CN111141309A - 一种无人船测绘路径校准方法、系统、计算机存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人船测绘路径校准方法、系统、计算机存储介质，涉及河流测绘的技术领域，其包括获取当前环境中的当前风向检测信息以及当前风力检测信息；根据当前风向检测信息从预先设置的风向数据库中查找出喷口角度信息，根据喷口角度信息以调节喷口的喷射角度；根据当前风力检测信息从预先设置的风力数据库中查找出喷口喷力信息，根据喷口喷力信息以调节喷口的喷射力度。本发明具有减少风力对无人船的影响，提高测绘路线的准确性，提高测绘准确度的效果。

Description

一种无人船测绘路径校准方法、系统、计算机存储介质

技术领域

本发明涉及河流测绘的技术领域，尤其是涉及一种无人船测绘路径校准方法、系统、计算机存储介质。

背景技术

无人船是一种可以无需遥控，借助精确卫星定位和自身传感即可按照预设任务在水面航行的全自动水面机器人。

现有技术中，如公告号为CN105937899A的中国专利，一种无人船测绘系统，包括船体，船体内设有中央控制板以及水下水面地形边界测量传感器，船体前端的上表面设有CCD摄像头、GNSS系统、数字测深仪以及超声波测障元件；船体的尾部有推进装置，推进装置包括有带螺旋桨的推进器。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：无人船在河流上进行测绘行驶的时候，一旦遇到大风时，就会被风所影响，采用常规的动力进行驱动时，会导致测绘路线紊乱，从而造成测绘数据不准确，还有改进的空间。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的是提供一种无人船测绘路径校准方法，减少风力对无人船的影响，提高测绘路线的准确性，提高测绘准确度。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种无人船测绘路径校准方法，包括：

获取当前环境中的当前风向检测信息以及当前风力检测信息；

根据当前风向检测信息从预先设置的风向数据库中查找出喷口角度信息，根据喷口角度信息以调节喷口的喷射角度；

根据当前风力检测信息从预先设置的风力数据库中查找出喷口喷力信息，根据喷口喷力信息以调节喷口的喷射力度。

通过采用上述技术方案，通过对风力以及风向的检测，从而对当前无人船所受到的风力以及风向进行检测，从而对泵喷射推进器的喷口的角度进行调节也对泵喷射推进器的喷口的喷射力度进行调节，从而补偿风力的影响，实用性强。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：风向检测信息的获取方式如下：

获取当前风向标的当前转动角度信息；

根据当前转动角度信息从预先设置的角度数据库中查找出风向检测信息。

通过采用上述技术方案，风向标可以根据风向的不同，从而进行转向，通过对转向角度的获取，从而了解到目前的风向的一个状况，实用性强。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：包括：

获取当前检测区域中风向标的当前图像信息；

对当前图像信息进行裁剪，得到目标区域；

将目标区域中的图像信息输入至所预设的判断模型中，以输出预测结果；

根据预判结果以核对风向检测信息，若从角度数据库中查找的风向检测信息与预判结果所核对的风向检测信息不一致，则以核对出的风向检测信息为准，并反馈告警信息。

通过采用上述技术方案，通过对检测区域中的风向标的检测，通过图像对风向标的外置进行判断，通过判断模型将图像进行输入，从而获得目前的风向，再与角度数据库中所查找出来的风向检测信息进行对比，以提高整体的数据准确性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：判断模型的生成步骤如下：

通过摄像头采集风向标在不同角度方向的样本图像；

对样本图像中存在的污染数据进行清洗，将清洗后的样本数据进行区域选取并裁剪，以得到目标区域；

将裁剪后的样本图像输入至神经网络中进行训练，以学习到判别出目标区域中的风向标的不同角度方向的特征，并输出训练后的判断模型。

通过采用上述技术方案，判断模型在生成的时候，通过大量的数据进行学习，直到模型训练至可以判断出不同角度方向为止，以提高图像判断的准确性，并且对图像进行清洗处理，减少重复，并且对图像进行裁剪，以减少判断区域，提高整体效率，实用性强。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：风力检测信息的获取方式如下：

获取预设于风向标上的风轮的当前转速信息；

根据当前转速信息从预先设置的转速数据库中查找出风力系数；

根据风力系数以生成风力检测信息。

通过采用上述技术方案，通过对风轮的转速信息的获取，从而对当前风速的状态进行检测，再配合转速数据库，从而查找出风力系数，从而获取到风力检测信息，实用性强。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：喷口设置有若干；

