Triangle codes and tracer lights based absolute positioning method for terminal visual docking of autonomous underwater vehicles

信标 计算机视觉 水下 计算机科学 惯性测量装置 人工智能 实时计算 卡尔曼滤波器 惯性导航系统 编码(集合论) 模拟 惯性参考系 算法 工程类 地理 物理 量子力学 考古 集合(抽象数据类型) 程序设计语言
作者
Zhuoyu Zhang,Lijia Zhong,Mingwei Lin,Ri Lin,Dejun Li
出处
期刊:Industrial Robot-an International Journal [Emerald Publishing Limited]
卷期号:51 (2): 269-286 被引量:7
标识
DOI:10.1108/ir-10-2023-0233
摘要

Purpose Docking technology plays a crucial role in enabling long-duration operations of autonomous underwater vehicles (AUVs). Visual positioning solutions alone are susceptible to abnormal drift values due to the challenging underwater optical imaging environment. When an AUV approaches the docking station, the absolute positioning method fails if the AUV captures an insufficient number of tracers. This study aims to to provide a more stable absolute position visual positioning method for underwater terminal visual docking. Design/methodology/approach This paper presents a six-degree-of-freedom positioning method for AUV terminal visual docking, which uses lights and triangle codes. The authors use an extended Kalman filter to fuse the visual calculation results with inertial measurement unit data. Moreover, this paper proposes a triangle code recognition and positioning algorithm. Findings The authors conducted a simulation experiment to compare the underwater positioning performance of triangle codes, AprilTag and Aruco. The results demonstrate that the implemented triangular code reduces the running time by over 70% compared to the other two codes, and also exhibits a longer recognition distance in turbid environments. Subsequent experiments were carried out in Qingjiang Lake, Hubei Province, China, which further confirmed the effectiveness of the proposed positioning algorithm. Originality/value This fusion approach effectively mitigates abnormal drift errors stemming from visual positioning and cumulative errors resulting from inertial navigation. The authors also propose a triangle code recognition and positioning algorithm as a supplementary approach to overcome the limitations of tracer light positioning beacons.

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