计算机应用

作者：车文博, 王建华, 郑翔, 吴恭兴, 张舜, 王浩铸

单位：1.航运技术与控制工程交通运输行业重点实验室（上海海事大学），上海 201306；2.上海遨拓深水装备技术开发有限公司，上海 201306

关键词：水面无人艇,协同定位,单目视觉,合作标志物,地下封闭水体

基金：国家自然科学基金资助项目(52271322)

针对无人艇（USV）在地下封闭水体中卫星定位信号缺失、通信受限、环境光线弱等问题，提出一种地下封闭水体内多USV协同的视觉定位方法。首先，设计一种艇载光源合作标志物，并根据艇身结构与应用场景对标志物结构进行优化；其次，采用单目视觉采集标志物图像，并求取特征点的图像坐标；再次，根据摄像机成像模型，基于合作标志物特征点的空间坐标及其对应的图像坐标之间的关系，通过改进直接线性变换方法求解相邻艇间的相对位置；然后，利用前后艇的摄像机进行艇间对视，并通过最小方差算法，融合根据前后艇摄像机图像求解所得的相对位置，以提高相对定位精度；最后，利用场景中已知的绝对坐标，获得各无人艇的绝对位置。仿真实验对影响定位误差的因素进行分析，并把所提方法与传统直接线性变换方法进行对比。结果表明，随着距离的增加，所提方法求解优势更趋明显，在距离15 m时求解的位置方差稳定在0.2 m2以内，验证了所提方法的准确性。静态实验结果表明，所提方法能将相对误差稳定在10.0%以内；地下河道内的动态实验结果表明，所提方法求解的绝对定位的航行轨迹达到与卫星定位相当的精度，验证了所提方法的可行性。

来源：2025年第1期

《计算机应用》期刊编辑部

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