CN118151672A - 一种用于深海机器人的声呐升降控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于深海机器人的声呐升降控制方法，属于深海机器人技术领域，控制方法包括：步骤一、将深海机器人下潜到指定深度位置；步骤二、采集深海机器人所处区域的影响参数信息以及声呐系统获取的声波信息；步骤三、根据获取的影响参数信息以及声波信息进行分析，判断深海机器人下潜深度是否存在偏差；步骤四、根据偏差值情况对下潜深度进行校正。本发明通过采集深海机器人所处区域的压力变化、温度变化、盐度变化等参数信息以及声波信息，并进行处理分析，从而获取深海机器人实际下潜深度，来判断下潜深度是否存在偏差，并根据偏差情况自动的调整深海机器人上推进器的推力，对下潜深度进行校正，保证下潜精度。

Description

一种用于深海机器人的声呐升降控制方法

技术领域

本发明属于深海机器人技术领域，具体涉及一种用于深海机器人的声呐升降控制方法。

背景技术

深海机器人是一种用于深海作业的机器人，通常由机器人手臂、摄像头、水下推进器和其他必要的设备组成。它们被设计用于在深海环境中执行各种任务，例如勘探、地质勘测、管线维护以及搜救等。深海作业机器人通常可以承受极高的水压，可以在深达数千米的水下环境中工作，为人类探索深海提供了有力的支持。这些机器人可以通过遥控或自主操作来完成任务，并且已经被广泛应用于海洋科学、石油勘探等领域。

现有深海机器人在作业时一般根据需要下潜的深度，通过母船上的控制将深海机器人下潜到指定深度，并通过深海机器人上的传感器确定下潜深度，以此来完成指定位置的勘测。但是由于不同海域其不同深度的环境分布是不同的，当显示的下潜深度可能会与实际下潜深度产生偏差，从而对下潜深度的准确性造成影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于深海机器人的声呐升降控制方法，用以解决上述背景技术中所面临的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于深海机器人的声呐升降控制方法，所述控制方法包括：

