一种无人船舶航行环境障碍物识别装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种无人船舶航行环境障碍物识别装置，包括：激光扫描仪、摄像头和连续波雷达三种传感器以及用于控制三种传感器的控制器；所述控制器通过数据线分别与激光扫描仪、千兆网卡摄像头和连续波雷达连接；所述连续波雷达和激光扫描仪通过数据线连接通信；所述激光扫描仪用于测量前方的180度范围内的障碍物的距离数据并将其传给控制器；所述摄像头获取船舶前方的图像数据，并传给控制器；所述连续波雷达通过扫描远距离的障碍物的距离信息，并传送给控制器。本装置能用于提高无人船对远近距离不同的障碍物的适应能力，进而为无人船在航道内的路径规划及对障碍物的自动避碰提供数据支持。
【专利说明】
一种无人船舶航行环境障碍物识别装置
技术领域
[0001]本实用新型属于无人船环境信息感知技术领域，特别是一种无人船舶航行环境障碍物识别装置。
【背景技术】
[0002]无人船环境障碍物识别系统是利用其自身所携带的各类传感器，包括激光扫描仪、X波段雷达、视觉传感器等，对所航行的航道环境进行感知，获取周围在航环境信息，能够快速识别出航道内的运动/静止目标及岸线等，并对来自不同传感器的多源信息进行融合后，有效地区分出真实障碍物及虚假目标，做到无人船对航道的信息的全方位的掌握。进而为无人船在航道内的路径规划及对障碍物的自动避碰提供数据支持。
[0003]目前无人船的环境感知系统大多单独采用激光扫描仪、雷达或摄像头进行环境障碍物的感知，不同类型的传感器都有一定的识别范围。单纯依赖一种传感器不能有效识别无人船安全航行范围内的障碍物，如雷达存在雷达盲区，难以识别盲区内的障碍物;激光扫描仪的有效测量范围为10m内，对于远距离的障碍物无法识别；图像数据能清晰显示前方的障碍物，但是不能难以精确获取障碍物和船舶间的距离数据。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种无人船舶航行环境障碍物识别装置，该装置能提高无人船对周围障碍物的识别能力，并具有对远近距离不同的障碍物的适应能力。
[0005]本实用新型解决上述问题的技术方案为:一种无人船舶航行环境障碍物识别装置，包括:激光扫描仪、摄像头和连续波雷达三种传感器以及用于控制三种传感器的控制器;所述控制器通过数据线分别与激光扫描仪、千兆网卡摄像头和连续波雷达连接;所述连续波雷达和激光扫描仪通过数据线连接通信；
[0006]所述用于控制三种传感器的控制器安装在无人船的内部，所述控制器还用于接收来自三种传感器的数据；
[0007]所述激光扫描仪通过高度可调节的支架固定在船首处的甲板上，所述激光扫描仪用于测量前方的180度范围内的障碍物的距离数据并将其传给控制器；
[0008]所述摄像头通过高度为H的固定支架架设在无人船船舶中间平台的前端，获取船舶前方的图像数据，并传给控制器;其中，激光扫描仪架设高度〈H〈雷达架设高度；
[0009]所述连续波雷达架设在船舶中间平台的后端且为船体最高处的位置，所述连续波雷达通过扫描远距离的障碍物的距离信息，形成雷达图像并传送给控制器。
[0010]按上述方案，所述激光扫描仪为具有休眠和唤醒功能的激光扫描仪。
[0011]按上述方案，所述激光扫描仪内设置有计时器，当激光扫描仪超过20s未获得前方的180度范围内的障碍物的距离数据时，进入休眠状态。
[0012]按上述方案，所述连续波雷达扫描的障碍物的距离信息小于Rl时，连续波雷达通过数据线向激光扫描仪发送唤醒信号，其中Rl为激光扫描仪的测量半径。
[0013]该装置工作的原理是:控制器安装在无人船的内部，用于控制三种传感器，同时接收来自三种传感器的数据;激光扫描仪通过高度可调节的支架固定在船舶甲板前方处，测量前方的180度范围内的障碍物的距离数据并将其传给控制器;摄像头通过支架架设在中间平台的前端且成一定高度，获取船舶前方的图像数据，并传给控制器;雷达架设在船舶中间平台的后端且位置为船体最高处，通过扫描远距离的障碍物的距离信息，形成雷达图像并返回给控制器。
[0014]本实用新型装置带来的有益效果是:
[0015]1.通过结合激光扫描仪测量短距离物体的优势，雷达测量远距离物体的优势和摄像头在显示障碍物图像上的优势，本装置有效提高了无人船环境障碍物识别系统对远近距离不同的障碍物的识别和适应能力。
