一种水下路障躲避方法和系统与流程

【技术领域】

本发明涉及水下机器人技术领域，特别是涉及一种水下路障躲避方法和系统。

背景技术：

水下机器人可在高度危险环境、被污染环境以及零可见度的水域代替人工在水下长时间作业。其中，水下机器人上一般配备声呐系统、摄像机、照明灯和机械臂等装置，能提供实时视频、声呐图像信息，并且能够使用机械臂抓起重物。水下机器人在安全搜救、管道检查、科研教学、水下娱乐、能源产业、考古、渔业等领域得到广泛应用。

由于水下机器人工作环境的特殊性，即在水下工作且无人现场控制，对水下机器人的智能化要求比较高。而水下最有可能出现的事故为，水下机器人在运行过程中，与障碍物碰撞引起的事故，对水下机器人的结构造成严重损坏。现有技术中，水下机器人基本上能够检测到前方是否存在障碍物，并根据无线通信网络接收水上控制台的避让指令以完成障碍物避让，无法实现自动避让，更不能根据障碍物的具体情况制定不同的避让措施。

在水下机器人的水下操作过程中，最常见的问题是，由于海下环境的复杂性，经常会遇到不同形状的障碍物，需要对这些障碍物进行有效的躲避，以保证水下工作的正常开展。当前的水下机器人都能识别到障碍物，但需要根据水上控制平台的控制指令才能完成躲避动作，而且躲避模式过于单一，有时甚至需要绕过很宽但其实很低的障碍物才能到达目的地。

技术实现要素：

本发明实施例要解决的技术问题是如何提高水下机器人躲避路障的智能性和预判性。

本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种水下路障躲避方法，包括：

水下机器人确定当前的位置信息，向服务端发送携带所述位置信息的地理模块请求；其中，所述地理模块为预设形状的单元，地理模块内部包含现实环境中相应区域的路障信息；

水下机器人根据获取到的一个或者多个地理模块，生成避让策略；其中，所述避让策略包括一个或者多个阈值信息，以及对应各阈值信息的避让动作；

水下机器人根据其行径方向和实时的位置信息，判断当前所满足的阈值信息，并采取对应该阈值信息的避让动作。

可选的，当水下机器人的行径路线已经确认，则所述方法还包括：

接收所述行径路线所覆盖的一个或者多个地理模块；

其中，所述行径路线所覆盖的一个或者多个地理模块是由服务端在确认水下机器人的行径路线后，从数据库中查找得到。

可选的，根据获取到的一个或者多个地理模块，生成避让策略，具体包括：

根据获取到的一个或者多个地理模块，确定各地理模块中包含的路障信息；

根据路障信息中路障类型、路障大小和路障结构，以及水下机器人自身的大小、性能参数和工作类型，生成避让策略；所述避让策略包括：

浮起到指定高度后前进通过、下沉到指定高度后前进通过、绕道指定位置后通过中的一项或者多项避让动作；

各避让动作对应各自的阈值信息，所述阈值信息作为执行所述避让动作的判断依据存储在所述水下机器人中，或者由所述水下机器人动态生成。

可选的，所述地理模块由一个或者多个水下机器人在目标定位识别系统中工作得到，其中，系统中包括具有主动声呐功能的母船、至少一个具有被动声呐功能的浮标和所述水下机器人，

所述水下机器人用于获取路障相对于水下机器人的第一位置信息和路障内容，并发送所述第一位置信息到母船；所述母船和浮标之间相差预设距离，母船用于获取所述浮标的第二位置信息；浮标中记录有母船声呐信号的相关参数，并将采集到的来自水下机器人的声呐反射信号反馈给母船；

所述母船还用于根据自身的第三位置信息、浮标的第二位置信息、母船和浮标采集到的水下机器人的声呐反射信号，以及路障相对于水下机器人的第一位置信息，计算得到路障的定位信息；并根据所述路障的定位信息和路障内容，依据地理模块大小的设定，生成一个或者多个地理模块。

