基于機器視覺的水下航行器自動控制系統(tǒng)
發(fā)布時間：2021-06-29 05:16
面對復雜的水下環(huán)境,采用傳統(tǒng)系統(tǒng)無法獲取精準圖像,導致自動控制效果較差。為了避免該問題,提出基于機器視覺的水下航行器自動控制系統(tǒng)設計。依據(jù)水下航行器自動控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu),分別采用CAN總線和ethrnet總線掛載到不同設備接口,以此保證水下獲取的信號能夠正常傳輸?shù)交�。選擇GOPRO8運動攝像機拍攝的水下照片更清晰、更真實,使用一個ASIC芯片的協(xié)議轉(zhuǎn)換器能夠?qū)崿F(xiàn)點對點的轉(zhuǎn)化,選擇MIX智能推進裝置通過旋轉(zhuǎn)葉片為水下航行器提供動力。使用者通過人機界面選擇機器視覺的尺度參數(shù),降低不同設備之間的耦合性,并設計控制系統(tǒng)的軟件流程,由此完成系統(tǒng)設計。設置整機規(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。
【文章來源】：艦船科學技術. 2020,42(10)北大核心
【文章頁數(shù)】：3 頁
【部分圖文】：
水下航行器自動控制系統(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。該裝置應用原理為：將水電離，利用電場力將帶點的離子加速后噴出，通過其反作用力推動水下航行器。該推進裝置具有雙螺旋槳，水平面下平穩(wěn)自游；動力強勁，具有8kgf強勁推力；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軟件部分設計在系統(tǒng)運行之前，使用者通過人機界面選擇機器圖1水下航行器自動控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)Fig.1Hardwarestructureofautomaticcontrolsystemforunderwatervehicle圖2MIX智能推進裝置Fig.2MIXintelligentpropulsiondevice·50·艦船科學技術第42卷
視覺的尺度參數(shù)，然后將這些參數(shù)存儲到存儲器之中。在完成圖像采集后，開始下一次采集工作，不僅能提高系統(tǒng)工作效率，還能降低不同設備之間的耦合性。使用機器視覺方法將每幅圖像存儲為二維形式，利用動態(tài)判別法對軌跡進行動態(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，每個像素點由周圍相鄰像素點組成，每個像素點都是相鄰數(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)對各個裝置的管理，通過獲取的圖像信息控制航行器水下運動。3系統(tǒng)調(diào)試針對基于機器視覺的水下航行器自動控制系統(tǒng)設計合理性，進行系統(tǒng)調(diào)試。3.1整機規(guī)格整機規(guī)格如表1所示。3.2控制效果對比分析依據(jù)上述內(nèi)容，將傳統(tǒng)系統(tǒng)與所設計系統(tǒng)的控制效果進行對比分析，結(jié)果如圖4所示�？芍翰捎脗鹘y(tǒng)系統(tǒng)無論是水中還是水平面上，其控制效果始終低于50%；而采用所設計系統(tǒng)無論是水中還是水平面上，其控制效果始終高于80%。因此，基于機器視覺的水下航行器自動控制系統(tǒng)設計具有合理性。4結(jié)語設計的基于機器視覺水下航行器自動控制系統(tǒng)能夠自主完成水下勘測工作，具有良好控制效果，系統(tǒng)調(diào)試也證實了該點的真實性。然而，由于水下環(huán)境復雜，針對當前控制系統(tǒng)仍存在需要改進的地方。水下圖像的獲取需要航行器具有高分辨率，而控制系統(tǒng)缺少對圖像的判別，無法避免非目標信息的干擾。因此，在今后研究過程中可通過增加水目攝像機對信息進行采集，以此達到更好的控制效果。參考文獻：余有芳,嚴求真.非參數(shù)不確定水下航行器系統(tǒng)軸向運動的魯棒自適應反演控制[J].科技通報,2018,5(4):214–217.[1]李彬,龐永杰,朱梟猛,等.水下航行器環(huán)肋復合材料耐壓殼6σ優(yōu)化設計[
【參考文獻】：
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中的應用[J]. 詹飛,馬曉川,楊力. 聲學學報. 2018(04)
