[发明专利]一种无人艇避障方法在审

专利信息
申请号: 201910816829.1 申请日: 2019-08-30
公开(公告)号: CN110580045A 公开(公告)日: 2019-12-17
发明(设计)人: 高晓川 申请(专利权)人: 安徽科微智能科技有限公司
主分类号: G05D1/02 分类号: G05D1/02
代理公司: 34115 合肥天明专利事务所(普通合伙) 代理人: 娄岳
地址: 230088 安徽省合肥市高新*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 障碍物 避障 障碍物信息 校正 点云数据 膨胀处理 数据校正 速度信息 时间片 数据点 跟踪 构建 颠簸 扫描 测量 虚拟 保存 记录
【说明书】:

发明提供一种无人艇避障方法,包括扫描无人艇周围获取点云数据,对数据校正,根据校正后数据点的距离、方位和无人艇的姿态角度生成微地图;获取微地图并对微地图中的障碍物进行膨胀处理,获取微地图中障碍物的位置和大小;对障碍物进行识别和跟踪获取障碍物的速度信息,并构建和保存障碍物信息;根据障碍物信息以及无人艇位置、速度和姿态角度生成局部避障策略;根据避障策略得出无人艇下一时刻的虚拟航点和时间片,控制无人艇航行。本发明利用无人艇的姿态角度对障碍物与无人艇之间的距离进行校正,降低因无人艇颠簸带来的测量误差;障碍物被记录在微地图中,方便识别与跟踪。

技术领域

本发明涉及无人艇避障技术领域,具体涉及一种无人艇避障方法。

背景技术

随着智能时代的到来,无人艇在环境监测、水域测绘、安防救援、水上航运、军事等方面的应用前景越来越广阔。无人艇航行在复杂的水域环境中,可能会遇到各种各样的障碍物,包括来往船只、暗礁、堤坝、浮标、小岛、大中型水上漂浮物、桥梁等,因此,需要有效的避障方法来确保无人艇高效、安全、顺利地完成任务。

无人艇航行过程中会受风浪的影响发生颠簸,导致激光雷达扫描障碍物发生偏差,甚至偶尔扫描不到障碍物导致障碍物跟踪中断,现有的无人艇避障策略大都实时改变航向角进行避障,容易发生左右摇摆震荡航行问题。

发明内容

本发明提供一种无人艇避障方法。

为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:

一种无人艇避障方法,包括如下步骤:

扫描无人艇周围获取点云数据,对数据校正,根据校正后数据点的距离、方位和无人艇的姿态角度生成微地图;

获取微地图并对微地图中的障碍物进行膨胀处理,获取微地图中障碍物的位置和大小;

对障碍物进行识别和跟踪获取障碍物的速度信息,并构建和保存障碍物信息;

根据障碍物信息以及无人艇位置、速度和姿态角度生成局部避障策略;

根据避障策略得出无人艇下一时刻的虚拟航点和时间片,控制无人艇航行。

进一步地,所述姿态角度包括偏航角、俯仰角和横滚角。

进一步地,所述对数据校正,根据校正后数据点的距离、方位和无人艇的姿态角度生成微地图的具体方法为:

获取数据点的距离、方位,以及无人艇的姿态角度;

根据数据点相对于无人艇的方位和无人艇的偏航角确定数据点映射到微地图中相对无人艇的方位;

根据无人艇的俯仰角、横滚角以及数据点的距离,计算数据点的俯仰角、横滚角在水面上的映射位置,对障碍物与无人艇之间的距离进行校正;

结合校正后数据点的距离、方位和无人艇的偏航角生成微地图。

进一步地,所述对微地图中的障碍物进行膨胀处理,获取微地图中障碍物的位置和大小的具体方法为:

S1、对微地图中的障碍物统一扩大相同的阈值;

S2、对膨胀处理后的障碍物求连通域,将微地图中距离近的不同物体视为同一个障碍物;距离远的不同物体视为不同障碍物;

S3、获取连通域后微地图中障碍物的经纬度和大小。

进一步地,所述对障碍物进行识别和跟踪获取障碍物的速度信息,并构建和保存障碍物信息的具体方法为:

对障碍物进行卡尔曼滤波,评估下一时刻该障碍物可能出现的位置;

通过障碍物与评估下一时刻该位置可能出现的障碍物之间的距离判断是否为同一个障碍物,得出障碍物生存状态并记录;

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