可选的，所述方法还包括：

若水下机器人在执行避让动作时，发生避让失败；

回溯水下机器人的位置信息和执行避让动作对应的地理模块，确认阈值信息判断是否正确；

若判断正确则根据所述水下机器人记录的环境信息更新对应的地理模块；若判断有误，则调整避让策略生成机制。

第二方面，本发明实施例还提供了一种水下路障躲避系统，系统中包括水下机器人和服务端包括：

所述服务端用于存储地理模块，并在接收携带水下机器人位置信息的地理模块请求时，反馈对应的一个或者多个地理模块；其中，所述地理模块为预设形状的单元，地理模块内部包含现实环境中相应区域的路障信息；

所述水下机器人，用于根据获取到的一个或者多个地理模块，生成避让策略；其中，所述避让策略包括一个或者多个阈值信息，以及对应各阈值信息的避让动作；水下机器人还用于根据其行径方向和实时的位置信息，判断当前所满足的阈值信息，并采取对应该阈值信息的避让动作。

可选的，当水下机器人的行径路线已经确认，则所述系统还包括：

服务端在确认水下机器人的行径路线后，从数据库中查找得到所述行径路线所覆盖的一个或者多个地理模块，并发送给水下机器人；

所述水下机器人还用于接收所述行径路线所覆盖的一个或者多个地理模块。

可选的，所述系统还包括具有主动声呐功能的母船、至少一个具有被动声呐功能的浮标，

所述水下机器人还用于获取路障相对于水下机器人的第一位置信息和路障内容，并发送所述第一位置信息到母船；所述母船和浮标之间相差预设距离，母船用于获取所述浮标的第二位置信息；浮标中记录有母船声呐信号的相关参数，并将采集到的来自水下机器人的声呐反射信号反馈给母船；

所述母船或服务端还用于根据自身的第三位置信息、浮标的第二位置信息、母船和浮标采集到的水下机器人的声呐反射信号，以及路障相对于水下机器人的第一位置信息，计算得到路障的定位信息；并根据所述路障的定位信息和路障内容，依据地理模块大小的设定，生成一个或者多个地理模块。

可选的，所述服务端还用于统计水下机器人避让策略执行成功率，若水下机器人在执行避让动作时，发生避让失败；

服务器还用于回溯水下机器人的位置信息和执行避让动作对应的地理模块，确认阈值信息判断是否正确；

若判断正确则根据所述水下机器人记录的环境信息更新对应的地理模块；若判断有误，则调整水下机器人的避让策略生成机制。

可选的，所述地理模块大小的是根据所述水下机器人所具备的传感设备在海中所能检测到的范围区域来设定的，其形状可以是正六边形、矩形或者是其它可以由所述检测到的范围区域裁剪出来，并可供完成拼接的图形。

本发明实施例提出了一种基于地理模块的路障预判断，并根据判断执行避让动作的方法。该方法可以充分利用历史上水下机器人工作过程中的采集数据，并按照水下机器人的传感检测特性将工作海域分成诸多地理模块，从而能够在确定当前任务所对应的工作区域，给相应水下机器人发送相应的地理模块，有效的减少了水下机器人对数据的分析处理总量，并能提高水下机器人的响应速率和工作的安全性。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种水下路障躲避方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一种地理模块生成原理示意图；

图3是本发明实施例提供的一种水下路障躲避方法流程图；

图4是本发明实施例提供的一种水下路障躲避方法流程图；

图5是本发明实施例提供的一种地理模块生成的系统架构图；

图6是本发明实施例提供的另一种地理模块生成的系统架构图；

图7是本发明实施例提供的另一种地理模块生成的系统架构图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1:

本发明实施例1提供了一种水下路障躲避方法，所述路障躲避方法适用于各种水下机器人工作场合，尤其适用于存在大量重复或交叉路线的位于海底附近的水下机器人工作领域，如图1所示，所述方法包括：

