基于水下声呐定位的船舶清洗方法、系统及介质与流程

1.本发明涉及船舶智能清洗技术领域，尤其涉及一种基于水下声呐定位的船舶清洗方法、系统及介质。


背景技术：

2.海洋中生活有多种生物，任何与海水接触的物体，如水下管路、采油平台导管架、浮标、岸堤、船舶、fpso(floating production storage and offloading，浮式储油卸油装置)等设备长期与海水接触，即使表面涂有防污漆(带有毒性的防腐漆释放出的有毒物质会通过食物链影响整个生态圈环境的安全)，一段时间后设备的表层仍然会附着生产海洋生物，海洋中大约有4000-5000种污损生物，常见的有50-100种，主要包括：藤壶、贝类、多毛类、苔藓虫、腔肠动物、藻类等，尤其对于船舶及fpso(floating production storage and offloading，浮式储油卸油装置)等设备而言，在设备表层大面积的附着海生物给设施安全运行造成了严重威胁。
3.对于海洋船舶而言，船舶表层附着的海洋生物会增加船舶的航行阻力，主要原因为附着生物改变了船体流线型外形，同时增加了船体负重；其次，附着生物会破坏被附着物表面的防腐涂层，造成船舶表层的防污漆脱落，使得被附着面金属暴露而受到海水腐蚀，造成危险；并且海洋水生生物会阻塞水下设施，降低设备运行效率，甚至发生危险。
4.目前对船体、fpso(floating production storage and offloading，浮式储油卸油装置)等大型设备表面附着的海生物清除方法主要采用上岸后依靠人工方式进行清理，设备上岸需要占用干船坞，导致清洁成本非常高，船舶清洁耗时较长，导致设备的误工时间长，使得综合清洗成本高昂。且人工铲除设备表层附着物的方法存在成本高、效率低下、效果不佳、破坏涂层等缺点。水下清洗的方法可以避免上坞，从而节省成本，但现有的水下清洗设备主要为摩擦式清洗机，利用物理作用对污染物进行刮擦，其缺点有设备庞大、设备成本高、作业强度大、效率低、对坚硬海生物清洗效果不佳、容易刮伤涂层等；而采用清洗机器人等自动化清洗设备进行船舶清洁时，依靠清洗机器人自身无法在水下进行准确定位，导致清洗机器人在清洗船舶过程中行走路线经常出现偏差、重复，影响了水下清洗机器人对船舶进行清洗的效率。因此，现有技术方法中用于船舶清洗的机器人存在因无法准确进行水下定位而影响清洗效率的问题。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供了一种基于水下声呐定位的船舶清洗方法、系统及介质，旨在解决现有技术中用于船舶清洗的机器人所存在的因无法准确进行水下定位而影响清洗效率的问题。
6.第一方面，本发明实施例提供了一种基于水下声呐定位的船舶清洗方法，该方法应用于船舶清洗系统中，所述船舶清洗系统包括清洗机器人、控制终端及装配于水下的多个声呐接收器，所述控制终端与所述清洗机器人及各所述声呐接收器同时建立网络连接以
实现数据信息的传输，所述清洗机器人紧贴待清洗船舶的外壁进行行走并清洗船舶外壁，所述方法包括：
7.若所述控制终端接收到所输入的船舶基础信息，构建与所述船舶基础信息对应的虚拟船身地图；
8.所述控制终端根据预置的路径规划规则及所述虚拟船身地图规划对应的行走路径；
9.所述控制终端发送所述行走路径至所述清洗机器人，以使所述清洗机器人根据所述行走路径进行行走以清洗船舶外壁；
10.所述清洗机器人进行行走的同时根据预设的发射周期发射声呐信号；
11.若所述控制终端接收到来自所述声呐接收器所检测到的声呐接收信号，对所述声呐接收信号进行定位解析以获取所述清洗机器人的实时位置；
12.所述控制终端根据预置的异常判断规则及所述行走路径判断所述实时位置是否出现异常；
13.若所述实时位置出现异常，所述控制终端发送纠错指令至所述清洗机器人以纠正所述清洗机器人的行走过程。
14.第二方面，本发明实施例提供了一种基于水下声呐定位的船舶清洗系统，该系统包括清洗机器人、控制终端及装配于水下的多个声呐接收器，所述控制终端与所述清洗机器人及各所述声呐接收器同时建立网络连接以实现数据信息的传输，所述清洗机器人紧贴待清洗船舶的外壁进行行走并清洗船舶外壁；
15.所述系统包括配置于所述控制终端内的虚拟船身地图构建单元、行走路径规划单元、行走路径发送单元、实时位置获取单元、异常判断单元、纠错指令发送单元，配置于所述清洗机器人内的声呐信号发射单元；
