[发明专利]水下机器人及水下机器人导航定位方法

权利要求书

1.一种水下机器人，其特征在于，所述水下机器人包括信号检测装置、位置计算单元及路径规划单元；所述位置计算单元包括位姿估算模块、全局位置估算模块及同步定位与地图匹配模块；

所述信号检测装置用于获取所述水下机器人在水下运动环境中的运动状态信号，以及用于获取磁信号和/或水声定位信号；

所述位姿估算模块用于利用所述运动状态信号对所述水下机器人的位姿进行估算，得到位姿估算结果；

所述全局位置估算模块用于根据所述磁信号和/或所述水声定位信号估算所述水下机器人在所述水下运动环境中的全局位置，得到全局位置估算结果；

所述同步定位与地图匹配模块用于判断所述位姿估算结果与所述全局位置估算结果的偏差是否超过预设阈值，若是，则基于所述全局位置估算结果对所述位姿估算结果进行校正，获得位姿校正结果，并根据所述位姿校正结果以及所述水下运动环境的地图确定所述水下机器人在所述水下运动环境的地图中的坐标；

所述路径规划单元用于根据所述坐标规划所述水下机器人在所述水下运动环境中的运动路径。

2.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于，所述信号检测装置还用于获取障碍物检测信号；

所述水下机器人还包括障碍物识别单元，用于从所述障碍物检测信号中提取障碍物特征信息，根据所述障碍物特征信息确定障碍物位置信息；

所述路径规划单元包括：

局部路径规划模块，用于根据所述坐标及所述障碍物位置信息规划所述水下机器人的局部避障路径；

全局路径规划模块，用于根据所述坐标及所述局部避障路径规划所述运动路径。

3.根据权利要求2所述的水下机器人，其特征在于，所述局部路径规划模块具体用于根据时间同步方法同步与所述障碍物识别单元的时间，在确定时间同步时根据所述位姿校正结果及所述障碍物位置信息规划所述局部避障路径。

4.根据权利要求2所述的水下机器人，其特征在于，所述信号检测装置包括声呐装置、光学探测系统中的至少一种，所述声呐装置包括2D声呐和/或3D声呐；

所述障碍物检测信号包括由所述声呐装置采集到的障碍物声呐信号和/或由所述光学探测系统采集到的障碍物光学信号。

5.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于，所述信号检测装置还用于获取所述水下运动环境的声学信号和/或光学信号；

所述水下机器人还包括地图获取单元，用于接收所述水下运动环境的离线地图，或者，用于根据三维重构方法，对所述声学信号和/或所述光学信号进行构建得到所述水下运动环境的实时地图。

6.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于，所述信号检测装置包括惯性测量单元IMU、多普勒计程仪DVL中的至少一种；

所述运动状态信号包括基于惯性测量单元IMU及多普勒计程仪DVL而获得的运动方向、运动位置、转速、加速度中的至少一种运动状态信号。

7.根据权利要求1至6任一项所述的水下机器人，其特征在于，所述信号检测装置包括磁信号读取装置、水声定位系统，所述水声定位系统用于获取所述水声定位信号；所述磁信号读取装置用于读取所述水下运动环境中设置的磁性物质所产生的磁信号。

8.根据权利要求1至6任一项所述的水下机器人，其特征在于，所述位姿估算模块具体用于利用实时采集的所述运动状态信号对所述水下机器人的位姿进行估算，得到实时位姿估算结果；

所述同步定位与地图匹配模块具体用于判断一个时间段内的最后一个实时位姿估算结果与所述全局位置估算结果的偏差是否超过预设阈值，若是，则基于所述全局位置估算结果对所述最后一个实时位姿估算结果进行校正，获得所述位姿校正结果。