面對(duì)復(fù)雜的水下環(huán)境,采用傳統(tǒng)系統(tǒng)無(wú)法獲取精準(zhǔn)圖像,導(dǎo)致自動(dòng)控制效果較差。為了避免該問(wèn)題,提出基于機(jī)器視覺(jué)的水下航行器自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。依據(jù)水下航行器自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu),分別采用CAN總線(xiàn)和ethrnet總線(xiàn)掛載到不同設(shè)備接口,以此保證水下獲取的信號(hào)能夠正常傳輸?shù)交尽＿x擇GOPRO8運(yùn)動(dòng)攝像機(jī)拍攝的水下照片更清晰、更真實(shí),使用一個(gè)ASIC芯片的協(xié)議轉(zhuǎn)換器能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的轉(zhuǎn)化,選擇MIX智能推進(jìn)裝置通過(guò)旋轉(zhuǎn)葉片為水下航行器提供動(dòng)力。使用者通過(guò)人機(jī)界面選擇機(jī)器視覺(jué)的尺度參數(shù),降低不同設(shè)備之間的耦合性,并設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的軟件流程,由此完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)置整機(jī)規(guī)格調(diào)試系統(tǒng),由調(diào)試結(jié)果可知,該系統(tǒng)控制效果較好。 

【文章來(lái)源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(10)北大核心

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【部分圖文】：

水下航行器自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)Fig.1Hardwarestructureofautomaticcontrolsystemforunderwatervehicle

岣吒煤叫釁髟謁?碌腦誦興俁齲?渫ü????片產(chǎn)生推力。該裝置應(yīng)用原理為：將水電離，利用電場(chǎng)力將帶點(diǎn)的離子加速后噴出，通過(guò)其反作用力推動(dòng)水下航行器。該推進(jìn)裝置具有雙螺旋槳，水平面下平穩(wěn)自游；動(dòng)力強(qiáng)勁，具有8kgf強(qiáng)勁推力；非凡速度，1.5m/s靜水速度；防水40極限水深，小巧輕便，靈活轉(zhuǎn)向，正常使用足夠30min。2軟件部分設(shè)計(jì)在系統(tǒng)運(yùn)行之前，使用者通過(guò)人機(jī)界面選擇機(jī)器圖1水下航行器自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)Fig.1Hardwarestructureofautomaticcontrolsystemforunderwatervehicle圖2MIX智能推進(jìn)裝置Fig.2MIXintelligentpropulsiondevice·50·艦船科學(xué)技術(shù)第42卷

視覺(jué)的尺度參數(shù)，然后將這些參數(shù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器之中。在完成圖像采集后，開(kāi)始下一次采集工作，不僅能提高系統(tǒng)工作效率，還能降低不同設(shè)備之間的耦合性。使用機(jī)器視覺(jué)方法將每幅圖像存儲(chǔ)為二維形式，利用動(dòng)態(tài)判別法對(duì)軌跡進(jìn)行動(dòng)態(tài)劃分。具體思路為：依據(jù)水下航行器拍攝到的圖像連貫性可知，每個(gè)像素點(diǎn)由周?chē)噜徬袼攸c(diǎn)組成，每個(gè)像素點(diǎn)都是相鄰數(shù)據(jù)的延伸�？刂葡到y(tǒng)的軟件流程如圖3所示。水下航行器控制系統(tǒng)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各個(gè)裝置的管理，通過(guò)獲取的圖像信息控制航行器水下運(yùn)動(dòng)。3系統(tǒng)調(diào)試針對(duì)基于機(jī)器視覺(jué)的水下航行器自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理性，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。3.1整機(jī)規(guī)格整機(jī)規(guī)格如表1所示。3.2控制效果對(duì)比分析依據(jù)上述內(nèi)容，將傳統(tǒng)系統(tǒng)與所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制效果進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如圖4所示�？芍翰捎脗鹘y(tǒng)系統(tǒng)無(wú)論是水中還是水平面上，其控制效果始終低于50%；而采用所設(shè)計(jì)系統(tǒng)無(wú)論是水中還是水平面上，其控制效果始終高于80%。因此，基于機(jī)器視覺(jué)的水下航行器自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有合理性。4結(jié)語(yǔ)設(shè)計(jì)的基于機(jī)器視覺(jué)水下航行器自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠自主完成水下勘測(cè)工作，具有良好控制效果，系統(tǒng)調(diào)試也證實(shí)了該點(diǎn)的真實(shí)性。然而，由于水下環(huán)境復(fù)雜，針對(duì)當(dāng)前控制系統(tǒng)仍存在需要改進(jìn)的地方。水下圖像的獲取需要航行器具有高分辨率，而控制系統(tǒng)缺少對(duì)圖像的判別，無(wú)法避免非目標(biāo)信息的干擾。因此，在今后研究過(guò)程中可通過(guò)增加水目攝像機(jī)對(duì)信息進(jìn)行采集，以此達(dá)到更好的控制效果。參考文獻(xiàn)：余有芳,嚴(yán)求真.非參數(shù)不確定水下航行器系統(tǒng)軸向運(yùn)動(dòng)的魯棒自適應(yīng)反演控制[J].科技通報(bào),2018,5(4):214–217.[1]李彬,龐永杰,朱梟猛,等.水下航行器環(huán)肋復(fù)合材料耐壓殼6σ優(yōu)化設(shè)計(jì)[

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]眾核處理架構(gòu)在水下航行器相位編碼脈沖回波檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 詹飛,馬曉川,楊力.  聲學(xué)學(xué)報(bào). 2018(04)
[2]水下航行器環(huán)肋復(fù)合材料耐壓殼6σ優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 李彬,龐永杰,朱梟猛,程妍雪.  兵工學(xué)報(bào). 2018(06)
[3]非參數(shù)不確定水下航行器系統(tǒng)軸向運(yùn)動(dòng)的魯棒自適應(yīng)反演控制[J]. 余有芳,嚴(yán)求真.  科技通報(bào). 2018(04)
[4]基于模型預(yù)測(cè)控制的UUV路徑跟蹤控制研究[J]. 張偉,郁晨曦,滕延斌,魏世琳.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2017(11)



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