[0016]2.通过采用具有休眠和唤醒功能的激光扫描仪延长了装置的使用寿命并降低了能耗，使无人船能长期工作。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型一个实施例的装置的结构示意图；
[0018]图2是本实用新型一个实施例的雷达和激光的扫描范围示意图。
【具体实施方式】
[0019]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0020]如图1所示，一种无人船舶航行环境障碍物识别装置，包括:激光扫描仪3、千兆网卡摄像头5和连续波雷达6三种传感器以及用于控制三种传感器的控制器2;所述控制器2通过数据线分别与激光扫描仪3、千兆网卡摄像头5和连续波雷达6连接;所述连续波雷达6和激光扫描仪3通过数据线连接通信；
[0021]用于控制三种传感器的控制器2安装在无人船I的内部，所述控制器2还用于接收来自三种传感器的数据；
[0022]激光扫描仪3通过高度可调节的支架4固定在船首处的甲板上，所述激光扫描仪3用于测量前方的180度范围内的障碍物的距离数据并将其传给控制器2;安装时需要保证激光的扫描平面与甲板平面平齐;支架4的高度可以通过控制器2进行控制，根据在测量障碍物的实际效果进行调节，保证激光扫描仪能扫描到需检测到的航标、小型船舶等障碍物。
[0023]千兆网卡摄像头5通过固定支架架设在无人船船舶中间平台的前端，获取船舶前方的图像数据，并传给控制器2;固定支架的高度需确保摄像头的观测区域不被激光扫描仪阻碍；
[0024]连续波雷达6架设在船舶中间平台的后端且为船体最高处的位置，所述连续波雷达6通过扫描远距离的障碍物的距离信息，形成雷达图像并传送给控制器2。
[0025]如图2所示，装置工作前，需根据激光扫描仪和雷达的性能参数确定无人船近距离的测量半径Rl和远距离测量半径R2。无人船在岸边时，由于近处障碍物较多，激光扫描仪、雷达和摄像头三种传感器需同时开启，进行数据的采集。接着，无人船将沿着事先规划的航线航行。当激光扫描仪测量范围内没有障碍物时，环境障碍物识别系统判定无人船处于开阔水域中。系统将关闭激光扫描仪3，仅有摄像头5和雷达6进行工作，获取远距离障碍物的信息。在继续航行的过程中，当雷达观测到障碍物处于激光扫描仪的扫描半径Rl内时，系统将启动激光扫描仪3，获取近距离范围的障碍物的距离信息。此外，当激光扫描仪3和雷达6发现障碍物时，根据障碍物处于的位置，摄像头5将旋转到相应的位置，采集障碍物的图像?目息ο
【主权项】
1.一种无人船舶航行环境障碍物识别装置，其特征在于，包括:激光扫描仪、摄像头和连续波雷达三种传感器以及用于控制三种传感器的控制器;所述控制器通过数据线分别与激光扫描仪、千兆网卡摄像头和连续波雷达连接;所述连续波雷达和激光扫描仪通过数据线连接通信； 所述用于控制三种传感器的控制器安装在无人船的内部，所述控制器还用于接收来自三种传感器的数据； 所述激光扫描仪通过高度可调节的支架固定在船首处的甲板上，所述激光扫描仪用于测量前方的180度范围内的障碍物的距离数据并将其传给控制器； 所述摄像头通过高度为H的固定支架架设在无人船船舶中间平台的前端，获取船舶前方的图像数据，并传给控制器;其中，激光扫描仪架设高度〈H〈雷达架设高度； 所述连续波雷达架设在船舶中间平台的后端且为船体最高处的位置，所述连续波雷达通过扫描远距离的障碍物的距离信息，形成雷达图像并传送给控制器。2.根据权利要求1所述的无人船舶航行环境障碍物识别装置，其特征在于，所述激光扫描仪为具有休眠和唤醒功能的激光扫描仪。3.根据权利要求1所述的无人船舶航行环境障碍物识别装置，其特征在于，所述激光扫描仪内设置有计时器，当激光扫描仪超过20s未获得前方的180度范围内的障碍物的距离数据时，进入休眠状态。4.根据权利要求1所述的无人船舶航行环境障碍物识别装置，其特征在于，所述连续波雷达扫描的障碍物的距离信息小于Rl时，连续波雷达通过数据线向激光扫描仪发送唤醒信号，其中Rl为激光扫描仪的测量半径。
【文档编号】G01S17/08GK205539467SQ201620200166
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月16日
【发明人】吴青, 李梓龙, 吴超, 谢朔
【申请人】武汉理工大学