无人艇等待接收回收确认指令,在目标无人艇接收到回收确认指令后,控制目标无人艇加速驶入艉滑道,艉滑道收放装置完成对目标无人艇的自动捕捉回收。
6.一种无人艇艉滑道自动回收的引导管控***,其特征在于,包括:
引导管控区域设置模块,用于设置无人艇艉滑道自动回收引导管控区域,其中,无人艇艉滑道自动回收引导管控区域设置在母船艉滑道后方,以母船艉滑道收放装置的基准中心点作为无人艇艉滑道自动回收引导管控区域的极坐标原点;
自动回收控制模块,用于将无人艇艉滑道自动回收引导管控区域划分为若干个子区域,然后通过视觉图像识别分区实现对无人艇自动回收的路径引导与航行管控。
7.根据权利要求6所述的引导管控***,其特征在于,以对目标无人艇图像的识别距离作为自动回收的引导管控半径,并根据对目标无人艇图像的识别视角为夹角,构成无人艇艉滑道自动回收引导管控区域。
8.根据权利要求6或7所述的引导管控***,其特征在于,所述自动回收控制模块,包括:
管控区域划分模块,用于将无人艇艉滑道自动回收引导管控区域划分为识别区、引导区和回收区;
识别区管控模块,用于在目标无人艇进入识别区时,通过视觉图像对进入识别区的目标无人艇进行识别,规划目标无人艇路径将目标无人艇引导至引导区;
引导区管控模块,用于目标无人艇进入引导区后,引导控制目标无人艇航行方向与艉滑道收放装置的基准中心线对准,同时保持该航向状态行驶至回收区边界处;
回收区管控模块,用于在回收区内,保持目标无人艇处于艉滑道收放装置的基准中心线上且与母船处于相同航速,同时保持目标无人艇航向角与艉滑道基准中心线之间的夹角接近0°,等待接收到回收确认指令后完成回收。
9.根据权利要求8所述的引导管控***,其特征在于,所述引导区管控模块,用于在目标无人艇进入引导区后,根据目标无人艇在自动回收引导管控区域内的极坐标定位,计算获得目标无人艇相对于母船艉滑道的相对偏差角度和距离信息,并根据目标无人艇相对于母船艉滑道的相对偏差角度和距离信息向目标无人艇发送航向姿态与航速调整指令,使得目标无人艇的航向与艉滑道收放装置的基准中心线对准,同时保持航向状态行驶至回收区边界处跟随待命。
10.根据权利要求9所述的引导管控***,其特征在于,所述回收区管控模块,用于在目标无人艇进入回收区后,控制目标无人艇处于艉滑道收放装置的基准中心线上、与母船艉滑道基准中心点相距一定距离、目标无人艇航向角与艉滑道基准中心线之间的夹角接近0°及目标无人艇与母船的航速相同,然后由目标无人艇等待接收回收确认指令,在目标无人艇接收到回收确认指令后,控制目标无人艇加速驶入艉滑道,艉滑道收放装置完成对目标无人艇的自动捕捉回收。
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