Guidance of an Autonomous Surface Vehicle for Underwater Navigation Aid

Abstract

ResumoVeículos Submarinos não Tripulados (UUVs), tais como Veículos Submarinos Autónomos (AUVs) e Veículos de Controlo Remoto (ROVs) são ferramentas versáteis, adequadas a diversas atividades para diferentes áreas, e tem vindo a registar um aumento de uso, fazendo das mesmas uma área de interesse no estudo da robótica.Em termos gerais, a performance de qualquer veículo submarino em qualquer tarefa é profundamente afetada pela precisão do seu sistema de localização. O principal desafio da localização submarina é a atenuação significativa de qualquer sinal submarino de frequência de radio (RF) que impede o uso dos métodos de localização habitualmente usados tais como Sistema de Posicionamento Global (GPS). Muitos métodos foram estudados para a localização de UUVs, incluindo o uso de faróis acústicos. Um destes métodos é o uso de um único farol móvel para obter alcances acústicos, ao contrário de um farol imóvel, que restringe a trajetória dos UUVs, ou múltiplos faróis que envolvem mais hardware, complicando a logística das missões e um aumento dos custos.Nesta dissertação é proposto um algoritmo de navegação com base na Matriz de Informação de Fisher para um veículo de superfície autónomo que tem como função ajudar na navegação de um veiculo subaquático.i ii Abstract Unmanned Underwater Vehicles (UUVs), such as Autonomous Underwater Vehicles (AUVs) and Remote Operated Vehicles (ROVs) are versatile tools, suitable for many activities in different fields, and have seen an increase in usage, making them an area of interest in the study of robotics.Generically speaking, the performance of any underwater vehicle in any given task is deeply affected by the precision of its localization system. The main challenge in underwater localization is the significant attenuation of any Radio Frequency (RF) signal underwater, which prevents the use of many common location methods such as the Global Positioning System (GPS). Many methods have been studied for the localization of UUVs, including the use of acoustic beacons. One of these methods is the use of a single moving beacon to obtain acoustic ranges, as opposed to a stationary single beacon, which restricts the UUV's trajectory or multiple beacons, which involve more hardware, complicating missions' logistics and increasing costs.In this dissertation a guidance algorithm based on the Fisher Information Matrix is proposed for an Autonomous Surface Vehicle to serve as a beacon vehicle and aid in the navigation of a UUV.iii iv Ackowledgements Em primeiro lugar gostaria de agradecer ao professor Nuno Cruz e ao professor Bruno Ferreira por todo o tempo dedicado e disponibilidade que demonstraram ao longo desta dissertação. Em último. mas não menos importante, à minha família, amigos e colegas de curso que decerto compreendem o porquê desta brevidade no agradecimento.

Attention-based for Multiscale Fusion Underwater Image Enhancement

“…In recent years, with the continuous development of underwater detection technology, the number of underwater-related applications has increased, such as subsea oil exploration, submarine biological assessment, archaeology, etc. And a lot of underwater work has been carried out by vision sensors carried by autonomous underwater vehicles and remotely operated vehicles [1,2,3]. However, the actual rendering of underwater images captured by vision sensors is of poor quality, often exhibiting degradation effects such as color deviation, scattering blur, and low contrast [4].…”