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(biāo)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(zhǔn)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(zhǔn)等，以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(zhǔn)確的導(dǎo)航結(jié)果。