步骤一、根据需要下潜的深度位置，将深海机器人下潜到指定深度位置；

步骤二、采集深海机器人所处区域的影响参数信息以及声呐系统获取的声波信息；

步骤三、根据获取的影响参数信息以及声波信息进行分析，判断深海机器人下潜深度是否存在偏差；

步骤四、当下潜深度存在偏差时，根据偏差值情况生成调整指令，调整深海机器人上推进器的推力，对下潜深度进行校正；

步骤五、返回步骤三继续分析，判断不存在偏差后结束控制。

进一步地，所述影响参数信息包括深海机器人下潜时压力感应装置获取的压力变化信息、温度感应装置获取的温度变化信息以及盐度感应装置活动的盐度变化信息。

进一步地，所述步骤三中判断深海机器人下潜深度是否存在偏差的方法为：

根据声呐系统中获取的声波接收方向，获取声波接收方向与母船所在平面之间的夹角θ；

获取接收声波所用时时间，通过公式得出深海机器人的实 际深度；

通过公式得出下潜深度偏差值；

将获得的下潜深度偏差值与系统预设的允许超差阈值区间进行比对：

当时，则认为深海机器人下潜深度不存在偏差；

否则，认为深海机器人下潜深度存在偏差；

其中，为深海机器人显示的当前下潜深度，为拟定的声波传播速度，为环境 影响系数，。

进一步地，所述步骤四中调整指令生成的方法为：

当深海机器人下潜深度存在偏差时，根据下潜深度偏差值情况生成调整指令，所述调整指令包括上潜指令以及下潜指令；

当时，生成下潜指令；

当时，生成上潜指令。

进一步地，所述步骤四中进行校正的方法为：

当生成下潜指令时，此时通过公式将 深海机器人的推力缓慢调整为；

当生成上潜指令时，此时通过公式将 深海机器人的推力缓慢调整为；

其中，为深海机器人推进器的当前推力大小，以及为各自的推力转化因子，为当前压强大小，为调整后的压强大小，为调整后的压强大小。

进一步地，所述环境影响系数获取的方法为：

在深海机器人下潜时，获取下潜时压力随时间变化曲线、温度随时间变化曲 线以及盐度随时间变化曲线；

通过公式求出环境影响系数；

其中，为下潜开始时间，为下潜到深度时的时间，为系统在拟定的声波传 播速度下预设的环境影响值。

进一步地，所述步骤五中还包括：对每次校正次数进行存储，从而根据存储数据判断深海机器人灵敏度质量，所述判断方法为：

在一定周期∆q内，获取深海机器人每次下潜所需校正的次数，

通过公式求出质量风险指数；

将获得的质量风险指数与系统预设的标准质量风险阈值指数进行比较：

当＞时，则判断深海机器人灵敏度质量不合格；

否则，判断深海机器人灵敏度质量合格；

其中,，为周期内下潜的总次数，且，为所以校正 次数中，校正次数大于平均值的下潜次数。

本发明的有益效果：

本发明通过采集深海机器人所处区域的压力变化、温度变化、盐度变化等参数信息以及声波信息，并进行处理分析，从而获取深海机器人实际下潜深度，来判断下潜深度是否存在偏差，并根据偏差情况自动的调整深海机器人上推进器的推力，对下潜深度进行校正，保证下潜精度的准确；且本方法可不断的进行校正，直至下潜位置合格后停止校正，可保证下潜深度的准确无误，利于后续的勘测。

本发明在发现存在下潜偏差时，可以根据生成的调整指令情况，对应的对深海机器人的推力结合下潜深度偏差值以及压强变化情况进行综合分析，可以更加准确的对推进器的推力进行调整，保证下潜深度准确。

本发明还可以根据一段时间内校正次数超出均值的占比情况以及每次下潜时校正次数的一个波动变化情况进行综合分析，得出质量风险指数，并根据其值的大小来判断深海机器人灵敏度质量，对质量不合格的设备进行及时更换，保证后续检测精度。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在一个实施例中，公开了一种用于深海机器人的声呐升降控制方法，如图1所示，该控制方法主要包括以下步骤：

步骤一、根据需要下潜的深度位置，将深海机器人下潜到指定深度位置；

步骤二、采集深海机器人所处区域的影响参数信息以及声呐系统获取的声波信息，其中影响参数信息包括下潜时压力变化、温度变化、盐度变化信息；

步骤三、对获取的影响参数信息以及声波信息进行分析，先根据下潜时压力变化、温度变化、盐度变化信息进行分析得出环境影响系数，再通过获取声波接收方向与母船所在平面之间的夹角、接收声波所用时时间以及获取的环境影响系数进行分析，来获取深海机器人的实际深度，从而根据当前下潜深度与实际下潜深度差值得出下潜深度偏差值，最后根据下潜深度偏差值与系统预设的允许超差阈值区间的对应关系来判断深海机器人下潜深度是否存在偏差；

步骤四、当下潜深度存在偏差时，根据偏差值情况生成调整指令，判断深海机器人是下潜还是上潜，从而调整深海机器人上推进器的推力大小，对下潜的深度进行校正；

步骤五、返回步骤三继续分析，判断不存在偏差后结束控制。

通过上述技术方案，本申请通过采集深海机器人所处区域的压力变化、温度变化、盐度变化等参数信息以及声波信息，并进行处理分析，从而获取深海机器人实际下潜深度，来判断下潜深度是否存在偏差，并根据偏差情况自动的调整深海机器人上推进器的推力，对下潜深度进行校正，保证下潜精度的准确，且本方法可不断的进行校正，直至下潜位置合格后停止校正，可保证下潜深度的准确无误，利于后续的勘测。