16.所述虚拟船身地图构建单元，用于若接收到所输入的船舶基础信息，构建与所述船舶基础信息对应的虚拟船身地图；
17.所述行走路径规划单元，用于根据预置的路径规划规则及所述虚拟船身地图规划对应的行走路径；
18.所述行走路径发送单元，用于所述行走路径至所述清洗机器人，以使所述清洗机器人根据所述行走路径进行行走以清洗船舶外壁；
19.所述声呐信号发射单元，用于清洗机器人进行行走的同时根据预设的发射周期发射声呐信号；
20.所述实时位置获取单元，用于接收到来自所述声呐接收器所检测到的声呐接收信号，对所述声呐接收信号进行定位解析以获取所述清洗机器人的实时位置；
21.所述异常判断单元，用于根据预置的异常判断规则及所述行走路径判断所述实时位置是否出现异常；
22.所述纠错指令发送单元，用于若所述实时位置出现异常，发送纠错指令至所述清洗机器人以纠正所述清洗机器人的行走过程。
23.第三方面，本发明实施例又提供了基于水下声呐定位的船舶清洗系统，所述系统包括清洗机器人、控制终端及装配于水下的多个声呐接收器，所述清洗机器人包括第一存储器、第一处理器及存储在所述第一存储器上并可在所述第一处理器上运行的第一计算机
程序，所述控制终端包括第二存储器、第二处理器及存储在所述第二存储器上并可在所述第二处理器上运行的第二计算机程序，所述声呐接收器包括第三存储器、第三处理器及存储在所述第三存储器上并可在所述第三处理器上运行的第三计算机程序，其特征在于，所述第一处理器执行所述第一计算机程序、所述第二处理器执行所述第二计算机程序以及所述第三处理器执行所述第三计算机程序时共同实现如上述第一方面所述的基于水下声呐定位的船舶清洗方法。
24.第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有第一计算机程序、第二计算机程序及第三计算机程序，当所述第一计算机程序被第一处理器执行、所述第二计算机程序被第二处理器执行以及所述第三计算机程序被第三处理器执行时共同实现如上述第一方面所述的基于水下声呐定位的船舶清洗方法。
25.本发明实施例提供了一种基于水下声呐定位的船舶清洗方法、系统及介质。控制终端根据船舶基础信息构建虚拟船身地图，并进一步规划对应行走路径发送至清洗机器人，清洗机器人沿行走路径进行行走并按发射周期发射声呐信号，控制终端接收来自声呐接收器的声呐接收信号并解析获取清洗机器人的实时位置，判断实时位置是否出现异常，若出现异常控制终端发送纠错指令至清洗机器人。通过上述方法，通过水下声呐定位获取清洗机器人的实时位置，并在判断实时位置出现异常是发送纠错指令至清洗机器人，以实时纠正清洗机器人的行走路径，提高清洗机器人在进行水下清洗时行走的准确性，避免行走路径偏差、重复，从而提高清洗机器人进行水下清洗的效率。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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
27.根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明实施例提供的基于水下声呐定位的船舶清洗方法的流程示意图；
29.图2为本发明实施例提供的基于水下声呐定位的船舶清洗方法的应用场景示意图；
30.图3为本发明实施例提供的基于水下声呐定位的船舶清洗方法的效果示意图；
31.图4为本发明实施例提供的基于水下声呐定位的船舶清洗方法的另一效果示意图；
32.图5为本发明实施例提供的基于水下声呐定位的船舶清洗系统的示意性框图；
33.图6为本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
36.还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
37.还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