在步骤201中，水下机器人确定当前的位置信息，向服务端发送携带所述位置信息的地理模块请求。

其中，所述地理模块为预设形状的单元，地理模块内部包含现实环境中相应区域的路障信息。所述地理模块大小的是根据所述水下机器人所具备的传感设备在海中所能检测到的范围区域来设定的，其形状可以是正六边形、矩形或者是其它可以由所述检测到的范围区域裁剪出来，并可供完成拼接的图形。例如图2所示(图中并未按照比例示出，实际探测距离可能远大于水下机器人的尺寸)，其中，水下机器人的外形为图中3所示，其传感器所能检测的范围如图中31标注的区域所示，而裁剪出的地理模型为图中标注32区域所示。实际情况中，因为水下机器人是处于运动状态的(例如：水平运动)，因此，地理模型的长度理论上可以在一连续长度上任意的设定并完成截取。

在步骤202中，水下机器人根据获取到的一个或者多个地理模块，生成避让策略。

其中，所述避让策略包括一个或者多个阈值信息，以及对应各阈值信息的避让动作。其中，阈值信息实际是避让动作的判断依据，所述阈值信息可以是单一的参数，例如由位置信息(包括经纬度和海洋深度)；也可以是几个参数的组合，例如由位置信息、水下机器人的移动速度、水下机器人的工作类型等等多个维度组合起来的形式。

在步骤203中，水下机器人根据其行径方向和实时的位置信息，判断当前所满足的阈值信息，并采取对应该阈值信息的避让动作。

本发明实施例提出了一种基于地理模块的路障预判断，并根据判断执行避让动作的方法。该方法可以充分利用历史上水下机器人工作过程中的采集数据，并按照水下机器人的传感检测特性将工作海域分成诸多地理模块，从而能够在确定当前任务所对应的工作区域后，给相应水下机器人发送相应的地理模块，有效的减少了水下机器人对数据的分析处理总量，并能提高水下机器人的响应速率和工作的安全性。

本发明实施例1所述方案可以应用于两种方式之中，第一种为水下机器每达到预设的移动距离，便向服务端发起一次地理模块请求。该方式适合做不指定具体路线的寻找任务或者路径会随机发生改变的跟踪任务。其中，在步骤202中接收到的一个或者多个地理模块所覆盖的现实区域的半径大于所述预设的移动距离，从而保证每次水下机器人发起地理模块请求时，其移动位置没有超出地理模块对应的现实区域。对应步骤201-203的方法步骤会在水下机器人整个工作过程中循环的被执行。

第二种为水下机器人的工作任务由既定的路径可寻，此时，步骤201-203的方法内容则适用于最初水下机器人投放后为达到指定路径起点之间的执行过程。在第二种方式中，本发明实施例还提供了对于抵达指定路径起点之后的地理模块获取方法，如图3所示，所述方法还包括：

在步骤204中，接收所述行径路线所覆盖的一个或者多个地理模块。

其中，所述行径路线所覆盖的一个或者多个地理模块是由服务端在确认水下机器人的行径路线后，从数据库中查找得到。

在本发明实施例步骤202中，根据获取到的一个或者多个地理模块，生成避让策略，具体包括：

根据获取到的一个或者多个地理模块，确定各地理模块中包含的路障信息；其中，路障信息包括路障类型、路障大小和路障结构等，所述路障类型可以根据水下机器人的图像采集设备(例如摄像头)分析得到，而路障大小和路障结构则可能需要水下机器人进行多次工作或者由专门探测过程获取的多个地理模块整合分析得到，而对于构成上述大型路障对象的各地理模块来说，虽然各地理模块详细描绘的是其管理的现实区域内容，但是，作为大型路障的地理模块组成成员，均会保留一份该大型路障的大小参数值和路障结构模型，以及当前模块在大型路障结构中位置信息。从而能够让水下机器人在获取到构成大型路障对象的某一组成地理模块成员时，便能识别当前大型路障的整体信息，并制定更为合理的避让策略。