作为本发明的一种实施方式，步骤三中判断深海机器人下潜深度是否存在偏差的方法为：

根据声呐系统中获取的声波接收方向，获取声波接收方向与母船所在平面之间的夹角θ；

获取接收声波所用时时间，通过公式得出深海机器人的实 际深度；

通过公式得出下潜深度偏差值；

将获得的下潜深度偏差值与系统预设的允许超差阈值区间进行比对：

当时，则认为深海机器人下潜深度不存在偏差；

否则，认为深海机器人下潜深度存在偏差；

其中，为深海机器人显示的当前下潜深度，为拟定的声波传播速度，为环境 影响系数，。

通过上述技术方案，本实施例提供了判断深海机器人下潜深度是否存在偏差的具 体方法，由于深海机器人在下潜时，其下潜的精度容易收到所处区域的环境影响或者自身 设备质量的影响，导致下潜深度与深度显示装置上的深度有所差距，因此为了保证更加准 确的获取下潜深度，先根据声呐系统中获取的声波接收方向，获取声波接收方向与母船所 在平面之间的夹角θ；然后再获取接收声波所用时时间，通过公式得 出深海机器人的实际深度，在通过公式得出下潜深度偏差值，根据获取声 波时间以及声波的速度结合环境影响系数来得出实际深度，可将环境影响整合到计算内， 使获得的数据更加准确，其中，声波的传播速度可根据大数据中相关数据得出，而下潜的深 度不可能百分百的准确无误，会存在允许误差，因此将获得的下潜深度偏差值与系统预设 的允许超差阈值进行比对：当时，则认为深海机器人下潜深度不存 在偏差，否则，认为深海机器人下潜深度存在偏差。通过此种方式，可以根据获取声波时间 以及声波的速度结合环境影响系数来得出实际深度，可将环境影响整合到计算内，使获得 的数据更加准确，从而判断出下潜深度是否存在误差，以便于对后续的深度进行自动调整。

作为本发明的一种实施方式，步骤四中调整指令生成的方法为：

当深海机器人下潜深度存在偏差时，根据下潜深度偏差值情况生成调整指令，调整指令包括上潜指令以及下潜指令；

当时，生成下潜指令；

当时，生成上潜指令。

步骤四中进行校正的方法为：当生成下潜指令时，此时通过公式将深海机器人的推力缓慢调整为；

当生成上潜指令时，此时通过公式将 深海机器人的推力缓慢调整为；

其中，为深海机器人推进器的当前推力大小，以及为各自的推力转化因子，为当前压强大小，为调整后的压强大小，为调整后的压强大小。

通过上述技术方案，本实施例主要提供了指令生成以及根据指令进行调整下潜深 度的具体方法，由于当深海机器人的下潜深度存在偏差时，分为下潜深度不够，获取下潜深 度过深，因此根据下潜深度偏差值情况生成调整指令，调整指令包括上潜指令以及下潜指 令，当时，说明实际的下潜深度还达不到所需的深度，为了保证下潜精度， 此时生成下潜指令，由于深海机器人的推进器的推力大小会与收到的压力有关，因此通过 公式进行分析后，将深海机器人的推力缓慢调 整为，从公式可以看出，当的值越大，说明偏差越大，需要增加的推力越多，而压 强变化越大，说明需要增加的推力也越多，因此，结合下潜深度偏差值以及压强变化情况进 行综合分析，可以更加准确的对推进器的推力进行调整，保证下潜深度准确。同样当时，说明此时下潜的深度已经超出所需要的下潜深度，则对应的需要往 上调整深海机器人的位置，则生成上潜指令，并通过公式将深海机器人的推力缓慢减小到。通过此种 方式，可以根据生成的调整指令情况，对应的对深海机器人的推力结合下潜深度偏差值以 及压强变化情况进行综合分析，可以更加准确的对推进器的推力进行调整，保证下潜深度 准确。