38.请参阅图1及图2，图1为本发明实施例提供的基于水下声呐定位的船舶清洗方法的流程示意图，图2为本发明实施例提供的基于水下声呐定位的船舶清洗方法的应用场景示意图；该基于水下声呐定位的船舶清洗方法应用于基于水下声呐定位的船舶清洗系统10中，系统10包括清洗机器人11、控制终端12及装配于水下的多个声呐接收器13，该基于水下声呐定位的船舶清洗方法通过安装于清洗机器人11、控制终端12及声呐接收器13中的应用软件进行执行，控制终端12与所述清洗机器人11及各所述声呐接收器13同时建立网络连接以实现数据信息的传输，其中，清洗机器人11即是紧贴待清洗船舶14的外壁进行行走并对待清洗船舶14的外壁进行清洗的智能清洗设备，控制终端12也即是用于发送相应控制指令以对清洗机器人11进行远程控制的终端设备，如笔记本电脑、平板电脑、台式电脑或手机等，同时清洗机器人11可将工作状态信息发送至控制中的12进行实时显示，清洗机器人11上装配有声呐发射器，声呐发射器可发射声呐信号，声呐接收器13可接收声呐信号并生成声呐接收信号发送至控制终端12，声呐接收器13可装配于水面以下，声呐接收器13的数量至少为三个，例如，多个声呐接收器13可待清洗船舶的底部。如图1所示，该方法包括步骤s110～s170。
39.s110、若所述控制终端接收到所输入的船舶基础信息，构建与所述船舶基础信息对应的虚拟船身地图。
40.若所述控制终端接收到所输入的船舶基础信息，构建与所述船舶基础信息对应的虚拟船身地图。用户可输入船舶基础信息至控制终端，控制终端可根据接收到的船舶基础信息构建与待清洗船舶对应的虚拟船身地图，其中，船舶基础信息至少包括船长、船宽、船高、吃水深度、船型等基础信息。虚拟船身地图也即在三维空间中所创建的用于指示船身空间的虚拟模型。
41.在一实施例中，步骤s110包括子步骤：根据所述船舶基础信息中的船长、船宽、船高及吃水深度创建对应的船身清洗边界；根据所述船舶基础信息中的船型对所述船身清洗边界的两侧船身进行圆弧形连接以得到对应的虚拟船身地图。
42.具体的，可根据船舶基础信息中的船长、船宽、船高及吃水深度创建对应的船身清洗边界，船身清洗边界也即是对待清洗船舶进行清洗的边界范围，所生成的船身清洗边界如图3所示，图3中的菱形也即是待清洗船舶在吃水线上的宽度范围边界及长度范围边界。
43.可根据船舶基础信息中的船型确定相应的弧度数值，并根据弧度数值对船身清洗边界的两侧船身进行圆弧形连接，所生成的圆弧形连接的船身弧度与弧度数值相对应，从而得到虚拟船身地图，所生成的虚拟船身地图如图4所示。例如，如货船船底向外突出的船身弧度较大，则弧度数值也较大；军舰船底向外突出的船身弧度较小，则弧度数值也较小。
44.在一实施例中，步骤s110还包括子步骤：根据各所述声呐接收器的装配位置在所述虚拟船身地图中创建与各所述声呐接收器对应的接收器定位点。
45.在创建得到虚拟船身地图后，还可根据各声呐接收器在待清洗船身底部的装配位置，在虚拟船身地图中创建与各声呐接收器对应的接收器定位点，接收器定位点也即声呐接收器在虚拟船身地图中的三维定位点，具体的，可根据声呐接收器的装配位置获取各声呐接收器相对于虚拟船身地图中坐标原点的三维坐标值，三维坐标值可采用(x1、y1、z1)来表示，获取到各声呐接收器的三维坐标信息后，即可根据三维坐标信息在虚拟船身地图中与三维坐标信息对应的位置添加接收器定位点。
46.s120、所述控制终端根据预置的路径规划规则及所述虚拟船身地图规划对应的行走路径。
47.所述控制终端根据预置的路径规划规则及所述虚拟船身地图规划对应的行走路径。控制终端可根据路径规划规则及虚拟船身地图进行行走路径的规划，行走路径也即清洗机器人对待清洗船舶进行清洗时所需行进的路径信息。
48.在一实施例中，步骤s120包括子步骤：根据所述路径规划规则中的行走方向及行走间距在所述虚拟船身地图上画设对应的行走线；将相邻所述行走线依次进行首尾连接以生成对应的行走路径。
49.具体的，可根据路径规划规则中的行走方向及行走间距在虚拟船身地图上画设行走线。其中，行走方向可以为竖直方向、水平方向，斜45
°
方向等。
50.例如，行走方向为竖直方向，行走间距为0.6米，则可沿竖直方向在虚拟船身地图的两侧船身上画设多条竖直方向的行走线，且相邻行走线的间距为0.6米。
51.对画设的多条行走线依次进行首尾连接，从而生成一条连续的行走路径，具体应用过程中，对于单侧船身而言，可设置船头锚点为行走起点，船尾为行走终点，从而生成由船头锚点至船尾并穿过各行走线的一条行走路径。