除了上述由地理模块分析得到的路障相关整体信息外，为了能够制定合理的避让策略，另一不可或缺的元素便是水下机器人自身的大小、性能参数和工作类型。其中，机器人自身的大小直接影响着面对特定路障对象是否可以利用路障自身存在的缝隙穿越过去；机器人自身的性能参数则决定了其是否可以下潜到特定深度或者其移动速度是否可以选择某一避让策略并且能够在指定时间内完成等等；而所述工作类型则也会影响到避让策略的制定，例如：如果水下机器人是用于拖拽光缆，则对于路障对象较高的情况，便不适用于跨越过去的方案，除此以外还包括观察目标对象工作任务类型、负载物品到指定位置的工作任务类型等等。

在拥有了上述路障信息和水下机器人相关信息后，便是如何来生成避让策略，具体实现如下：

根据路障信息中路障类型、路障大小和路障结构，以及水下机器人自身的大小、性能参数和工作类型，生成避让策略。

所述避让策略包括：

浮起到指定高度后前进通过、下沉到指定高度后前进通过、绕道指定位置后通过中的一项或者多项避让动作；真实情况下的避让动作，通常以所述浮起到指定高度后前进、下沉到指定高度后前进和绕道指定位置三种动作单元进行组合实现，例如：避让动作可以表现为“浮起5m-朝东北前进10米-下潜3米-保持前行”。当然，为了提高本发明实施例所提出方法的安全性和鲁棒性，优选的是在避让策略中提供无法分析处理的时候，启动人工介入操作水下机器人的方案；并且，可以记录人工操作的方式，以便服务端能够根据水下机器人在当时环境下检测到的环境信息学习并更新避让策略生成机制。

各避让动作对应各自的阈值信息，所述阈值信息作为执行所述避让动作的判断依据存储在所述水下机器人中，或者由所述水下机器人动态生成。例如：对于某一路障对象同时具有多个可供当前水下机器人穿越过去的孔洞时，则相应阈值信息会以到达各孔洞的时间计算分割点，此时，超过该分割点则选择穿过第一孔洞作为相应避让策略中的避让动作，而如果未达到该分割点则选择穿过第二孔洞作为相应避让策略中的避让动作。

为了进一步提高本发明实施例所述方法的容错能力，结合本发明实施例所述方法还提供了一种更新机制，如图4所示，所述方法还包括以下执行步骤：

在步骤205中，若水下机器人在执行避让动作时，发生避让失败。

这里避让失败通常是指水下机器人在实际运行过程中，在达到路障所在预估位置时，会优先按照本发明实施例所提出的避让策略来执行，但是，执行的过程中水下机器人自身的传感器依然会保持工作，对于可能发生碰撞的情况也会在遵循所述避让策略的情况下采取紧急停止、临时调整方向避险。上述情况多发生在水下机器人遇到大型海底生物，或者水下机器人自身定位出现错误的时候。

在步骤206中，回溯水下机器人的位置信息和执行避让动作对应的地理模块，确认阈值信息判断是否正确。

这里阈值信息判断主要集中在定位信息的判断，而出现问题的可能通常是水下机器人自身的定位传感器出现问题，或者是整个定位系统收到信号干扰等原因造成定位错误。

在步骤207中，若判断正确则根据所述水下机器人记录的环境信息更新对应的地理模块；若判断有误，则调整避让策略生成机制。

所述避让策略生成机制包括设定各避让动作执行后预判离路障对象的相对距离。举例来说，若原来根据水下机器人移动速度15海里/时，以及策略生成机制中要求的离路障最近为5m，阈值信息为水下机器人相距路障距离为10m，生成的避让动作为进行向上浮起6m。此时，若仍然发生碰撞的风险，则需要调整策略生成机制中离路障最近从5m改成8m，相应的水下机器人在生成避让策略时，便会根据该策略生成机制中调整后的参数，依据水下机器人移动速度和路障信息重新计算得到阈值信息，例如调整后的阈值信息为水下机器人相距路障距离为15m，生成的避让动作为进行向上浮起6m。上述反馈机制能够进一步提高水下机器人在突发恶劣环境下，生成的避让策略的鲁棒性。

