一种无人船避障的航行方法、装置、计算机设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无人船避障的航行方法、装置、计算机设备及存储介质，无人船避障的航行方法包括以下步骤：步骤一、获取无人船航行路线；步骤二、对所述航行路线进行预处理，得到预处理路线；步骤三、控制无人船沿所述预处理路线进行自主航行，并采集无人船当前位置的位置坐标和方向角，以及基于无人船当前位置采集环境雷达点云，以构造实时地图;步骤四、根据所述实时地图，实时计算无人船未来路线上的障碍分布；步骤五、根据所述障碍分布，判断无人船未来路线是否穿过障碍；步骤六、若无人船未来路线穿过障碍，则计算绕行障碍的目标点；通过本方法可绕开障碍继续沿原路线航行，精确避障并降低计算量。精确避障并降低计算量。精确避障并降低计算量。

【技术实现步骤摘要】
一种无人船避障的航行方法、装置、计算机设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及无人船自主航行
，更具体地说是指一种无人船避障的航行方法、装置、计算机设备及存储介质。

技术介绍

[0002]近年来，随着无人驾驶技术的迅猛发展，无人驾驶市场不断增长，以无人船为例，各类无人船逐渐被推广至水质检测、水面维护、桥梁检测、水体测绘、海事搜救等多种作业场景下，辅助人们工作。感知是无人驾驶技术的基础,在复杂的水面环境下,无人船需要具备灵敏的环境感知能力。由于现有的无人船环境感知能力有限，通常需要人工操作辅助其作业任务，无法实现全天候完全无人自主作业，难以大范围推广与应用。作为自主执行任务中必不可少的一部分，良好的自主避障能力有助于提升无人船的自主性，更好地执行任务。
[0003]现有的启发式的路径规划算法，一般需要采集并处理尽可能多的环境数据，进行大量数据计算，由于计算量较大，因此，对计算硬件性能要求较高，导致价格高昂。同时，现有避障方法主要解决的是点到点的避障功能，但是现实生活中无人驾驶系统往往需要按照规定路径行驶。因此，我们要求无人驾驶装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人船避障的航行方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、获取无人船航行路线 A；步骤二、对所述航行路线 A 进行预处理，得到预处理路线 A＇；步骤三、控制无人船沿所述预处理路线A＇进行自主航行，并采集无人船当前位置的位置坐标和方向角，以及基于无人船当前位置采集环境雷达点云，以构造实时地图;步骤四、根据所述实时地图，实时计算无人船未来路线上的障碍分布；步骤五、根据所述障碍分布，判断无人船未来路线是否穿过障碍；步骤六、若无人船未来路线穿过障碍，则计算绕行障碍的目标点 ；步骤七、根据无人船实时位置、所述实时地图和所述目标点，计算障碍绕行方向 dire；步骤八、控制无人船沿所述障碍绕行方向 dire 绕行，并实时计算当前路径距离无人船的最近点，根据所述最近点计算障碍分布，更新避障的目标点，将障碍分布替换为障碍分布 ，并重复执行步骤五至步骤八，直到无人船到达目标点为止。2.根据权利要求1所述的无人船避障的航行方法，其特征在于，所述对所述航行路线 A 进行预处理，得到预处理路线 A＇的步骤，包括：设定航行路线 A 两点间距小于 ，从航行路线A的第一个点开始遍历，对相邻两个路径点间距
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大于
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时,插入间距为的点队列；对相邻两个路径点间距 小于时，在中点插入一个点，完成对航行路线 A 的预处理，得到预处理路线 A＇。3.根据权利要求1所述的无人船避障的航行方法，其特征在于，所述控制无人船沿所述预处理路线 A＇进行自主航行的步骤，包括：控制无人船前往第一个路径点 r1，到达第一个路径点后更新无人船当前路径点索引index，随后无人船根据控制系统指令向路径点索引为index+1 的位置运动，到达路径点索引为index+1 的位置后，更新路径点索引并根据控制系统指令继续向路径点索引为index+2的位置运动，重复此过程直至无人船到达所述预处理路线 A＇终点，此时自主航行结束。4.根据权利要求1所述的无人船避障的航行方法，其特征在于，所述采集无人船当前位置的位置坐标和方向角，以及基于无人船当前位置采集环境雷达点云，以构造实时地图 M 的步骤，包括：以无人船初始位置为原点，正北方向为轴正方向，正东方向为 轴正方向，建立世界坐标系，形成环境栅格地图B；基于无人船当前位置采集环境雷达点云 P，并以无人船船艏朝向为轴正方向，无人船船艏右侧方向为 x 轴正方向，建立平面直角坐标系，作为雷达坐标系；对时间上相邻的5包雷达点云根据相应时刻的坐标进行方向角配准，并将5包雷达点云合并为1包，形成雷达点云 P＇，其中 代表第包雷达点云;对合并的雷达点云 P＇进行滤波，得到滤波后的雷达点云 P＇＇；
计算雷达坐标系与世界坐标系间的旋转矩阵 Rot 和平移矩阵 Trans，根据所述旋转矩阵 Rot 和所述平移矩阵 Trans 计算滤波后的雷达点云 P＇＇在世界坐标系中的位置，并在环境栅格地图 B 标记，使环境栅格地图 B 中包含当前相应雷达的障碍，得到实时地图。5.根据权利要求4所述的无人船避障的航行方法，其特征在于，所述对时间上相邻的5包雷达点云根据相应时刻的坐标进行方向角配准，并将5包雷达点云合并为1包，形成雷达点云 P＇，其中 代表第包雷达点云的步骤，包括：以最后一包雷达点云时刻的坐标为对准点，方向角为对准方向，分别计算前4包雷达点云相对最后一包雷达点云的平移向量和偏转角度，其中正方向为逆时针；利用偏转角度计算每一包雷达点云投影到最后一包雷达点云所在坐标系的旋转矩阵，平移向量，；根据所述旋转矩阵和所述平移向量计算每一包雷达点云相应最后一包雷达点云投影后的雷达点云，然后合并形成雷达点云，其中，计算投影雷达点云，雷达点云。6.根据权利要求4所述的无人船避障的航行方法，其特征在于，所述对合并的雷达点云进行滤波，得到滤波后的雷达点云的步骤，包括：对雷达点云使用直通滤波滤除近处由于无人船本身运动带来水花产生的水杂波，得到雷达点云，其中,代表雷达点云在雷达坐标系下的轴，轴的距离，代表雷达点云与雷达坐标系下原点之间的连线与轴组成的夹角，分别为相应物理量的阈值；设置雷达点云信噪比阈值，在雷达点云中滤除低信噪比的雷达点云，得到雷达点云，；使用聚类的方法滤除雷达点云中的离群点，得到雷达点云簇，；对雷达点云簇中的每个雷达点云簇进行跟踪，将无法跟踪的雷达点云簇使用卡尔曼滤波的方法滤除，得到雷达点云簇，其中，并将雷达点云簇
中的所有雷达点云合并，得到最终滤波后的雷达点云。7.根据权利要求1所述的无人船避障的航行方法，其特征在于，所述根据所述实时地图 M，实时计算无人船未来路线上的障碍分布 D ...

【专利技术属性】
技术研发人员：程宇威，朱健楠，庞长松，池雨豪，虞梦苓，
申请(专利权)人：陕西欧卡电子智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：