52.s130、所述控制终端发送所述行走路径至所述清洗机器人，以使所述清洗机器人根据所述行走路径进行行走以清洗船舶外壁。
53.所述控制终端发送所述行走路径至所述清洗机器人，以使所述清洗机器人根据所述行走路径进行行走以清洗船舶外壁。控制终端可发送行走路径至清洗机器人，清洗机器人接收到行走路径后，即可沿行走路径进行行走并对船舶的外壁进行清洗。
54.例如，针对步骤s120中所生成的行走路径，清洗机器人从水中游弋到船身的固定起始位置(如船头锚点)，然后贴附于船身并按行走路径进行行走，在行走过程中同时对船身进行清洗。
55.s140、所述清洗机器人进行行走的同时根据预设的发射周期发射声呐信号。
56.所述清洗机器人进行行走的同时根据预设的发射周期发射声呐信号。清洗机器人在行走的同时根据预设的发射周期发射声呐信号，例如，预设的发射周期为1秒，则清洗机器人每隔1秒即发射一次声呐信号。
57.s150、若所述控制终端接收到来自所述声呐接收器所检测到的声呐接收信号，对所述声呐接收信号进行定位解析以获取所述清洗机器人的实时位置。
58.若所述控制终端接收到来自所述声呐接收器所检测到的声呐接收信号，对所述声呐接收信号进行定位解析以获取所述清洗机器人的实时位置。控制终端可接收到各声呐接
收器所检测到声呐接收信号，如设置声呐接收器的数量为三个，则声呐接收信号中至少包括三个接收信息，接收信息可采用时间数值进行表示，且时间数值精确到万分之一秒。控制终端对声呐接收信号进行定位解析，从而获取到清洗机器人的实时位置，实时位置可以是清洗机器人在虚拟船身地图中的虚拟坐标位置。
59.在一实施例中，步骤s150包括子步骤：计算所述声呐接收信息中任意两个声呐接收器之间的接收时间差；将预设的声速与各所述接收时间差分别进行相乘，得到与各所述接收时间差对应的接收距离差值；根据各所述声呐接收器的装配位置及各所述接收距离差值进行计算以获取包含三维坐标值的实时位置。
60.具体的，可计算声呐接收器中任意两个声呐接收器之间的接收时间差，例如，三个声呐接收器对应的声呐信号分别为t1、t2及t3，则接收时间间隔分别为δt1＝t
1-t2，δt2＝t
1-t3，δt3＝t
2-t3。
61.之后，在将预设的水下声速与各接收时间差分别进行相乘，得到对应的接收距离差值，例如，海水中声速为1531米/秒，则可对应计算得到三组接收距离差值分别为1531
×
δt1、1531
×
δt2、1531
×
δt3。
62.之后，可根据声呐接收器的装配位置及接收距离差值计算得到实时位置，可基于声呐接收器的装配位置计算各声呐接收器之间的间距，并通过间距及接收距离差值建立包含三个未知数的方程组，对方程组进行联立解析，即可获取三个未知数，三个未知数也即是包含三维坐标值的实时位置。
63.s160、所述控制终端根据预置的异常判断规则及所述行走路径判断所述实时位置是否出现异常。
64.所述控制终端根据预置的异常判断规则及所述行走路径判断所述实时位置是否出现异常。控制终端可根据异常判断规则及行走路径判断实时位置是否出现异常，也即是判断清洗机器人是否沿所规划的行走路径进行行走，并得到相应判断结果。
65.在一实施例中，步骤s160包括子步骤：根据所述实时位置及所记录的历史位置确定与所述实时位置对应的行走方向及行走速度；计算所述行走方向与所述行走路径之间的偏移夹角；判断所述偏移夹角或所述行走速度是否超出所述异常判断规则中对应的数值区间，从而判定所述实时位置是否出现异常。
66.例如，实时位置的获取时间为ta，则可获取所记录的历史位置，历史位置可包括t
a-2
及t
a-1
所获取的位置信息，根据t
a-2
、t
a-1
及ta即可计算得到对应的行走方向及行走速度。例如，对t
a-1
的位置信息与ta的实时位置之间连线的方向进行获取，得到第一行走方向，对t
a-2
的位置信息与ta的实时位置之间连线的方向进行获取，得到第二行走方向；计算t
a-2
的位置信息与t
a-1
的位置信息之间的距离值除以一个发射周期，得到第一行走速度，计算t
a-1
的位置信息与ta的实时位置之间的距离值除以一个发射周期，得到第二行走速度；则行走方向可以包括第一行走方向及第二行走方向；行走速度可以包括第一行走速度及第二行走速度。
67.计算第一行走方向与ta的实时位置所在的一条行走线之间的第一偏移夹角，计算第二行走方向与ta的实时位置所在的一条行走线之间的第二偏移夹角。
