【技术实现步骤摘要】
一种基于激光雷达的无人船内河障碍物感知方法
本专利技术属于无人智能船舶目标感知检测领域，具体涉及一种基于激光雷达的无人船内河障碍物感知方法。
技术介绍
内河航道相比开阔海面，具有航路狭窄曲折，典型的目标如码头、游泳的人、渔网箱、浮球、水草等，具有尺度较小、类型众多等特点。无人船感知所依靠的主要传感器导航雷达在较为狭窄的内河中受两侧堤岸及陆地反射杂波影响，障碍物探测和跟踪性能显著下降，不能满足无人船内河航行障碍物规避的需要。利用激光雷达分辨率高、距离和尺度信息精确、探测周期短的特点，可以更快速、更精准的探测不同种类的水面目标，是水面无人船障碍物感知的重要手段。但由于激光雷达点云数据本身存在无序性、高稀疏性、数据量大的特点，目前基于激光雷达的内河无人艇障碍物感知研究相对较少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种能够实现对内河航道障碍的感知探测，较为准确的获取目标位置和大小的基于激光雷达的无人船内河障碍物感知方法。本专利技术的上述目的通过如下技术方案来实现：
【技术保护点】
1.一种基于激光雷达的无人船内河障碍物感知方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1、可航行区域轮廓构建，具体为：利用从地图、海图等已知信息中获取的内河可航行区域经纬度坐标，以本船位置为参照点，实时在线构建任务可航行水域多边形地理电子围栏区域；/n步骤2、利用差分GNSS和船载IMU接收实时位姿信息，补偿激光雷达与IMU标定后获得的X，Y，Z安装角度误差；利用IMU姿态信息对激光雷达生成的360°点云进行畸变修正，并将点云球坐标系转换至大地笛卡尔坐标系；最后将处理后的点云信息结合本船位置，根据步骤1中的地理围栏区域进行过滤，去除可航行区域外部的点云；/n步骤3，对步骤2修正...
【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达的无人船内河障碍物感知方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、可航行区域轮廓构建，具体为：利用从地图、海图等已知信息中获取的内河可航行区域经纬度坐标，以本船位置为参照点，实时在线构建任务可航行水域多边形地理电子围栏区域；
步骤2、利用差分GNSS和船载IMU接收实时位姿信息，补偿激光雷达与IMU标定后获得的X，Y，Z安装角度误差；利用IMU姿态信息对激光雷达生成的360°点云进行畸变修正，并将点云球坐标系转换至大地笛卡尔坐标系；最后将处理后的点云信息结合本船位置，根据步骤1中的地理围栏区域进行过滤，去除可航行区域外部的点云；
步骤3，对步骤2修正后的点云进行水平面栅格投影降维，形成二维投影栅格，统计归属于每个栅格内的点云多维特征信息，根据多维特征值计算每个栅格的目标置信度；
步骤4，对步骤3中二维投影栅格形成的栅格地图进行障碍物栅格滤波，包括噪声去除、目标栅格分割和聚类处理，获取目标二维矩形包围框，提取每个目标的位置和尺度信息；
步骤5，根据激光雷达前后帧栅格地图提取障碍物目标包围框的位置坐标和包围框长宽比信息，进行前后帧聚类目标关联匹配，提取目标位置速度信息。
2.根据权利要求1所述的基于激光雷达的无人船内河障碍物感知方法，其特征在于：步骤2中，畸变修正采用的方式为：对获取的位姿信息做双线性插值，根据激光雷达点云360°不同扇区所对应的时间戳获取插值后的位姿信息实现畸变修正，减少点云因船体摇摆和运动产生的畸变。
3.根据权利要求1所述的基于激光雷达的无人船内河障碍物感知方法，其特征在于：二维投影栅格以激光雷达为中心，与水平面平行，采用正方形栅格，栅格划分密度根据待探测障碍物所需最小分辨能力确定，每个栅格边长为障碍物最小分辨率的0.5倍。
4.根据权利要求1所述的基于激光雷达的无人船内河障碍物感知方法，其特征在于：栅格点云多维特征信息包括点云数量、最大最小高度差、最小高度、平均反射强度。
5.根据权利要求1所述的基于激光雷达的无人船内河障碍物感知方法，其特征在于：步骤4中，聚类处理主要采用欧式距离聚类，包括以下子步骤：
步骤4.1，在本船...
【专利技术属性】
技术研发人员：武智强，张晶晶，曹阳，刘乃道，朱少辉，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零七研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12
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