基于机器视觉的水下航行器自动控制系统
发布时间：2021-06-29 05:16
面对复杂的水下环境,采用传统系统无法获取精准图像,导致自动控制效果较差。为了避免该问题,提出基于机器视觉的水下航行器自动控制系统设计。依据水下航行器自动控制系统硬件结构,分别采用CAN总线和ethrnet总线挂载到不同设备接口,以此保证水下获取的信号能够正常传输到基站。选择GOPRO8运动摄像机拍摄的水下照片更清晰、更真实,使用一个ASIC芯片的协议转换器能够实现点对点的转化,选择MIX智能推进装置通过旋转叶片为水下航行器提供动力。使用者通过人机界面选择机器视觉的尺度参数,降低不同设备之间的耦合性,并设计控制系统的软件流程,由此完成系统设计。设置整机规格调试系统,由调试结果可知,该系统控制效果较好。
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(10)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
水下航行器自动控制系统硬件结构Fig.1Hardwarestructureofautomaticcontrolsystemforunderwatervehicle
岣吒煤叫衅髟谒?碌脑诵兴俣龋?渫ü????片产生推力。该装置应用原理为：将水电离，利用电场力将带点的离子加速后喷出，通过其反作用力推动水下航行器。该推进装置具有双螺旋桨，水平面下平稳自游；动力强劲，具有8kgf强劲推力；非凡速度，1.5m/s静水速度；防水40极限水深，小巧轻便，灵活转向，正常使用足够30min。2软件部分设计在系统运行之前，使用者通过人机界面选择机器图1水下航行器自动控制系统硬件结构Fig.1Hardwarestructureofautomaticcontrolsystemforunderwatervehicle图2MIX智能推进装置Fig.2MIXintelligentpropulsiondevice·50·舰船科学技术第42卷
视觉的尺度参数，然后将这些参数存储到存储器之中。在完成图像采集后，开始下一次采集工作，不仅能提高系统工作效率，还能降低不同设备之间的耦合性。使用机器视觉方法将每幅图像存储为二维形式，利用动态判别法对轨迹进行动态划分。具体思路为：依据水下航行器拍摄到的图像连贯性可知，每个像素点由周围相邻像素点组成，每个像素点都是相邻数据的延伸。控制系统的软件流程如图3所示。水下航行器控制系统软件能够实现对各个装置的管理，通过获取的图像信息控制航行器水下运动。3系统调试针对基于机器视觉的水下航行器自动控制系统设计合理性，进行系统调试。3.1整机规格整机规格如表1所示。3.2控制效果对比分析依据上述内容，将传统系统与所设计系统的控制效果进行对比分析，结果如图4所示。可知：采用传统系统无论是水中还是水平面上，其控制效果始终低于50%；而采用所设计系统无论是水中还是水平面上，其控制效果始终高于80%。因此，基于机器视觉的水下航行器自动控制系统设计具有合理性。4结语设计的基于机器视觉水下航行器自动控制系统能够自主完成水下勘测工作，具有良好控制效果，系统调试也证实了该点的真实性。然而，由于水下环境复杂，针对当前控制系统仍存在需要改进的地方。水下图像的获取需要航行器具有高分辨率，而控制系统缺少对图像的判别，无法避免非目标信息的干扰。因此，在今后研究过程中可通过增加水目摄像机对信息进行采集，以此达到更好的控制效果。参考文献：余有芳,严求真.非参数不确定水下航行器系统轴向运动的鲁棒自适应反演控制[J].科技通报,2018,5(4):214–217.[1]李彬,庞永杰,朱枭猛,等.水下航行器环肋复合材料耐压壳6σ优化设计[
【参考文献】：
期刊论文
[1]众核处理架构在水下航行器相位编码脉冲回波检测中的应用[J]. 詹飞,马晓川,杨力. 声学学报. 2018(04)
[2]水下航行器环肋复合材料耐压壳6σ优化设计[J]. 李彬,庞永杰,朱枭猛,程妍雪. 兵工学报. 2018(06)
