利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2025111225350
申请人: 黄山学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种水下机器人集群协同作业的高精度定位系统,其特征在于,所述系统包括多源融合定位基准站网络模块、 跨介质协同定位引擎模块、集群相对定位子系统模块、动态环境感知补偿模块、 弹性定位容错系统模块、协同定位决策中枢模块,其中:所述多源融合定位基准站网络模块,用于依托海底声学信标阵列与移动惯性基准站对空间参考框架实施GNSS差分数据与水下声学时延融合,输出时空统一的绝对定位基准场;

所述跨介质协同定位引擎模块,用于结合多模态传感器原始观测数据对载体运动状态与声学测距数据执行联合平差计算,产生地球坐标系下的连续位姿变换矩阵;

所述集群相对定位子系统模块,用于采集载波相位差分信号与视觉特征点数据对机器人间空间关系开展三维解算,建立动态拓扑关系图谱;

所述动态环境感知补偿模块,用于监测水体声速梯度与流速场分布对声学传播路径实施多普勒效应补偿,生成环境参数修正数据库;

所述弹性定位容错系统模块,用于检测传感器数据残差与一致性指标对故障模式执行动态权重分配,输出降级工况下的可靠定位结果;

所述协同定位决策中枢模块,用于评估集群任务需求与定位资源状态,对基准站工作模式实施智能调度优化,形成全局定位资源配置方案。

2.根据权利要求1所述的水下机器人集群协同作业的高精度定位系统,其特征在于,所述多源融合定位基准站网络模块在执行依托海底声学信标阵列与移动惯性基准站对空间参考框架实施GNSS差分数据与水下声学时延融合时,包括:通过海底声学信标阵列构建空间参考网络,布置信标节点位置,产生基准站坐标数据;

借助移动惯性基准站获取载体运动参数,计算动态校准系数,输出基准站姿态信息;

融合GNSS差分数据与水下声学传播时延,实现时空基准统一,建立绝对定位基准场。

3.根据权利要求1所述的水下机器人集群协同作业的高精度定位系统,其特征在于,所述跨介质协同定位引擎模块在执行结合多模态传感器原始观测数据对载体运动状态与声学测距数据执行联合平差计算时,包括:获取绝对定位基准场,采集多源传感器观测数据,完成时间同步处理,生成同步测量数据集;

处理同步测量数据中的载体运动信息,实施联合平差解算,构建位姿转换关系;

分析位姿转换误差特性,优化滤波算法参数,输出精确位姿变换矩阵。

4.根据权利要求1所述的水下机器人集群协同作业的高精度定位系统,其特征在于,所述跨介质协同定位引擎模块在执行基于自适应滤波算法的运动状态估计时,包括:提取精确位姿变换矩阵中的状态变量,建立误差传播模型,确定传感器误差特征;

根据误差特征配置滤波器参数,设计自适应权重分配方案,形成最优估计策略;

应用最优估计策略融合多源数据,更新位姿状态信息。

5.根据权利要求1所述的水下机器人集群协同作业的高精度定位系统,其特征在于,所述集群相对定位子系统模块在执行采集载波相位差分信号与视觉特征点数据对机器人间空间关系开展三维解算时,包括:接收精确位姿变换矩阵,解算载波相位观测值,消除整周模糊度,获取相对距离测量结果;

采集视觉特征点信息,实现三维特征匹配,计算相对方位角,产生相对姿态数据;

整合相对距离与姿态测量,建立集群拓扑关系模型,输出动态空间关系图谱。

6.根据权利要求1所述的水下机器人集群协同作业的高精度定位系统,其特征在于,所述动态环境感知补偿模块在执行监测水体声速梯度与流速场分布对声学传播路径实施多普勒效应补偿时,包括:依据动态空间关系图谱,布设环境监测网络,测量声速剖面变化,获取实时声速数据;

分析流速场分布规律,建模声信号传播路径,计算传播时延修正量;

应用时延修正量调整测距数据,更新环境补偿数据库。

7.根据权利要求1所述的水下机器人集群协同作业的高精度定位系统,其特征在于,所述弹性定位容错系统模块在执行检测传感器数据残差与一致性指标对故障模式执行动态权重分配时,包括:调用环境补偿数据库,检验传感器数据质量,评估系统一致性,诊断故障类型;

根据故障诊断结果,动态配置传感器权重,重构数据融合流程;

执行容错定位解算,保障系统可靠性,输出稳健定位结果。

8.根据权利要求1所述的水下机器人集群协同作业的高精度定位系统,其特征在于,所述协同定位决策中枢模块在执行评估集群任务需求与定位资源状态时,包括:获取稳健定位结果,解析作业任务需求,构建效能评估模型,完成系统状态分析;

监测各节点定位性能,评价资源配置效果,生成优化决策报告。

9.根据权利要求1所述的水下机器人集群协同作业的高精度定位系统,其特征在于,所述协同定位决策中枢模块在执行对基准站工作模式实施智能调度优化时,包括:基于优化决策报告,规划基准站工作模式,制定唤醒调度策略;

分配通信资源参数,优化网络拓扑结构,产生全局配置指令;

下发配置指令协调各模块,实现系统最优运行。