[发明专利]一种船舶智能避碰预警系统及多传感器融合算法

说明书

本发明公开了一种船舶智能避碰预警系统及多传感器融合算法，包括高清可见光摄像机、智能航行服务器柜、综合显控单元和通讯终端；所述高清可见光摄像机采集船身周围的视频信息，视频信息数据传输至交换机，并通过交换机将视频信息数据发送至智能航行服务器柜进行处理，在综合显控单元上进行实时显示；同时，感知数据通过通讯终端发送向岸基数据中心，决策数据通过控制接口箱发送向动力系统控制单元。本发明赋予无人船全方位、高精度的江面感知能力。

技术领域

本发明涉及一种船舶智能避碰预警系统及多传感器融合算法。

背景技术

上海轮渡、浦江游览船只作为浦江两岸公共交通工具，运营于繁忙的黄浦江水域，且实际运行航线均为穿越线路，给船舶自身安全和航线周边船舶的航行安全增加了管控风险；上海轮渡、浦江游览当前防碰撞行为主要依托船载电子海图和视距摄像头作为辅助监测手段，结合船长的驾驶经验，进行航行过程中的防避碰和靠离泊过程中的防避碰操作。

由于轮渡在江面运动姿态相对较为简单，毫米波雷达与激光雷达等船基式传感设备在此应用场景下也可扬长避短获得较好的应用效果。

下表1列出了现有船舶上一些常见的环境感知传感器在不同性能指标下的对比。

表1船载环境感知传感器对比

备注：+优势，-劣势

可见光摄像头与红外摄像头尽管更适合做目标的分类与识别，所需训练样本数量大，而对于无人船来说，获取江面目标的距离与速度是首要任务，因此不适合作为近距离目标态势感知的主要传感器。毫米波雷达与激光雷达的极高的测距精度和点云成像能力显然能够提供更强的近距离目标感知能力。另一方面，激光雷达在恶劣天气条件下运行效果不佳的缺陷导致其必须与可靠性较高的毫米波雷达互相协作。

毫米波雷达测距精度仅次于激光雷达，距离测量精度在0.05m-0.4m之间，角度分辨率在0.1°至5°之间，但与激光、红外、可见光相比，毫米波雷达透雾、烟、尘的能力强，且具有体积小、重量轻、抗干扰、空间分辨率高等特点，可在较为恶劣的天气环境下全天候工作，这对江面船舶能否自主航行至关重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种船舶智能避碰预警系统及多传感器融合算法，以解决背景技术中所存在的问题。

本发明船舶智能避碰预警系统及多传感器融合算法是通过以下技术方案来实现的：包括高清可见光摄像机、智能航行服务器柜、综合显控单元和通讯终端；

高清可见光摄像机采集船身周围的视频信息，视频信息数据传输至交换机，并通过交换机将视频信息数据发送至智能航行服务器柜进行处理，在综合显控单元上进行实时显示；同时，感知数据通过通讯终端发送向岸基数据中心，决策数据通过控制接口箱发送向动力系统控制单元。

作为优选的技术方案，综合显控单元由监控显示终端和视觉增强显示终端组成，监控显示终端和视觉增强显示终端相互连接；所述智能航行服务器柜由航行决策服务器和综合显控服务器组成，且综合显控服务器连接综合显控单元，交换机连接综合显控服务器，航行决策服务器连接控制箱接口；所述航行决策服务器与综合显控服务器相互连接。

一种多传感器融合算法，其特征在于，具体步骤如下：

S1、畸变矫正；相机镜头畸变矫正--得到相机的内外参数、畸变参数矩阵；

S2、测距；

S3、根据相似三角比例计算出对应像素点的实际坐标。

作为优选的技术方案，畸变矫正具体包括以下步骤：

S11、外参数矩阵，世界坐标经过旋转和平移，然后落到另一个现实世界点上；