根据风力系数从预先设置的喷口数量数据库中查找出喷口使用数量；

根据风向检测信息从预先设置的喷口位置数据库中查找出喷口激活的位置；

未激活的喷口朝向为无人船前进的方向。

通过采用上述技术方案，通过风力系数的获取，从而匹配出喷口的使用数量，从而弥补风力对无人船的影响，并且根据风向以查找出喷口激活的位置，提高补偿的能力，同时为了减少行驶的影响，将不激活的喷口向无人船前进的方向运动。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：喷口激活的位置方法如下：

定义：

无人船左右两侧的喷口呈对称设置，且无人船一侧的喷口为A区，无人船另一侧的喷口为B区；

风向为A区至B区；

无人船重心位置为位置C，无人船中心位置为位置D；

若风向检测信息所对应的朝向位于相邻喷口之间，则激活靠近位置C的喷口；若相邻喷口与位置C之间的距离一致，则激活靠近位置D的喷口；若相邻喷口与位置D之间的距离一致，则选取两喷口中的任一喷口；

若风向检测信息所对应的朝向靠近一喷口，则激活此喷口。

通过采用上述技术方案，在对喷口的激活位置进行设置，将靠近风的一侧进行优先驱动，从而提高了无人船的稳定性，同时采用风向上的喷口进行优先的启动，从而提高了整体的稳定性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：包括：

若喷口使用数量为1，则A区中风向检测信息所对应的朝向上的喷口激活；

若喷口使用数量为2，则A区和B区中风向检测信息所对应的朝向上的喷口激活；

若喷口使用数量大于1且为奇数，则风向检测信息所对应的朝向上的喷口激活，且A区喷口的数量比B区喷口的数量多1，而A区中多出来的喷口的激活位置按照喷口激活的位置方法；

若喷口使用数量大于2且为偶数，则风向检测信息所对应的朝向上的喷口激活，并按照从中间向两侧进行分布，且喷口激活位置按照喷口激活的位置方法。

通过采用上述技术方案，通过对喷口数量的调节，再根据喷口数量对喷口的激活位置进行调节，从而提高无人船的稳定性，减少无人船的晃动，实用性强。

针对现有技术存在的不足，本发明的第二目的是提供一种无人船测绘路径校准系统，减少风力对无人船的影响，提高测绘路线的准确性，提高测绘准确度。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种无人船测绘路径校准系统，包括：

获取模块，用于获取风向检测信息、风力检测信息、转动角度信息以及图像信息；

存储器，用于存储如上述的无人船测绘路径校准方法的程序；

处理器，存储器中的程序能够被处理器加载执行且实现如权利要求1至8中任一项所述的无人船测绘路径校准方法。

通过采用上述技术方案，通过对风力以及风向的检测，从而对当前无人船所受到的风力以及风向进行检测，从而对泵喷射推进器的喷口的角度进行调节也对泵喷射推进器的喷口的喷射力度进行调节，从而补偿风力的影响，实用性强。

针对现有技术存在的不足，本发明的第三目的是提供一种计算机存储介质，用于存储程序，便于实现无人船测绘路径校准的方法。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种计算机存储介质，包括存储有能够被处理器加载执行时实现如上述的无人船测绘路径校准方法的程序。

通过采用上述技术方案，通过对风力以及风向的检测，从而对当前无人船所受到的风力以及风向进行检测，从而对泵喷射推进器的喷口的角度进行调节也对泵喷射推进器的喷口的喷射力度进行调节，从而补偿风力的影响，实用性强。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.减少风力对无人船的影响，提高测绘路线的准确性，提高测绘准确度；

2.提高无人船行驶的稳定性。

附图说明

图1是风向以及风力检测的方法示意图。

图2是风向标对风向检测的方法示意图。

图3是图像对风向检测的方法示意图。

图4是判断模型生成的方法示意图。

图5是风轮检测风力的方法示意图。

图6是喷口位置调节的方法示意图。

图7是喷口位置排布的方法示意图。

图8是不同数量的喷口激活的方法示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种无人船测绘路径校准方法，无人船在行驶的时候，通过螺旋桨推进器作为动力源，采用差动式进行转向，并且在无人船的船底安装泵喷射推进器，泵喷射推进器安装有多个，并且可以进行喷射的角度的调节。