[3]非参数不确定水下航行器系统轴向运动的鲁棒自适应反演控制[J]. 余有芳,严求真. 科技通报. 2018(04)
[4]基于模型预测控制的UUV路径跟踪控制研究[J]. 张伟,郁晨曦,滕延斌,魏世琳. 仪器仪表学报. 2017(11)
本文编号：3255809
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(10)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
水下航行器自动控制系统硬件结构Fig.1Hardwarestructureofautomaticcontrolsystemforunderwatervehicle
岣吒煤叫衅髟谒?碌脑诵兴俣龋?渫ü????片产生推力。该装置应用原理为：将水电离，利用电场力将带点的离子加速后喷出，通过其反作用力推动水下航行器。该推进装置具有双螺旋桨，水平面下平稳自游；动力强劲，具有8kgf强劲推力；非凡速度，1.5m/s静水速度；防水40极限水深，小巧轻便，灵活转向，正常使用足够30min。2软件部分设计在系统运行之前，使用者通过人机界面选择机器图1水下航行器自动控制系统硬件结构Fig.1Hardwarestructureofautomaticcontrolsystemforunderwatervehicle图2MIX智能推进装置Fig.2MIXintelligentpropulsiondevice·50·舰船科学技术第42卷
视觉的尺度参数，然后将这些参数存储到存储器之中。在完成图像采集后，开始下一次采集工作，不仅能提高系统工作效率，还能降低不同设备之间的耦合性。使用机器视觉方法将每幅图像存储为二维形式，利用动态判别法对轨迹进行动态划分。具体思路为：依据水下航行器拍摄到的图像连贯性可知，每个像素点由周围相邻像素点组成，每个像素点都是相邻数据的延伸。控制系统的软件流程如图3所示。水下航行器控制系统软件能够实现对各个装置的管理，通过获取的图像信息控制航行器水下运动。3系统调试针对基于机器视觉的水下航行器自动控制系统设计合理性，进行系统调试。3.1整机规格整机规格如表1所示。3.2控制效果对比分析依据上述内容，将传统系统与所设计系统的控制效果进行对比分析，结果如图4所示。可知：采用传统系统无论是水中还是水平面上，其控制效果始终低于50%；而采用所设计系统无论是水中还是水平面上，其控制效果始终高于80%。因此，基于机器视觉的水下航行器自动控制系统设计具有合理性。4结语设计的基于机器视觉水下航行器自动控制系统能够自主完成水下勘测工作，具有良好控制效果，系统调试也证实了该点的真实性。然而，由于水下环境复杂，针对当前控制系统仍存在需要改进的地方。水下图像的获取需要航行器具有高分辨率，而控制系统缺少对图像的判别，无法避免非目标信息的干扰。因此，在今后研究过程中可通过增加水目摄像机对信息进行采集，以此达到更好的控制效果。参考文献：余有芳,严求真.非参数不确定水下航行器系统轴向运动的鲁棒自适应反演控制[J].科技通报,2018,5(4):214–217.[1]李彬,庞永杰,朱枭猛,等.水下航行器环肋复合材料耐压壳6σ优化设计[
【参考文献】：
期刊论文
[1]众核处理架构在水下航行器相位编码脉冲回波检测中的应用[J]. 詹飞,马晓川,杨力. 声学学报. 2018(04)
[2]水下航行器环肋复合材料耐压壳6σ优化设计[J]. 李彬,庞永杰,朱枭猛,程妍雪. 兵工学报. 2018(06)
[3]非参数不确定水下航行器系统轴向运动的鲁棒自适应反演控制[J]. 余有芳,严求真. 科技通报. 2018(04)
[4]基于模型预测控制的UUV路径跟踪控制研究[J]. 张伟,郁晨曦,滕延斌,魏世琳. 仪器仪表学报. 2017(11)
本文编号：3255809
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