水下自动驾驶设备的近距离避障方法及水下自动驾驶设备技术

本发明专利技术实施例公开了一种水下自动驾驶设备的近距离避障方法及水下自动驾驶设备，属于无人船技术领域，该方法包括：获取所述水下自动驾驶设备的位置信息及航向信息；基于所述水下自动驾驶设备的当前环境信息，确定TOF模块的避障信息扫描策略；基于所述扫描策略，得到与所述水下自动驾驶设备相关的扫描信息；通过所述位置信息、所述航向信息及所述扫描信息，确定与所述水下自动驾驶设备相关的障碍物的位置。通过本申请的方案，提高了水下自动驾驶设备的安全性。

【技术实现步骤摘要】
水下自动驾驶设备的近距离避障方法及水下自动驾驶设备
本专利技术涉及无人船
，尤其涉及水下自动驾驶设备的近距离避障技术。
技术介绍
水下无人船和水下机器人有着广阔的应用前景。在水下勘探，捕鱼，和水下打捞等领域均具有突出的优势。而随着水域内无人驾驶设备的增多，随之而来的安全问题也需要引起足够的重视。与大型的船只不同，大部分的小型无人船主要是依靠船载摄像的远程传输或地面操作人员的肉眼判断，而水面的情况通常会比较复杂，通过远程或人工的方式很难准确快速的发现无人船附近的障碍物。从而导致无人船撞上障碍物，导致无人船产生一些不必要的损害。针对上述问题，亟需一种全新的水下自动驾驶设备的近距离避障技术。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种水下自动驾驶设备的近距离避障方法及水下自动驾驶设备，至少部分的解决现有技术中存在的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种水下自动驾驶设备的近距离避障方法，包括：获取所述水下自动驾驶设备的位置信息及航向信息；基于所述水下自动驾驶设备的当前环境信息，确定TOF模块的避障信息扫描策略；基于所述扫描策略，得到与所述水下自动驾驶设备相关的扫描信息；通过所述位置信息、所述航向信息及所述扫描信息，确定与所述水下自动驾驶设备相关的障碍物的位置。根据本专利技术实施例的一种具体实现方式，所述获取所述水下自动驾驶设备的位置信息及航向信息，包括：使用所述水下自动驾驶设备的GPS模块实时监测所述水下自动驾驶设备的经纬度信息，以串口通信方式将所述经纬度信息发送给所述水下自动驾驶设备的MCU。根据本专利技术实施例的一种具体实现方式，所述获取所述水下自动驾驶设备的位置信息及航向信息，还包括：使用所述水下自动驾驶设备的磁传感器获取所述水下自动驾驶设备的航向信息，以I2C或SPI通信方式将所述航向信息发送给所述水下自动驾驶设备的MCU。根据本专利技术实施例的一种具体实现方式，所述基于所述水下自动驾驶设备的当前环境信息，确定TOF模块的避障信息扫描策略，包括：在深水环境下或所述水下自动驾驶设备的波动小于第一阈值时，采用水平扫描的方式扫描障碍物。根据本专利技术实施例的一种具体实现方式，所述采用水平扫描的方式扫描障碍物，包括：利用水平电机控制TOF模块在360°范围内进行旋转。根据本专利技术实施例的一种具体实现方式，所述基于所述水下自动驾驶设备的当前环境信息，确定TOF模块的避障信息扫描策略，还包括：在浅水环境下或所述水下自动驾驶设备的波动大于第二阈值时，同时采用水平扫描及垂直扫描的方式扫描障碍物。根据本专利技术实施例的一种具体实现方式，所述同时采用水平扫描及垂直扫描的方式扫描障碍物，包括：利用水平电机控制TOF模块在360°范围内进行旋转，利用俯仰电机控制TOF模块在预设角度范围内进行转动。根据本专利技术实施例的一种具体实现方式，所述基于所述扫描策略，得到与所述水下自动驾驶设备相关的扫描信息，包括：获取所述水平电机及所述俯仰电机的转动位置信息。根据本专利技术实施例的一种具体实现方式，所述通过所述位置信息、所述航向信息及所述扫描信息，确定与所述水下自动驾驶设备相关的障碍物的位置，包括：利用所述航向信息、TOF探测目标的位置信息以及所述转动位置信息，计算障碍物的精确位置和方位信息。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种水下自动驾驶设备，包括：GPS模块，所述GPS模块获取所述水下自动驾驶设备的位置信息；磁传感器，所述磁传感器获取所述水下自动驾驶设备的航向信息；TOF模块，所述TOF对所述水下自动驾驶设备相关的障碍物进行扫描；水平电机，所述水平电机在水平方向上驱动所述TOF模块；俯仰电机，所述俯仰电机在垂直方向上驱动所述TOF模块；MCU模块，所述MCU模块基于所述水下自动驾驶设备的当前环境信息，确定TOF模块的避障信息扫描策略，通过所述位置信息、所述航向信息及所述扫描信息，确定与所述水下自动驾驶设备相关的障碍物的位置。本专利技术实施例提供的水下自动驾驶设备的近距离避障方法及水下自动驾驶设备，通过在无人船上加载GPS、磁传感器、水平电机、俯仰电机、TOF模块等设备，并结合MCU对各个模块采集的信息进行融合，能够在近距离内采取必要避让行动，提高了航行的安全性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种水下自动驾驶设备的近距离避障流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种水下自动驾驶设备进行避障识别的示意图；图3为本专利技术实施例提供的另一种水下自动驾驶设备进行避障识别的示意图；图4为本专利技术实施例提供的另一种水下自动驾驶设备进行避障识别的示意图；图5为本专利技术实施例提供的另一种水下自动驾驶设备进行避障识别的示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种水下自动驾驶设备控制电路结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。一般小型无人船在公共水域或海域航行时无自动避让功能，而主要是依靠船载摄像的远程传输或地面操作人员的肉眼判断。本专利通过在无人船上加装水平和俯仰方向可旋转的激光雷达，能自动识别周围近距离障碍物，从而采取必要的避让行动以保证无人船航行时的自身安全。本专利技术实施例提供的近距离无人船避障方案，利用基于飞行时间TOF原理的船载激光雷达测量无人船近距离范围内目标距离和方位，提前预警并进行有效地避让。该激光雷达发射和接收信号可为红外光、毫米波或超声等测距信号。参见图1，本专利技术实施例提供了一种水下自动驾驶设备的近距离避障方法，包括如下步骤：S101，获取所述水下自动驾驶设备的位置信息及航向信息。为了能够使水下自动驾驶设备(例如，无人船)获得较多的信息，参见图6无人机的控制电路中包括主板、电池、电机驱动、电机(水平和俯仰)、定位器和TOF(Time-of-Flight)模块，其中电机、定位器和TOF模块组成激光雷达，在主板上集成磁传感器和图传模块。为了能够采集位置信息，无人机的控制电路中还可以包括GPS模块以及磁传感器，使用GPS模块实时监测水下自动驾驶设备的经纬度信息，以串口通信方式发送给MCU；为了能够采集航向信息，使用磁传感器获取水下自动驾驶设备的航向信息，以I2C或SPI通信方式发送给MCU。S102，基于所述水下自动驾驶设备的当前环境信息，确定TOF模块的避障信息扫描策略。使用TOF模块测量目标相对传感器位置的距离和方位信息，以I2C或其它通信方式发送给MCU，该TOF模块可以通过各种测距传感器实现，如红外摄像头、毫米波雷达、超声波探头等，不同传感器可能环境性能和探测距离指标不同，可根据选择的传感器性能实现目标的一维距离信息、二维平面信息(距离和角度值)或3D成像显示。利用俯仰和水平电机可控制TOF模块的旋转角度，可实现方位360°和俯仰一定角度范围内扫描周围目标，由MCU与电机驱动芯片交互通信从而输出PWM信号控制电机转动。S103，基于所述扫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下自动驾驶设备的近距离避障方法，其特征在于，包括：获取所述水下自动驾驶设备的位置信息及航向信息；基于所述水下自动驾驶设备的当前环境信息，确定TOF模块的避障信息扫描策略；基于所述扫描策略，得到与所述水下自动驾驶设备相关的扫描信息；通过所述位置信息、所述航向信息及所述扫描信息，确定与所述水下自动驾驶设备相关的障碍物的位置。