68.判断第一偏移夹角及第二偏移夹角是否均未超出异常判断规则中的角度数值区间内，判断第二行走速度是否未超出异常判断规则中的速度数值区间内，判断第一行走速
度及第二行走速度的差值是否未超出异常判断规则中的差值区间内。若上述判断结果均为未超出，则判定实时位置未出现异常；若上述判断结果中任意一项为超出，则判定实时位置出现异常。
69.s170、若所述实时位置出现异常，所述控制终端发送纠错指令至所述清洗机器人以纠正所述清洗机器人的行走过程。
70.若所述实时位置出现异常，所述控制终端发送纠错指令至所述清洗机器人以纠正所述清洗机器人的行走过程。若判断实时位置出现异常，则控制终端可发送纠错指令至清洗机器人，从而对清洗机器人的行走过程进行纠正，如纠正清洗机器人的行走方向及行走速度。
71.例如，若清洗机器人的实时位置出现异常，则可根据清洗机器人当前的行走方向确定偏转角度，基于偏转角度及预设行走速度参数生成对应的纠错指令并发送至清洗机器人，则清洗机器人可根据偏转角度对当前的行走方向进行偏转纠正，并按照预设行走速度参数调整当前行走速度，从而实现对行走过程的纠正。
72.在一实施例中，基于水下声呐定位的船舶清洗方法还包括子步骤：所述控制终端根据所述实时位置、所述行走路径及所述清洗机器人的清洗参数计算计算对应的已清洗面积；所述控制终端根据工作时长、所述已清洗面积及所述虚拟船身地图对应的总清洗面积计算对应的清洁效率；所述控制终端对所述已清洗面积及所述清洁效率进行实时显示。
73.控制终端还可根据实时位置、行走路径及清洗机器人的清洗参数计算对应的已清洗面积，具体的，判断实时位置在行走路径中对应的已行走距离，根据已行走距离及清洗参数计算对应的已清洗面积，其中，清洗参数包括清洗机器人的清洗刷盘直径、行走间距、清洗刷盘重合区域等信息。
74.控制终端还可对清洗机器人的工作时长进行记录，具体的，以清洗机器人位于行走路径的起点对应的时间作为起始时间，即可对清洗机器人的工作时长进行记录。根据已清洗面积及虚拟船身地图对应的总清洗面积，计算对应的清洁面积占比，将清洁面积占比除以清洗机器人的工作时长，即可计算得到对应的清洁效率，清洁效率数值越大，则表明清洗机器人的效率越高；清洁效率数值越小，则表明清洗机器人的效率越低。
75.获取到已清洗面积及清洁效率后，即可在控制终端中对上述信息进行实时显示，控制人员即可通过察看控制终端实时获取相关信息。
76.在本发明实施例所提供的基于水下声呐定位的船舶清洗方法中，控制终端根据船舶基础信息构建虚拟船身地图，并进一步规划对应行走路径发送至清洗机器人，清洗机器人沿行走路径进行行走并按发射周期发射声呐信号，控制终端接收来自声呐接收器的声呐接收信号并解析获取清洗机器人的实时位置，判断实时位置是否出现异常，若出现异常控制终端发送纠错指令至清洗机器人。通过上述方法，通过水下声呐定位获取清洗机器人的实时位置，并在判断实时位置出现异常是发送纠错指令至清洗机器人，以实时纠正清洗机器人的行走路径，提高清洗机器人在进行水下清洗时行走的准确性，避免行走路径偏差、重复，从而提高清洗机器人进行水下清洗的效率。
77.本发明实施例还提供一种基于水下声呐定位的船舶清洗系统，该基于水下声呐定位的船舶清洗系统用于执行前述的基于水下声呐定位的船舶清洗方法的任一实施例。具体地，请参阅图5，图5为本发明实施例提供的基于水下声呐定位的船舶清洗系统的示意性框
图。
78.如图5所示，基于水下声呐定位的船舶清洗系统10包括清洗机器人11、控制终端12及装配于水下的多个声呐接收器13，所述控制终端12与所述清洗机器人11及各所述声呐接收器13同时建立网络连接以实现数据信息的传输，所述清洗机器人11紧贴待清洗船舶的外壁进行行走并清洗船舶外壁，其中，该系统10包括配置于所述控制终端12内的虚拟船身地图构建单元121、行走路径规划单元122、行走路径发送单元123、实时位置获取单元124、异常判断单元125、纠错指令发送单元126，配置于所述清洗机器人11内的声呐信号发射单元111。
79.所述虚拟船身地图构建单元121，用于若接收到所输入的船舶基础信息，构建与所述船舶基础信息对应的虚拟船身地图。
80.所述行走路径规划单元122，用于根据预置的路径规划规则及所述虚拟船身地图规划对应的行走路径。
