无人航道测量船障碍物实时感知避障系统与方法与流程

文档序号:12785717阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种无人航道测量船障碍物实时避障系统,其特征在于:它包括:

船舶定位单元,用于给船舶进行实时定位,获得船舶实时坐标;

环境感知单元,用于利用至少2种环境感知传感器感知一定范围内的障碍物信息,将各环境感知传感器检测的障碍物信息进行数据融合,对检测重合的区域进行目标匹配和叠加,并结合船舶实时坐标,生成障碍物地图,以检测到的障碍物位置为中心,以一定半径设置圆形区域作为路径规划线路不可通过的障碍物影响区,从而构成用于路径规划的地图;

路径规划单元,用于在设定好的航线上,根据用于路径规划的地图,进行规划行驶路径;

控制单元,用于控制船舶按照规划好的行驶路径航行。

2.根据权利要求1所述的无人航道测量船障碍物实时避障系统,其特征在于:所述的路径规划单元具体用于在航线起点和航线终点之间的航线上依次设置若干个节点,船舶从航线起点开始,将当前节点设置为当次起点,下一节点设置为当次终点,更新地图;利用探路算法在当次起点到当次终点之间规划一步,步长为预设值;当船舶到达该步规划的位置时,更新地图并规划下一步,直到船舶行驶到达当次终点;更新当次起点和当次终点,即将当前节点设置为当次起点,下一节点设置为当次终点,继续规划行驶,直到到达航线终点。

3.根据权利要求2所述的无人航道测量船障碍物实时避障系统,其特征在于:所述的路径规划单元规划当前节点到下一个节点的路径中的每一步时,选择最小代价,代价公式如下:

f=g+h+αw α∈{0,1},

其中f为代价值,g为从当前节点到下一节点花费的代价,h从当前点到终点的预计代价,w为偏离航线权重,赋值方式为w=kL,k为比例系数,L为偏离航线的距离;当处于归航状态时α=1,非归航状态时α=0;

避障方式为在路径规划过程中对障碍物影响区域设置高的代价权重,对其它区域设置低的代价权重,使规划路线绕过障碍物;当船只避障成功后则进入归航状态,通过赋予地图上各点不同的权重使规划路线回到航线上来。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的无人航道测量船障碍物实时避障系统,其特征在于:所述的环境感知单元包括用于感知60米到3200米距离障碍物的雷达、用于感知80米以内距离障碍物的激光雷达、以及用于感知5米到1500米障碍物的摄像头。

5.一种无人航道测量船障碍物实时避障方法,其特征在于:它包括以下步骤:

S1、给船舶进行实时定位,获得船舶实时坐标;

S2、利用至少2种环境感知传感器感知一定范围内的障碍物信息,将各环境感知传感器检测的障碍物信息进行数据融合,对检测重合的区域进行目标匹配和叠加,并结合船舶实时坐标,生成障碍物地图,以检测到的障碍物位置为中心,以一定半径设置圆形区域作为路径规划线路不可通过的障碍物影响区,从而构成用于路径规划的地图;

S3、在设定好的航线上,根据用于路径规划的地图,进行规划行驶路径;

S4、控制船舶按照规划好的行驶路径航行。

6.根据权利要求5所述的无人航道测量船障碍物实时避障方法,其特征在于:所述的S3具体为:在航线起点和航线终点之间的航线上依次设置若干个节点,船舶从航线起点开始,将当前节点设置为当次起点,下一节点设置为当次终点,更新地图;利用探路算法在当次起点到当次终点之间规划一步,步长为预设值;当船舶到达该步规划的位置时,更新地图并规划下一步,直到船舶行驶到达当次终点;更新当次起点和当次终点,即将当前节点设置为当次起点,下一节点设置为当次终点,继续规划行驶,直到到达航线终点。

7.根据权利要求6所述的无人航道测量船障碍物实时避障方法,其特征在于:规划当前节点到下一个节点的路径中的每一步时,选择最小代价,代价公式如下:

f=g+h+αw α∈{0,1},

其中f为代价值,g为从当前节点到下一节点花费的代价,h从当前点到终点的预计代价,w为偏离航线权重,赋值方式为w=kL,k为比例系数,L为偏离航线的距离;当处于归航状态时α=1,非归航状态时α=0;

避障方式为在路径规划过程中对障碍物影响区域设置高的代价权重,对其它区域设置低的代价权重,使规划路线绕过障碍物;当船只避障成功后则进入归航状态,通过赋予地图上各点不同的权重使规划路线回到航线上来。

8.根据权利要求5至7中任意一项所述的无人航道测量船障碍物实时避障方法,其特征在于:所述的环境感知传感器包括用于感知60米到3200米距离障碍物的雷达、用于感知80米以内距离障碍物的激光雷达、以及用于感知5米到1500米障碍物的摄像头。

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