【技术实现步骤摘要】
一种无人艇组合定位定向方法和系统
本专利技术涉及无人艇控制
，特别是一种无人艇组合定位定向方法和系统。
技术介绍
水面无人艇(UnmannedSurfaceVehicle，USV)是无人驾驶技术的在水面环境中的重要应用，是一种能够在海洋、湖泊及河流等环境下进行自主航行并完成相应任务的平台。USV具有体积小，成本低，灵活自主等特点。与传统的船舶相比，由于USV非载人的特点，使得其能够适应海洋及其他水域的复杂多变环境，在一些人类不可达的场景中进行作业。同时相比于现有的静止水上无人设备，USV覆盖面积更广，实时性更强，能够在不同位置灵活作业。目前，USV被广泛应用于海洋战场环境信息收集、作战训练与打击、补给支援等军事领域以及海事搜救、环保监测、水文环境勘探、港口巡逻、海事追踪执法、渔业捕捞等民用领域。无人水面艇面临的技术难点在于其快速、高效的自主路径规划能力。而优异的自主路径规划能力得益于无人水面艇对周围环境的精确、快速的自主感知，即对周边环境的认知，为路径规划绝对和相对导航提供支撑。可见导航定位是一切无人系统的基础...
【技术保护点】
1.一种无人艇组合定位定向方法，其特征在于，包括：/n步骤1，根据无人艇使用环境和传感器性能特点，确定基于MEMS+差分导航+多天线测姿+激光雷达多传感器信息的组合定位定向系统的配置；/n步骤2，根据步骤1的配置结果，建立组合定位定向系统融合策略；/n步骤3，根据步骤2建立的组合定位定向系统融合策略，对激光雷达数据进行预处理；/n步骤4，根据步骤3输出的激光雷达数据预处理结果，采用相对定位随机采样一致算法，解算得到无人艇与障碍物之间的相对距离；/n步骤5，根据步骤4输出的无人艇与障碍物之间的相对距离，通过观测矢量融合算法，解算得到无人艇的定位定向信息，并输出。/n
【技术特征摘要】
1.一种无人艇组合定位定向方法，其特征在于，包括：
步骤1，根据无人艇使用环境和传感器性能特点，确定基于MEMS+差分导航+多天线测姿+激光雷达多传感器信息的组合定位定向系统的配置；
步骤2，根据步骤1的配置结果，建立组合定位定向系统融合策略；
步骤3，根据步骤2建立的组合定位定向系统融合策略，对激光雷达数据进行预处理；
步骤4，根据步骤3输出的激光雷达数据预处理结果，采用相对定位随机采样一致算法，解算得到无人艇与障碍物之间的相对距离；
步骤5，根据步骤4输出的无人艇与障碍物之间的相对距离，通过观测矢量融合算法，解算得到无人艇的定位定向信息，并输出。
2.根据权利要求1所述的无人艇组合定位定向方法，其特征在于，根据步骤2建立的组合定位定向系统融合策略，对激光雷达数据进行预处理，包括：
从激光雷达数据提取得到点云的球面坐标；
根据提取得到的点云的球面坐标，对从激光雷达数据提取得到点云进行筛选，将筛选结果作为激光雷达数据预处理结果输出。
3.根据权利要求2所述的无人艇组合定位定向方法，其特征在于，根据提取得到的点云的球面坐标，对从激光雷达数据提取得到点云进行筛选，将筛选结果作为激光雷达数据预处理结果输出，包括：
根据提取得到的点云的球面坐标，对从激光雷达数据提取得到点云进行一次筛选，保留无人艇船采集到的正前方环境的点云，得到点云集合A；其中，正前方指无人艇的前进方向；
根据点云集合A中的各点云的球面坐标，对点云集合A中的点云进行二次筛选，过滤掉与无人艇之间的距离大于设定距离阈值的点云，得到点云集合B；
根据点云集合B中的各点云的球面坐标，对点云集合B中的点云进行三次筛选，过滤掉由无人艇激光雷达周围三根天线构成的点云，得到点云集合C；
根据点云集合C中的各点云的球面坐标，对点云集合C中的点云进行三次筛选，仅保留满足阈值上限和阈值下限的点云，得到点云集合D；
将点云集合D作为激光雷达数据预处理结果输出。
4.根据权利要求3所述的无人艇组合定位定向方法，其特征在于，满足阈值上限和阈值下限的点云是指：阈值下限≤点云与原点之间的距离≤阈值上限；其中，原点为无人艇的船头位置。
5.根据权利要求4所述的无人艇组合定位定向方法，其特征在于，根据步骤3输出的激光雷达数据预处理结果，采用相对定位随机采样一致算法，解算得到无人艇与障碍物之间的相对距离，包括：
从点云集合D中随机选取两个点，记作：点p1和点p2；
计算由点p1和点p2所构成的包围盒中所有点的数量，记作内点数；
根据内点数与包围盒的体积的比值，确定内点密度；
根据内点数和内点...
【专利技术属性】
技术研发人员：裴忠海，李聪，尹诗明，余薛浩，皮操，王鹏，李桂芳，周智洋，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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