[发明专利]悬浮式水下自主航行器的多航次地图定位和导航方法

权利要求书

1.一种悬浮式水下自主航行器的多航次地图定位和导航方法，其特征在于，所述方法包括：

S1预设所述航行器在一航行区域的航行路径，所述航行器按照预设的航行路径航行，并使用设置在所述航行器上的竖直向下的相机获取水下地形的照片序列以存储于数据库；

S2对所述照片序列进行图像数据处理，通过闭环检测搜寻同一地形的照片；

S3对同一地形的照片进行匹配并计算出照片所对应的相机位置的变化，以对数据库中的所述照片序列所对应的位置进行优化；

S4计算所述照片序列中每一幅照片的显著性，以衡量照片中特征的有效性；

S5对单航次所获地图的数据库的精度进行评价；

S6对同一航行区域进行多次同向和反向巡航，获取多组地图，进行同向路径的地图融合和反向路径的地图优化，以得到区域地图的数据库；

S7投放靶标，重复实施步骤S1-S6，探索其他航行区域，以获取经区域拓展的地图的数据库；

S8利用步骤S7中获取的地图的数据库，结合显著性区域优先的路径规划算法，实施所述航行器的定位和导航。

2.如权利要求1所述的悬浮式水下自主航行器的多航次地图定位和导航方法，其特征在于，所述闭环检测采用基于位置约束的词袋法。

3.如权利要求1或2所述的悬浮式水下自主航行器的多航次地图定位和导航方法，其特征在于，闭环检测过程中，从数据库中选择与当前照片对应的位置在预设距离值以内的照片，逐一比较当前照片与所选照片的余弦相似度，若余弦相似度高于设定值，则进行对同一地形的照片进行特征匹配。

4.如权利要求1所述的悬浮式水下自主航行器的多航次地图定位和导航方法，其特征在于，使用信息熵来衡量照片的显著性。

5.如权利要求1所述的悬浮式水下自主航行器的多航次地图定位和导航方法，其特征在于，使用精度评价函数对单航次所获地图的数据库的精度进行评价。

6.如权利要求5所述的悬浮式水下自主航行器的多航次地图定位和导航方法，其特征在于，同向路径的地图融合和反向路径的地图优化包括下述步骤：

S61在同向路径多航次获取的多幅地图中选择精度评价函数值最小的地图作为基准地图；

S62对基准地图与同向路径的其他地图进行匹配，定义基准地图中每一幅照片的基准位置；

S63针对反向路径实施步骤S1-S5；

S64针对反向路径实施步骤S61-S62；

S65使用反向路径的基准位置对同向路径的基准位置进行优化。

7.如权利要求1所述的悬浮式水下自主航行器的多航次地图定位和导航方法，其特征在于，所述航行器设有靶标投放装置和收回装置。

8.如权利要求1所述的悬浮式水下自主航行器的多航次地图定位和导航方法，其特征在于，所述显著性区域为由多张相邻的度量其显著性的信息熵超过设定值的照片所对应的位置组成的区域。

9.如权利要求1或7所述的悬浮式水下自主航行器的多航次地图定位和导航方法，其特征在于，所述航行器沿弓字形路径在未知区域进行探索性巡航以获取该区域的地图，且在路径巡航的末段，所述航行器沿方形涡状线搜寻水下地形目标，所述水下地形目标包括基站或靶标。

10.如权利要求1所述的悬浮式水下自主航行器的多航次地图定位和导航方法，其特征在于，采用单应矩阵计算两张照片所对应的相对位置关系。