在无人船进行行驶的时候，会受到风的影响，因此通过泵喷射推进器对位置进行补偿，从而对测绘路径进行校准。且补偿的方式如下：

步骤S100、获取当前环境中的当前风向检测信息以及当前风力检测信息。

风向检测信息通过风向标进行检测，从而获得风的方向，而风力检测信息通过风轮的转速从而进行反馈。

步骤S101、根据当前风向检测信息从预先设置的风向数据库中查找出喷口角度信息，根据喷口角度信息以调节泵喷射推进器的喷口的喷射角度。

风向数据库中为预设的数据库，工作人员采用检测的方式，将风向数据库进行补充，以将风向检测信息和喷口角度信息进行对应，通过对喷口角度的调节以减少风对无人船的干扰。

步骤S102、根据当前风力检测信息从预先设置的风力数据库中查找出喷口喷力信息，根据喷口喷力信息以调节泵喷射推进器的喷口的喷射力度。

风力数据库为工作人员自行补充的数据库，通过对风力检测信息的与风力数据库进行对比，从而查找出喷口喷力信息，本实施例中，喷口采用同一型号，从而方便对喷力进行调节，喷射力度通过泵喷射推进器中的泵的出气量进行控制。喷口角度的调节通过控制泵喷射推进器的旋转，从而进行角度的调节。

参照图2，风向检测信息的获取方式如下：

步骤S200、获取当前风向标的当前转动角度信息。

风向标在被风吹过的时候，风向标会进行转动，因此对风向标的转动角度进行检测，角度的检测采用角度传感器进行检测。

步骤S201、根据当前转动角度信息从预先设置的角度数据库中查找出风向检测信息。

角度数据库为工作人员输入的数据，通过转动角度信息从而查找出风向检测信息，从而供系统进行识别。

参照图3，在通过角度传感器对风向标的转动角度进行检测的过程中，还通过图像识别的方式进行辅助检测，且检测方式如下：

步骤S300、获取当前检测区域中风向标的当前图像信息。

通过摄像头对检测区域中的风向标进行检测，在风向标转动的过程中，采用OpenCV库对摄像头采集的视频进行实时抽帧，得到BGR三通道彩色图像，从而获得图像信息。

步骤S301、对当前图像信息进行裁剪，得到目标区域。

通过对设定目标区域中的图像进行裁剪，从而得到目标区域，减少识别范围以提高整体的识别效率。

步骤S302、将目标区域中的图像信息输入至所预设的判断模型中，以输出预测结果。

通过将训练好的判断模型，将图像信息进行输入，从而得到目标区域图像中的风向标的角度，并输出预测结果。

步骤S303、根据预判结果以核对风向检测信息，若从角度数据库中查找的风向检测信息与预判结果所核对的风向检测信息不一致，则以核对出的风向检测信息为准，并反馈告警信息。

当角度数据库中查找的风向检测信息与预判结果所核对的风向检测信息不一致，则以核对出的风向检测信息为准，并反馈告警信息。

参照图4，判断模型的生成步骤如下：

步骤S400、通过摄像头采集风向标在不同角度方向的样本图像。

通过大量的标注数据作为样本，通过摄像头对不同角度的风向标进行检测，并作为样本图像，图像的分辨率为640*480。

步骤S401、对样本图像中存在的污染数据进行清洗，将清洗后的样本数据进行区域选取并裁剪，以得到目标区域。

对采集的数据中存在的污染数据进行清洗，例如大量的重复图像、过曝、过暗等，将清洗后的图像先进行区域选取并裁剪，得到目标区域图像。得到目标图像后可以再通过平移、旋转、加噪声等数据增强操作进行预处理、