实施例2：

在实施例1中介绍了如何利用地理模块进行水下机器人智能躲避路障4的方法，本发明实施例则是从如何建立服务端维护的地理模块的方面进行阐述。在本发明实施例中所述地理模块由一个或者多个水下机器人在目标定位识别系统中工作得到，如图5所示，系统中包括具有主动声呐功能的母船1、至少一个具有被动声呐功能的浮标2和水下机器人3，所述水下机器人3可以是采用专业用于采集地理信息的设备，也可以是采用如实施例1中介绍的用于执行其它任务的设备，两者的区别可能在于传感器的检测范围和检测精度上，但是，两者存在的共性是均能完成自身的定位和路障内容的获取。但是，作为本发明实施例的水下机器人还需要其具备获取路障相对自身第一位置信息的能力。具体阐述如下：

所述水下机器人3用于获取路障4相对于水下机器人3的第一位置信息，并发送所述第一位置信息到母船1；所述母船1和浮标2之间相差预设距离，母船1用于获取所述浮标2的第二位置信息；浮标2中记录有母船1声呐信号的相关参数，并将采集到的来自水下机器人3的声呐反射信号反馈给母船1；

所述母船1还用于根据自身的第三位置信息、浮标2的第二位置信息、母船1和浮标2采集到的水下机器人3的声呐反射信号，以及路障4相对于水下机器人3的第一位置信息，计算得到路障4的定位信息；并根据所述路障4的定位信息和路障4，依据地理模块大小的设定，生成一个或者多个地理模块。

在本发明各实施例中，所述路障对象包括岩石、海底山体、珊瑚和海沟等，若水下机器人不采取合理的避让就会对水下机器人产生实质性破坏的对象。而对于其它水下生物的避让则可以依托水下机器人自身安装的传感设备进行(例如声呐设备和摄像头设备等)。为了进一步简化本发明实施例中使用地理模块给传输通道带来的带宽压力，可以将本实施例中水下机器人采集到没有路障的区域所对应的地理模块标注为空或者以简单的标识符表明其对应区域无路障，从而极大程度上简化实施例1中服务端与水下机器人之间的地理模块传输所需的带宽。

本发明实施例所述路障内容是较为原始的信息，它可能是路障的图片、路障的声呐反馈信号，也可能是路障的一小部分；相比较实施例1中描述的路障信息，则是服务端通过接收到的来自一个或者多个水下机器人反馈的路障内容和定位信息解析得到的。例如：服务端会根据接收到的多组对应于同一路障对象的定位信息和路障内容，通过建模的方式还原出完成的路障对象，并分析出路障对象的路障信息(包括路障的类型、路障的结构和路障的大小)，并将相应信息配置给构成搜索路障对象的多个地理模块。

实施例3：

本发明实施例是实施例2所述方案在具体实现场合下的一种系统组合形式，在本实施例中所述浮标2具体数量为一个，所述水下机器人3上设置有水深传感器。如图6所示在本实施中，所述系统包括具有主动声呐功能的母船1、一个具有被动声呐功能的浮标2和水下机器人3，其中，所述水深传感器用于反馈水下机器人3到海面的垂直距离；水下机器人3将所述垂直距离反馈给母船1；

所述水下机器人3用于获取路障4相对于水下机器人3的第一位置信息；并向母船1发送所述第一位置信息。

所述母船1和浮标2之间相差预设距离，母船1用于获取所述浮标2的第二位置信息；

所述母船1和浮标2之间建立有第二通讯链路，其中，浮标2中记录有母船1声呐信号的相关参数，并将采集到的来自水下机器人3的声呐反射信号通过所述第二通讯链路反馈给母船1；