81.所述行走路径发送单元123，用于所述行走路径至所述清洗机器人，以使所述清洗机器人根据所述行走路径进行行走以清洗船舶外壁。
82.所述声呐信号发射单元111，用于清洗机器人进行行走的同时根据预设的发射周期发射声呐信号。
83.所述实时位置获取单元124，用于接收到来自所述声呐接收器13所检测到的声呐接收信号，对所述声呐接收信号进行定位解析以获取所述清洗机器人的实时位置。
84.所述异常判断单元125，用于根据预置的异常判断规则及所述行走路径判断所述实时位置是否出现异常。
85.所述纠错指令发送单元126，用于若所述实时位置出现异常，发送纠错指令至所述清洗机器人以纠正所述清洗机器人的行走过程。
86.在本发明实施例所提供的基于水下声呐定位的船舶清洗系统应用上述基于水下声呐定位的船舶清洗方法，控制终端根据船舶基础信息构建虚拟船身地图，并进一步规划对应行走路径发送至清洗机器人，清洗机器人沿行走路径进行行走并按发射周期发射声呐信号，控制终端接收来自声呐接收器的声呐接收信号并解析获取清洗机器人的实时位置，判断实时位置是否出现异常，若出现异常控制终端发送纠错指令至清洗机器人。通过上述方法，通过水下声呐定位获取清洗机器人的实时位置，并在判断实时位置出现异常是发送纠错指令至清洗机器人，以实时纠正清洗机器人的行走路径，提高清洗机器人在进行水下清洗时行走的准确性，避免行走路径偏差、重复，从而提高清洗机器人进行水下清洗的效率。
87.上述基于水下声呐定位的船舶清洗方法可以实现为计算机程序的形式，基于水下声呐定位的船舶清洗系统中的清洗机器人11、控制终端12及声呐接收器13均可实现为计算机设备，该计算机程序可以在如图6所示的计算机设备上运行。
88.请参阅图6，图6是本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。该计算机设备可以是用于执行基于水下声呐定位的船舶清洗方法以实现对待清洗船舶进行水下智能清洗的清洗机器人11、控制终端12或声呐接收器13。
89.参阅图6，该计算机设备500包括通过系统总线501连接的处理器502、存储器和网络接口505，其中，存储器可以包括存储介质503和内存储器504。
90.该存储介质503可存储操作系统5031和计算机程序5032。该计算机程序5032被执行时，可使得处理器502执行基于水下声呐定位的船舶清洗方法，其中，存储介质503可以为易失性的存储介质或非易失性的存储介质。
91.该处理器502用于提供计算和控制能力，支撑整个计算机设备500的运行。
92.该内存储器504为存储介质503中的计算机程序5032的运行提供环境，该计算机程序5032被处理器502执行时，可使得处理器502执行基于水下声呐定位的船舶清洗方法。
93.该网络接口505用于进行网络通信以提供数据信息的传输，网络通信为有线网络通信和/或无线网络通信。本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备500的限定，具体的计算机设备500可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
94.其中，所述处理器502用于运行存储在存储器中的计算机程序5032，以实现上述的基于水下声呐定位的船舶清洗方法中对应的功能。
95.本领域技术人员可以理解，图6中示出的计算机设备的实施例并不构成对计算机设备具体构成的限定，在其他实施例中，计算机设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。例如，在一些实施例中，计算机设备可以仅包括存储器及处理器，在这样的实施例中，存储器及处理器的结构及功能与图6所示实施例一致，在此不再赘述。
96.应当理解，在本发明实施例中，处理器502可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，该处理器502还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