步骤S402、将裁剪后的样本图像输入至神经网络中进行训练，以学习到判别出目标区域中的风向标的不同角度方向的特征，并输出训练后的判断模型。

通过将样本图像输入至神经网络中进行训练，从而学习到判别出目标区域中的风向标的不同角度方向的特征，并输出训练后的判断模型。

参照图5，风力检测信息的获取方式如下：

步骤S500、获取预设于风向标上的风轮的当前转速信息。

通过转速传感器对风轮的转速进行检测，从而获得转速信息，转速传感器安装在风向标上，并且与风轮同轴设置，从而对风轮的转速进行检测。

步骤S501、根据当前转速信息从预先设置的转速数据库中查找出风力系数。

转速数据库为工作人员自行设置的数据库，通过转速信息从转速数据库中进行风力系数的查找。

步骤S502、根据风力系数以生成风力检测信息。

因此风力检测信息通过风力系数进行生成。

参照图6，无人船的底部的泵喷射推进器设置有若干，且每个泵喷射推进器上均设置有一个喷口，因此有若干个喷口，对喷口的使用数量进行激活，一旦达到单个喷口的极限喷力时，就需要激活另一个喷口进行风力的补偿，喷口的数量激活方式如下：

步骤S600、根据风力系数从预先设置的喷口数量数据库中查找出喷口使用数量。

喷口数量数据库为工作人员设置的数据，通过对不同风力的检测，从而匹配出不同的喷口使用数量。

步骤S601、根据风向检测信息从预先设置的喷口位置数据库中查找出喷口激活的位置；

喷口位置数据库中设置有喷口的位置，根据风向检测信息从而激活对应的喷口的位置。

步骤S602、未激活的喷口朝向为无人船前进的方向。

未激活的喷口朝向为无人船前进的方向，从而减少行驶的阻力。

参照图7，定义：无人船左右两侧的喷口呈对称设置，且无人船一侧的喷口为A区，无人船另一侧的喷口为B区；

风向为A区至B区；

无人船重心位置为位置C，无人船中心位置为位置D；

喷口激活的位置方法如下：

步骤700、若风向检测信息所对应的朝向位于相邻喷口之间，则激活靠近位置C的喷口；若相邻喷口与位置C之间的距离一致，则激活靠近位置D的喷口；若相邻喷口与位置D之间的距离一致，则选取两喷口中的任一喷口；

当风向检测信息所对应的朝向位于相邻喷口之间时，就会激活靠近位置C的喷口，即靠近无人船重心位置的喷口，从而提高稳定性。

而当两个喷口的位置与位置C的距离一致时，就激活靠近位置D的喷口，即靠近中心位置的喷口。

而当两个喷口的位置与位置D的距离一致时，就会随机选取两个喷口中的一个。

步骤701、若风向检测信息所对应的朝向靠近一喷口，则激活此喷口。

当风向检测信息所对应的朝向靠近其中一个喷口时，就会激活此喷口，此时无须对喷口进行选择，只有在遇到距离相同的情况下才会进行选择。

参照图8，当激活的喷口数量不同时，对喷口激活的位置方法如下：

步骤S800、若喷口使用数量为1，则A区中风向检测信息所对应的朝向上的喷口激活。

当激活的喷口数量为1个，就会激活在A区中风向检测信息所对应的朝向上的喷口。

步骤S801、若喷口使用数量为2，则A区和B区中风向检测信息所对应的朝向上的喷口激活。

当喷口使用数量为2个，就激活A区和B区中风向检测信息所对应的朝向上的喷口。

步骤S802、若喷口使用数量大于1且为奇数，则风向检测信息所对应的朝向上的喷口激活，且A区喷口的数量比B区喷口的数量多1，而A区中多出来的喷口的激活位置按照喷口激活的位置方法。

当喷口使用数量大于1且为奇数时，就会激活风向检测信息所对应的朝向上的喷口，同时A区喷口的数量比B区喷口的数量多1个，而A区中多出来的喷口的激活位置按照喷口激活的位置方法进行设置。

步骤S803、若喷口使用数量大于2且为偶数，则风向检测信息所对应的朝向上的喷口激活，并按照从中间向两侧进行分布，且喷口激活位置按照喷口激活的位置方法。

当喷口使用数量大于2个且为偶数时，就会激活风向检测信息所对应的朝向上的喷口，并按照从中间向两侧进行分布，喷口激活位置按照喷口激活的位置方法进行设置。

基于同一发明构思，本发明实施例提供一种无人船测绘路径校准系统，包括：

获取模块，用于获取风向检测信息、风力检测信息、转动角度信息以及图像信息；

存储器，用于存储如图1-8中的方法；

处理器，存储器中的程序能够被处理器加载执行且实现如图1-8中的方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