所述母船1用于根据所述用于根据自身的第三位置信息、水下机器人3的垂直距离、浮标2的第二位置信息、母船1和浮标2采集到的水下机器人3的声呐反射信号，以及路障4相对于水下机器人3的第一位置信息，计算得到路障的定位信息。

本发明实施例不仅利用了母船自身的续航能力，以及其配备的声呐设备功能，而且利用了水下机器人中配备的水深传感器，简化了水下机器人和浮标的设计需求，以及浮标数量的配置需求(仅需要一个即可)。并利用由母船、浮标和水下机器人构建起来的第一定位子系统，以及由水下机器人和路障构建起来的第二定位子系统，由母船或者陆地服务器计算得到路障的定位信息，所述定位信息包括经纬度信息、水深信息等等。相比较现有技术中采用的由水下机器人作为等价与所述第一定位子系统中的主动声呐源，本发明实施例能够提高水下机器人的续航能力，并且减少水下机器人的数据处理量，从侧面降低了水下机器人的制造成本。

在本实施例中，将结合图6所示布局图，阐述如何根据自身的第三位置信息、水下机器人3的垂直距离、浮标2的第二位置信息、母船1和浮标2采集到的水下机器人3的声呐反射信号，以及路障4相对于水下机器人3的第一位置信息，计算得到路障的定位信息。

如图6所示，假设水下机器人所在位置(图6中以字母c标注)投影到海平面的位置为o，则所示水下机器人3的垂直距离为oc，母船1采集到的水下机器人3的声呐反射信号可以计算得到母船1与水下机器人3之间距离ac，而浮标2采集到的水下机器人3的声呐反射信号可以计算得到浮标2与水下机器人3之间的距离bc，其中，位置a和位置b是初始状态下已经获取位置信息，为已知量。此时，可以通过ac和oc计算得到ao，通过bc和oc计算得到bo，在三角形三边ab、ao和bo都已知情况下，便可以计算得到∠bao。于是便可得到根据a点定位信息得到o点定位信息，并根据垂直距离oc，得到第一定位子系统中水下机器人的第四位置信息。其中，第二定位子系统中路障相对于水下机器人的第一位置信息可以通过双目识别原理，配合第二声呐收发器32检测到的路障相对于水下机器人的相对距离，利用透视算法计算得到。综合上述水下机器人的第四位置信息和路障相对于水下机器人的第一位置信息，便可以计算得到路障的定位信息。

在本发明实施例中，预设距离优选的根据水下机器人所要工作的水深深度、水下机器人工作的区域范围，以及母船1和浮标2上声呐设备的最佳工作距离计算得到。

实施例4：

本发明实施例是实施例1所述方案在具体实现场合下的一种系统组合形式，在本实施例中所述浮标2具体数量为两个或者两个以上(在本实施例中以两个为例进行阐述)。本实施例突出的适用于水下机器人中没有配置水深传感器的情况，或者浮标2数量比较充足希望能够更准确的计算得到目标对象定位信息的场合。在本实施例中所述浮标2具体数量为两个或者两个以上，以所述两个或者两个以上的浮标2和母船1的声呐设备作为参考点，其中，各参考点在水面上构成等边图形。如图7所示在本实施中，所述系统包括具有主动声呐功能的母船1、两个具有被动声呐功能的浮标2和水下机器人3，

所述水下机器人3用于获取目标对象4相对于水下机器人3的第一位置信息；并向所述母船1发送所述第一位置信息。

所述母船1和浮标2之间相差预设距离，母船1用于获取所述浮标2的第二位置信息；

所述母船1和浮标2之间建立有第二通讯链路，其中，浮标2中记录有母船1声呐信号的相关参数，并将采集到的来自水下机器人3的声呐反射信号通过所述第二通讯链路反馈给母船1；

