導(dǎo)讀:近日消息,由南方電網(wǎng)廣東電網(wǎng)公司牽頭研制的我國首臺作業(yè)時速公里級水下敷纜機器人近日完成下水測試。
近日消息,由南方電網(wǎng)廣東電網(wǎng)公司牽頭研制的我國首臺作業(yè)時速公里級水下敷纜機器人近日完成下水測試。
圖片來源:央視網(wǎng)
據(jù)悉,這款機器人集成了履帶與雪橇行走功能,并具備“搜尋-挖溝-敷埋”一體化作業(yè)能力,作業(yè)速度高達1000米/小時。其核心部件實現(xiàn)了100%的自主可控,標志著該項目已從理論研究邁向了樣機實物階段。
據(jù)介紹,為應(yīng)對水下敷纜作業(yè)機器人海纜感知能力差、持續(xù)作業(yè)時間短等問題,項目團隊創(chuàng)新性地提出“聲-光-磁-電”多模信息融合的海纜探測定位方法,突破了多傳感器組合的抗干擾導(dǎo)航技術(shù)難題,解決了水下敷纜作業(yè)機器人在低能見度水下環(huán)境海纜搜尋定位難和近底水下導(dǎo)航失效的問題。
多傳感器融合感知 突破抗干擾導(dǎo)航技術(shù)
眾所周知,水下敷纜機器人在執(zhí)行作業(yè)時,面臨著復(fù)雜且多變的水下環(huán)境,這對機器人的導(dǎo)航系統(tǒng)提出了極高的要求。其中,多傳感器組合的抗干擾導(dǎo)航技術(shù)是關(guān)鍵所在。
傳統(tǒng)上,水下敷纜作業(yè)機器人在海纜感知、持續(xù)作業(yè)等方面存在諸多難題,尤其是在低能見度的水下環(huán)境中,海纜的搜尋與定位變得尤為困難,近底水下導(dǎo)航也時常出現(xiàn)失效的情況。
為了解決這些問題,該研發(fā)團隊創(chuàng)新性地提出了“聲-光-磁-電”多模信息融合的海纜探測定位方法。
這種方法通過融合多種傳感器的信息,如聲波、光學(xué)、磁場和電流等,實現(xiàn)了對水下環(huán)境的全面感知。多種傳感器信息的互補和冗余,不僅提高了導(dǎo)航系統(tǒng)的精度和可靠性,還有效增強了其抗干擾能力。即使在復(fù)雜多變的水下環(huán)境中,機器人也能夠準確地找到海纜的位置,并進行穩(wěn)定的導(dǎo)航和作業(yè)。
如何優(yōu)化多傳感器組合的抗干擾導(dǎo)航算法?
優(yōu)化多傳感器組合的抗干擾導(dǎo)航算法可以從以下幾個方面進行:
一、提高傳感器信息融合精度
1. 優(yōu)化數(shù)據(jù)預(yù)處理:對來自不同傳感器的原始數(shù)據(jù)進行預(yù)處理,包括去噪、濾波、校準等,以提高數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。
2. 采用先進的融合算法:如擴展卡爾曼濾波(EKF)、無跡卡爾曼濾波(UKF)等,這些算法能夠更好地處理非線性系統(tǒng)和非高斯噪聲,從而提高信息融合的精度。
3. 考慮傳感器之間的相關(guān)性:在融合過程中,充分考慮傳感器之間的相關(guān)性,避免信息的重復(fù)利用和誤差的累積。
二、增強抗干擾能力
1. 引入冗余傳感器:通過增加冗余傳感器,可以在部分傳感器失效或受到干擾時,仍然能夠獲取足夠的信息進行導(dǎo)航。
2. 采用自適應(yīng)濾波技術(shù):根據(jù)環(huán)境變化和傳感器性能的變化,自適應(yīng)地調(diào)整濾波器的參數(shù),以提高抗干擾能力。
3. 融合多種類型的傳感器:如將聲學(xué)、光學(xué)、磁場和電流等多種類型的傳感器進行融合,可以充分利用各種傳感器的優(yōu)點,提高導(dǎo)航系統(tǒng)的整體抗干擾能力。
三、提高算法實時性和魯棒性
1. 優(yōu)化算法結(jié)構(gòu):簡化算法流程,減少不必要的計算步驟,提高算法的實時性。
2. 采用并行處理技術(shù):利用多核處理器或分布式計算系統(tǒng),實現(xiàn)傳感器信息的并行處理,進一步提高算法的實時性。
3. 進行充分的測試與驗證:在實際環(huán)境中對算法進行充分的測試與驗證,確保其在各種復(fù)雜環(huán)境下都能穩(wěn)定運行并給出準確的導(dǎo)航結(jié)果。