[2]水下航行器環(huán)肋復合材料耐壓殼6σ優(yōu)化設計[J]. 李彬,龐永杰,朱梟猛,程妍雪. 兵工學報. 2018(06)
[3]非參數(shù)不確定水下航行器系統(tǒng)軸向運動的魯棒自適應反演控制[J]. 余有芳,嚴求真. 科技通報. 2018(04)
[4]基于模型預測控制的UUV路徑跟蹤控制研究[J]. 張偉,郁晨曦,滕延斌,魏世琳. 儀器儀表學報. 2017(11)
本文編號：3255809
【文章來源】：艦船科學技術. 2020,42(10)北大核心
【文章頁數(shù)】：3 頁
【部分圖文】：
水下航行器自動控制系統(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。該裝置應用原理為：將水電離，利用電場力將帶點的離子加速后噴出，通過其反作用力推動水下航行器。該推進裝置具有雙螺旋槳，水平面下平穩(wěn)自游；動力強勁，具有8kgf強勁推力；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軟件部分設計在系統(tǒng)運行之前，使用者通過人機界面選擇機器圖1水下航行器自動控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)Fig.1Hardwarestructureofautomaticcontrolsystemforunderwatervehicle圖2MIX智能推進裝置Fig.2MIXintelligentpropulsiondevice·50·艦船科學技術第42卷
視覺的尺度參數(shù)，然后將這些參數(shù)存儲到存儲器之中。在完成圖像采集后，開始下一次采集工作，不僅能提高系統(tǒng)工作效率，還能降低不同設備之間的耦合性。使用機器視覺方法將每幅圖像存儲為二維形式，利用動態(tài)判別法對軌跡進行動態(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，每個像素點由周圍相鄰像素點組成，每個像素點都是相鄰數(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)對各個裝置的管理，通過獲取的圖像信息控制航行器水下運動。3系統(tǒng)調(diào)試針對基于機器視覺的水下航行器自動控制系統(tǒng)設計合理性，進行系統(tǒng)調(diào)試。3.1整機規(guī)格整機規(guī)格如表1所示。3.2控制效果對比分析依據(jù)上述內(nèi)容，將傳統(tǒng)系統(tǒng)與所設計系統(tǒng)的控制效果進行對比分析，結(jié)果如圖4所示�？芍翰捎脗鹘y(tǒng)系統(tǒng)無論是水中還是水平面上，其控制效果始終低于50%；而采用所設計系統(tǒng)無論是水中還是水平面上，其控制效果始終高于80%。因此，基于機器視覺的水下航行器自動控制系統(tǒng)設計具有合理性。4結(jié)語設計的基于機器視覺水下航行器自動控制系統(tǒng)能夠自主完成水下勘測工作，具有良好控制效果，系統(tǒng)調(diào)試也證實了該點的真實性。然而，由于水下環(huán)境復雜，針對當前控制系統(tǒng)仍存在需要改進的地方。水下圖像的獲取需要航行器具有高分辨率，而控制系統(tǒng)缺少對圖像的判別，無法避免非目標信息的干擾。因此，在今后研究過程中可通過增加水目攝像機對信息進行采集，以此達到更好的控制效果。參考文獻：余有芳,嚴求真.非參數(shù)不確定水下航行器系統(tǒng)軸向運動的魯棒自適應反演控制[J].科技通報,2018,5(4):214–217.[1]李彬,龐永杰,朱梟猛,等.水下航行器環(huán)肋復合材料耐壓殼6σ優(yōu)化設計[
【參考文獻】：
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中的應用[J]. 詹飛,馬曉川,楊力. 聲學學報. 2018(04)
[2]水下航行器環(huán)肋復合材料耐壓殼6σ優(yōu)化設計[J]. 李彬,龐永杰,朱梟猛,程妍雪. 兵工學報. 2018(06)
[3]非參數(shù)不確定水下航行器系統(tǒng)軸向運動的魯棒自適應反演控制[J]. 余有芳,嚴求真. 科技通報. 2018(04)
[4]基于模型預測控制的UUV路徑跟蹤控制研究[J]. 張偉,郁晨曦,滕延斌,魏世琳. 儀器儀表學報. 2017(11)
本文編號：3255809
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