所述母船1用于根据所述用于根据自身的第三位置信息、浮标的第二位置信息(包括浮标2和浮标21)、母船1和各浮标采集到的水下机器人3的声呐反射信号，以及目标对象4相对于水下机器人3的第一位置信息，计算得到目标对象的定位信息。

本发明实施例充分利用了母船自身的续航能力，以及其配备的声呐设备功能，简化了水下机器人和浮标的设计需求，并利用由母船、浮标和水下机器人构建起来的第一定位子系统，以及由水下机器人和目标对象构建起来的第二定位子系统，由母船或者陆地服务器计算得到目标对象的定位信息，所述定位信息包括经纬度信息、水深信息等等。相比较现有技术中采用的由水下机器人作为等价与所述第一定位子系统中的主动声呐源，本发明实施例能够提高水下机器人的续航能力，并且减少水下机器人的数据处理量，从侧面降低了水下机器人的制造成本。另一方面，还能通过多浮标构成的检测系统，进一步提高最终计算得到的目标对象的定位信息。

在本实施例中，将结合图7所示结构示意图，阐述如何根据所述用于根据自身的第三位置信息、浮标的第二位置信息(包括浮标2和浮标21)、母船1和各浮标采集到的水下机器人3的声呐反射信号，以及目标对象4相对于水下机器人3的第一位置信息，计算得到目标对象的定位信息。

如图7所示，根据母船的第三位置信息和浮标的第二位置信息(包括图中浮标2和浮标21)计算得到三角形abd各边的长度，根据母船1和各浮标采集到的水下机器人3的声呐反射信号分别计算得到ab、bc和dc的长度，此时，便可以构建锥形c-abd模型，并根据锥形模型计算得到水下机器人3相对于母船1所在位置a的位置偏移量，从而得到所述第四位置信息。其中，第二定位子系统中目标对象相对于水下机器人的第一位置信息可以通过双目识别原理，配合第二声呐收发器32检测到的目标对象相对于水下机器人的相对距离，利用透视算法计算得到。综合上述水下机器人的第四位置信息和目标对象相对于水下机器人的第一位置信息，便可以计算得到目标对象的定位信息。

在本发明实施例中，预设距离优选的根据水下机器人所要工作的水深深度、水下机器人工作的区域范围，以及母船1和浮标2上声呐设备的最佳工作距离计算得到。

实施例5：

通过实施例2的阐述，引出了一种实例情况，即当前工作的水下机器人只能获取其工作水域的部分地理模型。因此本发明实施例可以是在实施例1所述方法执行之前完成的(即可以充分满足实施例1中水下机器人在各种位置信息下的地理模块需求)，此方式为优选的；另一方面也可以是仅完成了部分地理模块的采集(即在实施例1中部分位置信息所对应的地理模块可能并没有采集到)该情况的发生或许是因为服务端还没来得及将整个水域的地理模型维护起来。在本发明实施例中，具体阐述如下：

对于水下机器人设置有两种避让模式，其模式一为针对服务端具有地理模型块的海域则按照实施例1所述方法生成相应避让策略后执行；其模式二为自身传感器来检测环境并进行分析后避让的模式；针对服务端还未更新地理模型块的海域，则水下机器人会切换到自身传感器来检测环境并进行分析后避让的模式。其中，模式二相比较本发明实施例所提出的方式一，无论在分析效率和执行效率(本发明实施例1的方案可以实现预判断，和提前采取避让行动)上都会有较大的差距，但是，可以弥补如本实施例所述的地理模块缺少的情况。在具体实现过程中，水下机器人会同时具备上述两种避让模式，并且，模式二的优先级还会高于模式一，但是，在模式二的避让动作没有触发的情况下，则是按照模式一的避让策略执行。