基于同一发明构思，本发明实施例提供一种计算机存储介质，包括能够被处理器加载执行包括如图1-8流程中的各个步骤。

计算机存储介质例如包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人船测绘路径校准方法，其特征在于，包括：

获取当前环境中的当前风向检测信息以及当前风力检测信息；

根据当前风向检测信息从预先设置的风向数据库中查找出喷口角度信息，根据喷口角度信息以调节泵喷射推进器的喷口的喷射角度；

根据当前风力检测信息从预先设置的风力数据库中查找出喷口喷力信息，根据喷口喷力信息以调节泵喷射推进器的喷口的喷射力度。

2.根据权利要求1所述的一种无人船测绘路径校准方法，其特征在于：风向检测信息的获取方式如下：

获取当前风向标的当前转动角度信息；

根据当前转动角度信息从预先设置的角度数据库中查找出风向检测信息。

3.根据权利要求2所述的一种无人船测绘路径校准方法，其特征在于：包括：

获取当前检测区域中风向标的当前图像信息；

对当前图像信息进行裁剪，得到目标区域；

将目标区域中的图像信息输入至所预设的判断模型中，以输出预测结果；

根据预判结果以核对风向检测信息，若从角度数据库中查找的风向检测信息与预判结果所核对的风向检测信息不一致，则以核对出的风向检测信息为准，并反馈告警信息。

4.根据权利要求3所述的一种无人船测绘路径校准方法，其特征在于：判断模型的生成步骤如下：

通过摄像头采集风向标在不同角度方向的样本图像；

对样本图像中存在的污染数据进行清洗，将清洗后的样本数据进行区域选取并裁剪，以得到目标区域；

将裁剪后的样本图像输入至神经网络中进行训练，以学习到判别出目标区域中的风向标的不同角度方向的特征，并输出训练后的判断模型。

5.根据权利要求1所述的一种无人船测绘路径校准方法，其特征在于：风力检测信息的获取方式如下：

获取预设于风向标上的风轮的当前转速信息；

根据当前转速信息从预先设置的转速数据库中查找出风力系数；

根据风力系数以生成风力检测信息。

6.根据权利要求5所述的一种无人船测绘路径校准方法，其特征在于：喷口设置有若干；

根据风力系数从预先设置的喷口数量数据库中查找出喷口使用数量；

根据风向检测信息从预先设置的喷口位置数据库中查找出喷口激活的位置；

未激活的喷口朝向为无人船前进的方向。

7.根据权利要求6所述的一种无人船测绘路径校准方法，其特征在于：喷口激活的位置方法如下：

定义：

无人船左右两侧的喷口呈对称设置，且无人船一侧的喷口为A区，无人船另一侧的喷口为B区；

风向为A区至B区；

无人船重心位置为位置C，无人船中心位置为位置D；

若风向检测信息所对应的朝向位于相邻喷口之间，则激活靠近位置C的喷口；若相邻喷口与位置C之间的距离一致，则激活靠近位置D的喷口；若相邻喷口与位置D之间的距离一致，则选取两喷口中的任一喷口；

若风向检测信息所对应的朝向靠近一喷口，则激活此喷口。

8.根据权利要求7所述的一种无人船测绘路径校准方法，其特征在于：包括：

若喷口使用数量为1，则A区中风向检测信息所对应的朝向上的喷口激活；

若喷口使用数量为2，则A区和B区中风向检测信息所对应的朝向上的喷口激活；

若喷口使用数量大于1且为奇数，则风向检测信息所对应的朝向上的喷口激活，且A区喷口的数量比B区喷口的数量多1，而A区中多出来的喷口的激活位置按照喷口激活的位置方法；

若喷口使用数量大于2且为偶数，则风向检测信息所对应的朝向上的喷口激活，并按照从中间向两侧进行分布，且喷口激活位置按照喷口激活的位置方法。

9.一种无人船测绘路径校准系统，其特征在于：包括：

获取模块，用于获取风向检测信息、风力检测信息、转动角度信息以及图像信息；

存储器，用于存储如权利要求1至8中任一项所述的无人船测绘路径校准方法的程序；

处理器，存储器中的程序能够被处理器加载执行且实现如权利要求1至8中任一项所述的无人船测绘路径校准方法。

10.一种计算机存储介质，其特征在于：包括存储有能够被处理器加载执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的无人船测绘路径校准方法的程序。

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