97.在本发明的另一实施例中提供计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质可以为易失性或非易失性的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有第一计算机程序、第二计算机程序或第三计算机程序，当所述第一计算机程序被第一处理器执行、所述第二计算机程序被第二处理器执行且所述第三计算机程序被第三处理器执行时共同实现上述的基于水下声呐定位的船舶清洗方法中所包含的步骤。
98.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的设备、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
99.在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的
划分，仅仅为逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，也可以将具有相同功能的单元集合成一个单元，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
100.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
101.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
102.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个计算机可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的计算机可读存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
103.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种基于水下声呐定位的船舶清洗方法，其特征在于，所述方法应用于船舶清洗系统中，所述船舶清洗系统包括清洗机器人、控制终端及装配于水下的多个声呐接收器，所述控制终端与所述清洗机器人及各所述声呐接收器同时建立网络连接以实现数据信息的传输，所述清洗机器人紧贴待清洗船舶的外壁进行行走并清洗船舶外壁，所述方法包括：若所述控制终端接收到所输入的船舶基础信息，构建与所述船舶基础信息对应的虚拟船身地图；所述控制终端根据预置的路径规划规则及所述虚拟船身地图规划对应的行走路径；所述控制终端发送所述行走路径至所述清洗机器人，以使所述清洗机器人根据所述行走路径进行行走以清洗船舶外壁；所述清洗机器人进行行走的同时根据预设的发射周期发射声呐信号；若所述控制终端接收到来自所述声呐接收器所检测到的声呐接收信号，对所述声呐接收信号进行定位解析以获取所述清洗机器人的实时位置；所述控制终端根据预置的异常判断规则及所述行走路径判断所述实时位置是否出现异常；若所述实时位置出现异常，所述控制终端发送纠错指令至所述清洗机器人以纠正所述清洗机器人的行走过程。2.根据权利要求1所述的基于水下声呐定位的船舶清洗方法，其特征在于，所述构建与所述船舶基础信息对应的虚拟船身地图，包括：根据所述船舶基础信息中的船长、船宽、船高及吃水深度创建对应的船身清洗边界；根据所述船舶基础信息中的船型对所述船身清洗边界的两侧船身进行圆弧形连接以得到对应的虚拟船身地图。3.根据权利要求2所述的基于水下声呐定位的船舶清洗方法，其特征在于，所述根据所述船舶基础信息中的船型对所述船身清洗边界的两侧船身进行圆弧形连接以得到对应的虚拟船身地图之后，还包括：根据各所述声呐接收器的装配位置在所述虚拟船身地图中创建与各所述声呐接收器对应的接收器定位点。4.根据权利要求1所述的基于水下声呐定位的船舶清洗方法，其特征在于，所述根据预置的路径规划规则及所述虚拟船身地图规划对应的行走路径，包括：根据所述路径规划规则中的行走方向及行走间距在所述虚拟船身地图上画设对应的行走线；将相邻所述行走线依次进行首尾连接以生成对应的行走路径。5.根据权利要求1所述的基于水下声呐定位的船舶清洗方法，其特征在于，所述对所述声呐接收信号进行定位解析以获取所述清洗机器人的实时位置，包括：计算所述声呐接收信息中任意两个声呐接收器之间的接收时间差；将预设的声速与各所述接收时间差分别进行相乘，得到与各所述接收时间差对应的接收距离差值；根据各所述声呐接收器的装配位置及各所述接收距离差值进行计算以获取包含三维坐标值的实时位置。6.根据权利要求1所述的基于水下声呐定位的船舶清洗方法，其特征在于，所述根据预