实施例6：

本发明实施例还提供了一种水下路障躲避系统，系统中包括水下机器人和服务端，其中，在具体应用场合中所述服务端可以是母船1，也可以是陆地上设置的管理中心，还可以互联网远端的服务器等，在所述系统中：

所述服务端用于存储地理模块，并在接收携带水下机器人位置信息的地理模块请求时，反馈对应的一个或者多个地理模块；其中，所述地理模块为预设形状的单元，地理模块内部包含现实环境中相应区域的路障信息；

所述水下机器人，用于根据获取到的一个或者多个地理模块，生成避让策略；其中，所述避让策略包括一个或者多个阈值信息，以及对应各阈值信息的避让动作；水下机器人还用于根据其行径方向和实时的位置信息，判断当前所满足的阈值信息，并采取对应该阈值信息的避让动作。

本发明实施例提出了一种基于地理模块的路障预判断，并根据判断执行避让动作的方法。该方法可以充分利用历史上水下机器人工作过程中的采集数据，并按照水下机器人的传感检测特性将工作海域分成诸多地理模块，从而能够在确定当前任务所对应的工作区域，给相应水下机器人发送相应的地理模块，有效的减少了水下机器人对数据的分析处理总量，并能提高水下机器人的响应速率和工作的安全性。

结合本发明实施例，对应于实施例1中所述第二种实现方式，当水下机器人的行径路线已经确认，则所述系统还包括：

服务端在确认水下机器人的行径路线后，从数据库中查找得到所述行径路线所覆盖的一个或者多个地理模块，并发送给水下机器人；

所述水下机器人还用于接收所述行径路线所覆盖的一个或者多个地理模块。

在所述服务端具体为陆地上设置的管理中心或者互联网远端的服务器时，还可以利用本实施例所提出的系统进行海域中地理信息的采集，具体的所述系统还包括具有主动声呐功能的母船1、至少一个具有被动声呐功能的浮标2，其中，水下机器人采用本实施例系统中已经拥有的。

所述水下机器人还用于获取路障相对于水下机器人的第一位置信息和路障内容，并发送所述第一位置信息到母船1；所述母船1和浮标2之间相差预设距离，母船1用于获取所述浮标2的第二位置信息；浮标2中记录有母船1声呐信号的相关参数，并将采集到的来自水下机器人的声呐反射信号反馈给母船1；

所述母船1或服务端还用于根据自身的第三位置信息、浮标2的第二位置信息、母船1和浮标2采集到的水下机器人的声呐反射信号，以及路障相对于水下机器人的第一位置信息，计算得到路障的定位信息；并根据所述路障的定位信息和路障内容，依据地理模块大小的设定，生成一个或者多个地理模块。

其中，根据所述路障的定位信息和路障内容，依据地理模块大小的设定，生成一个或者多个地理模块的执行，可以在母船上实现完成后，并将地理模块发送到服务端进行整理。除此以外，所述根据所述路障的定位信息和路障内容，依据地理模块大小的设定，生成一个或者多个地理模块也可以由服务端进行实现，而作为母船来说则需要将路障的定位信息和路障内容发送给服务端。上述实现方式通常根据各节点的数据处理能力来进行灵活安排，因此，相应的将本发明实施例中不同执行动作做适应性调整后所得到的方案，均属于本发明的保护范围内。

结合本发明实施例，还存在一种可选的实现方案，所述服务端还用于统计水下机器人避让策略执行成功率，若水下机器人在执行避让动作时，发生避让失败；

服务器还用于回溯水下机器人的位置信息和执行避让动作对应的地理模块，确认阈值信息判断是否正确；

若判断正确则根据所述水下机器人记录的环境信息更新对应的地理模块；若判断有误，则调整水下机器人的避让策略生成机制。

其中，具体避让失败的情况和生成机制的解释可以参考实施例1中描述内容，在此不一一赘述。

值得说明的是，上述系统内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的处理方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(rom，readonlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。