【技术特征摘要】
1.一种水下自动驾驶设备的近距离避障方法，其特征在于，包括：获取所述水下自动驾驶设备的位置信息及航向信息；基于所述水下自动驾驶设备的当前环境信息，确定TOF模块的避障信息扫描策略；基于所述扫描策略，得到与所述水下自动驾驶设备相关的扫描信息；通过所述位置信息、所述航向信息及所述扫描信息，确定与所述水下自动驾驶设备相关的障碍物的位置。2.根据权利要求1所述的水下自动驾驶设备的近距离避障方法，其特征在于，所述获取所述水下自动驾驶设备的位置信息及航向信息，包括：使用所述水下自动驾驶设备的GPS模块实时监测所述水下自动驾驶设备的经纬度信息，以串口通信方式将所述经纬度信息发送给所述水下自动驾驶设备的MCU。3.根据权利要求2所述的水下自动驾驶设备的近距离避障方法，其特征在于，所述获取所述水下自动驾驶设备的位置信息及航向信息，还包括：使用所述水下自动驾驶设备的磁传感器获取所述水下自动驾驶设备的航向信息，以I2C或SPI通信方式将所述航向信息发送给所述水下自动驾驶设备的MCU。4.根据权利要求1所述的水下自动驾驶设备的近距离避障方法，其特征在于，所述基于所述水下自动驾驶设备的当前环境信息，确定TOF模块的避障信息扫描策略，包括：在深水环境下或所述水下自动驾驶设备的波动小于第一阈值时，采用水平扫描的方式扫描障碍物。5.根据权利要求4所述的水下自动驾驶设备的近距离避障方法，其特征在于，所述采用水平扫描的方式扫描障碍物，包括：利用水平电机控制TOF模块在360°范围内进行旋转。6.根据权利要求5所述的水下自动驾驶设备的近距离避障方法，其特征在于，所述基于所述水下自动驾驶设...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：北京臻迪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11