置的异常判断规则及所述行走路径判断所述实时位置是否出现异常，包括：根据所述实时位置及所记录的历史位置确定与所述实时位置对应的行走方向及行走速度；计算所述行走方向与所述行走路径之间的偏移夹角；判断所述偏移夹角或所述行走速度是否超出所述异常判断规则中对应的数值区间，从而判定所述实时位置是否出现异常。7.根据权利要求1所述的基于水下声呐定位的船舶清洗方法，其特征在于，所述方法还包括：所述控制终端根据所述实时位置、所述行走路径及所述清洗机器人的清洗参数计算计算对应的已清洗面积；所述控制终端根据工作时长、所述已清洗面积及所述虚拟船身地图对应的总清洗面积计算对应的清洁效率；所述控制终端对所述已清洗面积及所述清洁效率进行实时显示。8.一种基于水下声呐定位的船舶清洗系统，其特征在于，所述系统包括清洗机器人、控制终端及装配于水下的多个声呐接收器，所述控制终端与所述清洗机器人及各所述声呐接收器同时建立网络连接以实现数据信息的传输，所述清洗机器人紧贴待清洗船舶的外壁进行行走并清洗船舶外壁；所述系统包括配置于所述控制终端内的虚拟船身地图构建单元、行走路径规划单元、行走路径发送单元、实时位置获取单元、异常判断单元、纠错指令发送单元，配置于所述清洗机器人内的声呐信号发射单元；所述虚拟船身地图构建单元，用于若接收到所输入的船舶基础信息，构建与所述船舶基础信息对应的虚拟船身地图；所述行走路径规划单元，用于根据预置的路径规划规则及所述虚拟船身地图规划对应的行走路径；所述行走路径发送单元，用于所述行走路径至所述清洗机器人，以使所述清洗机器人根据所述行走路径进行行走以清洗船舶外壁；所述声呐信号发射单元，用于清洗机器人进行行走的同时根据预设的发射周期发射声呐信号；所述实时位置获取单元，用于接收到来自所述声呐接收器所检测到的声呐接收信号，对所述声呐接收信号进行定位解析以获取所述清洗机器人的实时位置；所述异常判断单元，用于根据预置的异常判断规则及所述行走路径判断所述实时位置是否出现异常；所述纠错指令发送单元，用于若所述实时位置出现异常，发送纠错指令至所述清洗机器人以纠正所述清洗机器人的行走过程。9.一种基于水下声呐定位的船舶清洗系统，所述系统包括清洗机器人、控制终端及装配于水下的多个声呐接收器，所述清洗机器人包括第一存储器、第一处理器及存储在所述第一存储器上并可在所述第一处理器上运行的第一计算机程序，所述控制终端包括第二存储器、第二处理器及存储在所述第二存储器上并可在所述第二处理器上运行的第二计算机程序，所述声呐接收器包括第三存储器、第三处理器及存储在所述第三存储器上并可在所
述第三处理器上运行的第三计算机程序，其特征在于，所述第一处理器执行所述第一计算机程序、所述第二处理器执行所述第二计算机程序以及所述第三处理器执行所述第三计算机程序时共同实现如权利要求1至7中任一项所述的基于水下声呐定位的船舶清洗方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有第一计算机程序、第二计算机程序及第三计算机程序，当所述第一计算机程序被第一处理器执行、所述第二计算机程序被第二处理器执行以及所述第三计算机程序被第三处理器执行时共同实现如权利要求1至7任一项所述的基于水下声呐定位的船舶清洗方法。

技术总结
本发明公开了基于水下声呐定位的船舶清洗方法、系统及介质，方法包括：控制终端根据船舶基础信息构建虚拟船身地图，并进一步规划对应行走路径发送至清洗机器人，清洗机器人沿行走路径进行行走并按发射周期发射声呐信号，控制终端接收来自声呐接收器的声呐接收信号并解析获取清洗机器人的实时位置，判断实时位置是否出现异常，若出现异常控制终端发送纠错指令至清洗机器人。本发明属于船舶智能清洗技术领域，通过水下声呐定位获取清洗机器人的实时位置，并在判断实时位置出现异常是发送纠错指令至清洗机器人，以实时纠正清洗机器人的行走路径，提高进行水下清洗时行走的准确性，避免行走路径偏差、重复，从而提高清洗机器人进行水下清洗的效率。水下清洗的效率。水下清洗的效率。


技术研发人员：王博 施典佚
受保护的技术使用者：广东深蓝水下特种设备科技有限公司
技术研发日：2022.12.23
技术公布日：2023/4/5