[发明专利]一种两栖特种无人平台的自动驾驶系统

说明书

本发明提供了一种两栖特种无人平台的自动驾驶系统，属于自动驾驶领域。该系统的工作过程为：控制器首先通过网口、串口、CAN总线获取激光雷达点云数据、摄像头图片信息以及车辆底盘反馈信息等，将得到的点云数据与位置信息通过ndt融合定位算法对数据进行融合与校准，得到特种车辆精确位置；然后控制器调用决策控制模块输出宏观的决策指令，最后控制系统将根据环境传感器识别特种车辆所行驶的环境对车辆进行控制，同时通过调用CAN总线通讯模块实时下发车辆转向与油门等控制指令。本发明是结合水陆两栖环境设计的自适应自动驾驶控制系统，解决了目前两栖特种车自动驾驶水陆综合控制等问题。

技术领域

本发明涉及自动驾驶领域，具体涉及一种两栖特种无人平台的自动驾驶系统。

背景技术

随着自动驾驶技术在物流、巡检、接驳等应用场景的快速落地，进而激发了对水陆两栖特定场景的自动驾驶技术研究。但是目前主要研究限于对陆地、空中、水域单方面应用场景，其不同应用领域的控制系统互不相容，水面环境对传感器的感知影响巨大，不能实现陆地自动驾驶控制系统的快速移植。因此，融合陆地和水域的水陆两栖特种无人平台在环境感知、决策控制等方面提出了更高要求。目前自动驾驶技术主要功能是通过激光雷达等传感器实现对地面的环境感知，由于水面光的反射，激光雷达在检测水面障碍物时准确率低、可靠性差；其控制系统并没有融合两栖特种车在水面的运动特点并不能实现水陆两栖协同控制功能。所以，在现有技术中没有一种控制系统能够实现水陆两栖环境感知，也没有一种控制系统能够在水面等地点实现精确自动控制，同时能够精确采集两栖特种车车身姿态与加速度数据信息以判定其在水面真实运动状态。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有自动驾驶控制系统无法精确识别水面障碍物、水面自动控制精度低、水面定位性能差。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种两栖特种无人平台的自动驾驶系统，包括多源传感器时间同步模块、环境感知定位模块、自主决策模块、运动控制模块；

其中，控制器通过网口、串口以及CAN总线实时获得传感器数据，原始数据首先进入多源传感器时间同步模块；

时间同步后的传感器数据被输入环境感知与定位模块；

在完成环境感知与定位后，自主决策模块根据传感器数据判断两栖特种无人平台当前所行驶的工作环境是水中航行、近岸登陆或陆上行驶，据此作出车辆控制策略；

运动控制模块根据所述车辆控制策略控制两栖特种无人平台行驶。

作为优选，时间同步模块基于ROS中的message_filters，以激光雷达为传感器，每次收到一次雷达数据，便以当前雷达数据时间戳作为要插入的时间点，该时间点另一传感器IMU的数据通过插值获得。

作为优选，插值的流程是先获得主传感器的时间戳，然后根据索引结果获得这一同步时间前后的两帧数据，根据前后两帧数据的采集时刻，以及要插入的时刻，根据比例获得权重得到另一传感器在同步时间的结果。

作为优选，时间同步后的传感器数据被输入环境感知与定位模块以后，视觉感知通过工业级单目摄像头获得实时视频流，基于SSD算法对视频流进行物体检测与跟踪；点云感知模块采用16线激光雷达通过欧式聚类算法获得障碍物信息，采用16线激光雷达ndt点云匹配算法进行定位。

作为优选，自主决策模块使用包含动作短语的有限状态机来实现，有限状态机从一个基础状态出发，将根据不同的驾驶场景跳转到不同的动作状态，将动作短语传递给下层的动作规划层。

作为优选，所述有限状态机的运行流程包括：

1）特种车从环境中观测到高维观测状态，并利用深度学习识别观测信息的特征；

2）通过设定的回报函数评估状态-动作值函数，并把当前策略反馈到环境中；

3）随动作变化而导致特种车与环境交互得到的观测信息发生变化，进入三者的循环最终得出目标的最优策略。