上述技术方案中，设置的允许超差阈值、各自的推力转化因子以及均 可根据历史数据进行获取，在此不过多叙述。

作为本发明的一种实施方式，环境影响系数获取的方法为：

在深海机器人下潜时，获取下潜时压力随时间变化曲线、温度随时间变化曲 线以及盐度随时间变化曲线；

通过公式求出环境影响系数；

其中，为下潜开始时间，为下潜到深度时的时间，为系统在拟定的声波传 播速度下预设的环境影响值。

通过上述技术方案，本实施例提供了环境影响系数获取的具体方法，由于拟定的 声波传播速度v只是一个估计值，实际声波在海水中传播时，容易受到多种因素的影响，例 如海水的温度、盐度以及压力的影响，导致传播速度发生变化，一般来说，温度越高、压力越 大或者盐度越大，其声波的传播速度也越快，因此为了使获取的速度更加准确，本实施例获 取深海机器人下潜时，压力随时间变化曲线、温度随时间变化曲线以及盐度随时 间变化曲线，并通过公式求出环境影响系数， 公式可以根据本次下潜时的压力变化、温度变化以及盐度变 化得出一个环境影响值，并与系统在拟定的声波传播速度下预设的环境影响值K进行比较， 很明显，当本期下潜时得到的环境影响值越大，环境影响系数也越大，所得出的实际速度也 越大。这样可以根据下潜时的压力变化、温度变化以及盐度变化，更加准确的得出环境影响 系数大小，使得到的实际深度更加准确。

上述技术方案中，系统在拟定的声波传播速度v下预设的环境影响值K可根据预先实验数据进行获取，在此不过多叙述。

作为本发明的一种实施方式，步骤五中还包括：对每次校正次数进行存储，从而根据存储数据判断深海机器人灵敏度质量，判断方法为：

在一定周期∆q内，获取深海机器人每次下潜所需校正的次数，

通过公式求出质量风险指数；

将获得的质量风险指数与系统预设的标准质量风险阈值指数进行比较：

当＞时，则判断深海机器人灵敏度质量不合格；

否则，判断深海机器人灵敏度质量合格；

其中,，为周期内下潜的总次数，且，为所以校正 次数中，校正次数大于平均值的下潜次数。

通过上述技术方案，本实施例提供了根据校正的次数来判断深海机器人灵敏度质 量的方法，当深海机器人每次下潜需要调整多次才能到达准确位置，说明深海机器人的检 测设备的灵敏度质量出现原因，因此设置一个一定的检测周期∆q，在一定周期∆q内，获取 深海机器人每次下潜所需校正的次数，通过公式求出质量风 险指数，公式可以表示在该周期内，校正次数大于平均值的下潜次数占总下潜次 数的变化，可知，当其值越大，说明设备的灵敏度越不准确，而公式则表示在该 检测周期内，每次下潜时的校正次数的一个波动情况，当其值越大时，说明波动越大，则对 应的灵敏度越也不准确，因此通过公式进行综合分析求出质量 风险指数，并与系统预设的标准质量风险阈值指数进行比较，其中预设的标准质量风 险阈值指数可根据经验数据获取，当＞时，说明灵敏度比较差，则判断深海机器 人灵敏度质量不合格，反正判断深海机器人灵敏度质量合格。通过此种方式，可以根据一段 时间内校正次数超出均值的占比情况以及每次下潜时校正次数的一个波动变化情况进行 综合分析，得出质量风险指数，并根据其值的大小来判断深海机器人灵敏度质量，对质量不 合格的设备进行及时更换，保证后续检测精度。

本发明通过采集深海机器人所处区域的压力变化、温度变化、盐度变化等参数信息以及声波信息，并进行处理分析，从而获取深海机器人实际下潜深度，来判断下潜深度是否存在偏差，并根据偏差情况自动的调整深海机器人上推进器的推力，对下潜深度进行校正，保证下潜精度的准确；且本方法可不断的进行校正，直至下潜位置合格后停止校正，可保证下潜深度的准确无误，利于后续的勘测。同时本发明在发现存在下潜偏差时，可以根据生成的调整指令情况，对应的对深海机器人的推力结合下潜深度偏差值以及压强变化情况进行综合分析，可以更加准确的对推进器的推力进行调整，保证下潜深度准确。另外本发明还可以根据一段时间内校正次数超出均值的占比情况以及每次下潜时校正次数的一个波动变化情况进行综合分析，得出质量风险指数，并根据其值的大小来判断深海机器人灵敏度质量，对质量不合格的设备进行及时更换，保证后续检测精度。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于深海机器人的声呐升降控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

