一种面向低带宽声学信道的测深信息传输方法技术

本发明专利技术公开了一种面向低带宽声学信道的测深信息传输方法，包括AUV端和无人艇端两个部分，分别在AUV和水面无人艇上同时运行，AUV将大量地形测点存储为子地图形式，通过最小化边缘概率密度函数计算能够保留子地图大部分数据的少量伪点和高斯过程模型超参数，并将伪点和高斯过程模型超参数以数据包形式通过声学信道广播求解，水面无人艇捕获数据包后利用高斯过程回归重建原地图，从而解决低带宽声学通讯下的巨量地形测深数据传输问题，降低了跨介质协同地形测绘系统对高带宽声学通讯设备的依赖。

【技术实现步骤摘要】
一种面向低带宽声学信道的测深信息传输方法
本专利技术涉及一种面向低带宽声学信道的测深信息传输方法，属于水下声学通讯领域。
技术介绍
随着多波束测深技术的发展，高精度海底地形测绘成为可能。由水面无人艇和多个水下智能机器人(AutonomousUnderwaterVehicle,AUV)组成的跨介质协同地形测绘系统是当前海底地形高精度测绘的有效解决方案。其中，AUV搭载多波束声纳在水下完成高精度地形测绘，并将测绘数据通过声学通信传输至水面无人艇，水面无人艇则完成多个AUV测绘结果的整合建图，并为水下作业的AUV提供精确导航信息。然而，考虑水下声学通讯带宽较低，而多波束声纳每一秒可以测绘几百至上千地形测点，数据量庞大，无法通过声学通讯实时传输。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术要解决的技术问题是提供一种面向低带宽声学信道的测深信息传输方法，解决低带宽声学通讯下的巨量地形测深数据传输问题。为解决上述技术问题，本专利技术的一种面向低带宽声学信道的测深信息传输方法，包括AUV端步骤和无人艇端步骤；<br>AUV端步骤具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向低带宽声学信道的测深信息传输方法，其特征在于：包括AUV端步骤和无人艇端步骤；/n所述AUV端步骤具体为：/n步骤1.1：AUV通过多波束声纳发射声脉冲获取海底地形数据，当地形测点个数N为A的倍数时，将第A×(N-1)+1到第A×N个地形测点存为子地图，其中A为给定自然数，500≤A≤1500，执行步骤1.2；/n步骤1.2：AUV通过最小化边缘概率在当前子地图中求取M个能够表征子地图测深信息的伪点水平面位置和高斯过程模型超参数，执行步骤1.3；/n步骤1.3：AUV根据子地图所有历史测深数据和步骤1.2求得的超参数构建高斯过程模型，求解M个伪点水平面位置对应的海底地形深度，执行步...

【技术特征摘要】
1.一种面向低带宽声学信道的测深信息传输方法，其特征在于：包括AUV端步骤和无人艇端步骤；
所述AUV端步骤具体为：
步骤1.1：AUV通过多波束声纳发射声脉冲获取海底地形数据，当地形测点个数N为A的倍数时，将第A×(N-1)+1到第A×N个地形测点存为子地图，其中A为给定自然数，500≤A≤1500，执行步骤1.2；
步骤1.2：AUV通过最小化边缘概率在当前子地图中求取M个能够表征子地图测深信息的伪点水平面位置和高斯过程模型超参数，执行步骤1.3；
步骤1.3：AUV根据子地图所有历史测深数据和步骤1.2求得的超参数构建高斯过程模型，求解M个伪点水平面位置对应的海底地形深度，执行步骤1.4；
步骤1.4：AUV将M个伪点和高斯过程模型超参数以数据包的形式通过声学信道广播，返回步骤1.1；
所述无人艇端步骤具体为：
步骤2.1：无人艇监听声学信息，当捕获某一个子图通过声学信道发出的全部数据包时进行步骤2.2，否则保持监听状态；
步骤2.2：无人艇通过数据包内M个伪点水平位置利用凸包算法确定子地图覆盖范围，执行步骤2.3；
步骤2.3：无人艇将步骤2.2确定的子地图覆盖范围按照一定预设分辨率网格化，计算网格节点位置，执行步骤2.4；
步骤2.4：无人艇利用数据包内伪点和高斯过程模型超参数构建高斯过程模型，计算各网格节点对应海底地形深度，并返回步骤2.1。


2.根据权利要求1所述的一种面向低带宽声学信道的测深信息传输方法，其特征在于：步骤1.2所述AUV通过最小化边缘概率在当前子地图中求取M个能够表征大部分子地图测深信息的伪点水平面位置和高斯过程模型超参数具体为：
步骤1.2.1：构建高斯核函数K，具体为：



式中x[n]和x[n′]分别为第n和n′个地形测点的水平面坐标，b和c为高斯核函数超参数，其取值将在步骤1.2.2中求取；
步骤1.2.2：...

【专利技术属性】
技术研发人员：马腾，李晔，姜言清，丛正，范佳佳，张强，凌宇，袁铭啸，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23