冯晓晨，葛 彤，王小丹

(1. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240；2. 自然资源部北海局，山东 青岛 266061)

0 引 言

作为水下资源探索的一个重要工具，水下机器人需要承担各种各样的科研任务。由于自身携带能源的限制以及对数据传输的要求，需要及时回到母船补充能源，这种方式需要花费大量的人力和物力[1]。而且，目前大多数的AUV作业在各个流程操作方面，基本都是依赖于人员的操作。而水下对接技术能够实现对水下机器人进行充电，数据传输和扩大活动范围的功能，减少人力物力，因此如何发展自主的水下对接回收技术成为关键。

目前，在水下对接过程中，水下机器人所采用的传感器方式主要分为4种：1）电磁传感方式，2）声学传感方式，3）光学传感方式，4）视觉传感方式[2]。对于声学和电磁学导引方式，一般是用于距离较长、精度要求不是特别高的过程。光学和视觉的导引方式相对于上述2种传感器，作业的范围有限，通常在几十米的距离之内，但视觉的导引精度很高，抗外界干扰能力、鲁棒性较强，适用于多变的水下环境，常常用于短距离的水下对接[3]。基于视觉的水下对接系统主要包括对接站、安装在水下机器人上的摄像机和对接算法。国内外已经有很多科研机构对自主航行器视觉引导进行了研究、试验：1）Li et al.（2015）在一个圆锥体形状的对接台边缘放置了4个540 mm的绿灯，实现了良好的水下绿灯传播[4]。2）Maki等（2015）利用3盏绿灯和1盏红灯的三维地标进行水下对接。……