[发明专利]基于智能感知的无人船全自动航行异构系统

说明书

本发明涉及船舶智能控制系统技术领域，尤其涉及一种基于智能感知的无人船全自动航行异构系统，包括无人船船体平台、船体动力系统、遥控模块、海图模块、路径记忆模块、传感器模块以及自动控制模块。本装置利用最少的传感器进行全方位的感知，提高了整体工作的效率与智能化。

技术领域

本发明涉及船舶智能控制系统技术领域，尤其涉及一种基于智能感知的无人船全自动航行异构系统。

背景技术

在目前各国经济发展的背景下，大力发展海洋经济是大势所趋，是沿岸国家及地区发展的必经之路。海洋经济的发展必将走上快车道，在开展海洋活动时,无人船在海洋活动中必不可少。

无人船是一种新型的海洋运载平台，在民用和军事领域具有极其广泛的应用前景，可以进行海洋环境监测、海洋气象预报、通信中继、领海监视等工作。但是现阶段的无人船系统还处于遥控或半自动控制状态。遥控过程中，需要控制人员在岸上或者母船上进行操控。母船的租赁、人员的培训等，所带来的时间与金钱成本都相对较高。人员的操控技术的不娴熟，会大大增加作业时长，作业质量无法保证；一时的疏忽，无人船很容易撞到障碍物，降低无人船的使用寿命，甚至翻船。半自动控制过程中，无人船会根据预设路线进行航向，但其中的岸上障碍物与水下障碍物，需要操作人员根据已知的电子海图进行规避，设置航线，对于动态障碍物，则需要及时切换至遥控状态，整体安全性较低。对于未知水域中，无人船航行风险则大幅度提升。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种基于智能感知的无人船全自动航行异构系统。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：1、一种基于智能感知的无人船全自动航行异构系统，其特征在于：包括无人船船体平台、船体动力系统、遥控模块、海图模块、路径记忆模块、传感器模块以及自动控制模块；

所述无人船船体平台用来搭载所有智能控制系统和船体动力系统；

所述船体动力系统包括电源模块与船体推进器，电源模块为无人船所有设备供电，船体推进器连接电源模块与自动控制模块，从而控制无人船的运动；

遥控模块，所述遥控模块设置为手机APP或遥控器，所述遥控模块通过无线通讯与船载自动控制模块实现交互；

海图模块，所述海图模块用于存储电子海图；

路径记忆模块，所述路径记忆模块用于记忆无人船的行驶路线，便于作业结束后返回初始点；

传感器模块，所述传感器模块包括GNSS接收机、惯性测量单元、环视摄像头、双目摄像头、激光雷达、毫米波雷达、水下声呐，对水上水下障碍物进行全方位感知；

所述自动控制模块包括数据采集子系统、数据融合子系统、规划决策子系统及运动控制子系统，所述自动控制模块与船上搭载传感器直连，数据采集子系统控制多源传感器进行环境信息的采集，并将多源传感器采集来的不同类数据加上时间标记传输至数据融合子系统；

所述数据融合子系统经数据采集子系统处理的数据按时间标记信息对同一时刻所有传感器检测到的物体信息进行聚类计算，建立无人船实时动态模型。通过无人船实时动态模型可以得到无人船与障碍物之间相对速度、相对坐标等数据，并将数据录上时间标记传输至规划决策子系统；

所述规划决策子系统已经通过海图模块录入电子海图数据，建立底层地图数据模型。同时所述规划决策子系统根据数据融合子系统提供的无人船带时间标记的动态数据融入底层地图数据模型，建立实时目标模型，并对动态与静态目标进行分类；并进行栅格化表示，获得当前环境下的静态障碍物坐标、长度、宽度以及动态障碍物的坐标、运动状态信息；

所述规划决策子系统根据无人船此刻在规划海图中的位置、速度信息，所有真实目标在海图中的位置、大小、速度信息来综合规划决策车辆此时刻及未来几秒内的运动状态及运动速度，并把运动状态和运动速度按照算法解析组成控制信号下发给运动控制子系统；