步骤一、根据需要下潜的深度位置，将深海机器人下潜到指定深度位置；

步骤二、采集深海机器人所处区域的影响参数信息以及声呐系统获取的声波信息，其中影响参数信息包括下潜时压力变化、温度变化、盐度变化信息；

步骤三、对获取的影响参数信息以及声波信息进行分析，先根据下潜时压力变化、温度变化、盐度变化信息进行分析得出环境影响系数，再通过获取声波接收方向与母船所在平面之间的夹角、接收声波所用时时间以及获取的环境影响系数进行分析，来获取深海机器人的实际深度，从而根据当前下潜深度与实际下潜深度差值得出下潜深度偏差值，最后根据下潜深度偏差值与系统预设的允许超差阈值区间的对应关系来判断深海机器人下潜深度是否存在偏差；

步骤四、当下潜深度存在偏差时，根据偏差值情况生成调整指令，判断深海机器人是下潜还是上潜，从而调整深海机器人上推进器的推力大小，对下潜的深度进行校正；

步骤五、返回步骤三继续分析，判断不存在偏差后结束控制。

2.根据权利要求1所述的一种用于深海机器人的声呐升降控制方法，其特征在于，所述影响参数信息包括深海机器人下潜时压力感应装置获取的压力变化信息、温度感应装置获取的温度变化信息以及盐度感应装置活动的盐度变化信息。

3.根据权利要求2所述的一种用于深海机器人的声呐升降控制方法，其特征在于，所述步骤三中判断深海机器人下潜深度是否存在偏差的方法为：

根据声呐系统中获取的声波接收方向，获取声波接收方向与母船所在平面之间的夹角θ；

获取接收声波所用时时间，通过公式/>得出深海机器人的实际深度/>；

通过公式得出下潜深度偏差值/>；

将获得的下潜深度偏差值与系统预设的允许超差阈值区间/>进行比对：

当时，则认为深海机器人下潜深度不存在偏差；

否则，认为深海机器人下潜深度存在偏差；

其中，为深海机器人显示的当前下潜深度，/>为拟定的声波传播速度，/>为环境影响系数，/>。

4.根据权利要求3所述的一种用于深海机器人的声呐升降控制方法，其特征在于，所述步骤四中调整指令生成的方法为：

当深海机器人下潜深度存在偏差时，根据下潜深度偏差值情况生成调整指令，所述调整指令包括上潜指令以及下潜指令；

当时，生成下潜指令；

当时，生成上潜指令。

5.根据权利要求4所述的一种用于深海机器人的声呐升降控制方法，其特征在于，所述步骤四中进行校正的方法为：

当生成下潜指令时，此时通过公式将深海机器人的推力缓慢调整为/>；

当生成上潜指令时，此时通过公式将深海机器人的推力缓慢调整为/>；

其中，为深海机器人推进器的当前推力大小，/>以及/>为各自的推力转化因子，/>为当前压强大小，/>为调整/>后的压强大小，/>为调整/>后的压强大小。

6.根据权利要求3所述的一种用于深海机器人的声呐升降控制方法，其特征在于，所述环境影响系数获取的方法为：

在深海机器人下潜时，获取下潜时压力随时间变化曲线、温度随时间变化曲线以及盐度随时间变化曲线/>；

通过公式求出环境影响系数/>；

其中，为下潜开始时间，/>为下潜到/>深度时的时间，/>为系统在拟定的声波传播速度下预设的环境影响值。

7.根据权利要求5所述的一种用于深海机器人的声呐升降控制方法，其特征在于，所述步骤五中还包括：对每次校正次数进行存储，从而根据存储数据判断深海机器人灵敏度质量，所述判断方法为：

在一定周期∆q内，获取深海机器人每次下潜所需校正的次数，

通过公式求出质量风险指数/>；

将获得的质量风险指数与系统预设的标准质量风险阈值指数/>进行比较：

当＞/>时，则判断深海机器人灵敏度质量不合格；

否则，判断深海机器人灵敏度质量合格；

其中,，/>为周期内下潜的总次数，且/>，/>为所以校正次数中，校正次数大于平均值的下潜次数。