一种智能艇避障处理方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供的一种智能艇避障处理方法及系统，方法包括以下步骤：获取三维激光雷达检测的智能艇周边的环境信息，根据所述环境信息获取三维激光雷达的点云数据集，从点云数据集中获取障碍物点云数据集；采用最近邻滤波方法对障碍物点云数据集进行聚类分析得到障碍物点聚类结果；根据障碍物点聚类结果构建出障碍物地图和无障碍物区域；根据无障碍物区域和当前航向角计算出当前的控制导航角，根据当前的控制导航角计算出避障角；控制智能艇根据避障角进行转向航行。该方法能准确判断出周边的障碍物和无障碍物区域，根据当前的控制导航角计算出避障角，智能艇根据避障角能顺利避开障碍物后继续航行。开障碍物后继续航行。开障碍物后继续航行。

【技术实现步骤摘要】
一种智能艇避障处理方法及系统


[0001]本专利技术涉及智能艇避障
，具体涉及一种智能艇避障处理方法及系统。

技术介绍

[0002]随着智能时代的到来，无人艇在环境监测、水域测绘、安防救援、水上航运、军事等方面的应用前景越来越广阔。无人艇航行在复杂的水域环境中，可能会遇到各种各样的障碍物，包括来往船只、暗礁、堤坝、浮标、小岛、大中型水上漂浮物、桥梁等，因此，需要有效的避障方法来确保无人艇高效、安全、顺利地完成任务。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的缺陷，本专利技术实施例提供一种智能艇避障处理方法及系统，能准确、有效地识别周边的障碍物，并使智能艇顺利避开障碍物后继续航行。
[0004]第一方面，本专利技术实施例提供的一种智能艇避障处理方法，包括以下步骤：
[0005]获取三维激光雷达检测的智能艇周边的环境信息，根据所述环境信息获取三维激光雷达的点云数据集，从点云数据集中获取障碍物点云数据集；
[0006]采用最近邻滤波方法对障碍物点云数据集进行聚类分析得到障碍物点聚类结果；
[0007]根据障碍物点聚类结果构建出障碍物地图和无障碍物区域；
[0008]根据无障碍物区域和当前航向角计算出当前的控制导航角，根据当前的控制导航角计算出避障角；
[0009]控制智能艇根据避障角进行转向航行。
[0010]进一步地，采用最近邻滤波方法对障碍物点云数据集进行聚类分析得到障碍物点聚类结果的具体方法包括：
[0011]获取激光雷达的一帧数据；
[0012]确定第一个点，将第一个点作为目标障碍物边缘的起始点，归入第一类中；
[0013]将后一个点与前一个点的间距与设定的阈值进行比较，判断两个点是否为同一类，若不是同一类，则将后一个点归入新建类；
[0014]循环执行两点间距比较步骤，直到完成一帧数据，得到障碍物点聚类结果。
[0015]进一步地，在采用最近邻滤波方法对障碍物点云数据集进行聚类分析得到障碍物点聚类结果步骤之后，根据障碍物点聚类结果构建出障碍物地图和无障碍物区域步骤之前还包括：对点云聚类结果进行障碍物拟合处理。
[0016]进一步地，对点云聚类结果进行障碍物拟合处理具体包括：提取点云聚类处理结果的聚类点云簇集；提取所述聚类点云簇集中的每一个聚类点云簇，若所述聚类点云簇的规模小于预设值，使用圆形拟合所述聚类点云簇，否则，使用矩形拟合所述聚类点云簇。
[0017]进一步地，根据无障碍物区域和当前航向角计算出当前的控制导航角的具体方法包括：
[0018]判断根据当前航向角行驶是否安全；
[0019]若安全，则控制智能艇向当前航向角方向继续行驶；
[0020]若不安全，则计算当前航向角最邻近的安全区域，根据安全区域计算出当前的控制导航角。
[0021]进一步地，所述根据当前控制导航角计算出避障角的具体方法包括：将当前的控制导航角与安全补偿角相加得到避障角。
[0022]第二方面，本专利技术实施例提供的一种智能艇避障处理系统，包括：信息获取模块、数据处理模块、构建模块、计算模块和控制模块，
[0023]所述信息获取模块用于获取三维激光雷达检测的智能艇周边的环境信息，根据所述环境信息获取三维激光雷达的点云数据集，从点云数据集中获取障碍物点云数据集；
[0024]所述数据处理模块用于采用最近邻滤波方法对障碍物点云数据集进行聚类分析得到障碍物点聚类结果；
[0025]所述构建模块用于根据障碍物点聚类结果构建出障碍物地图和无障碍物区域；
[0026]所述计算模块用于根据无障碍物区域和当前航向角计算出当前的控制导航角，根据当前的控制导航角计算出避障角；
[0027]所述控制模块用于根据避障角对智能艇进行转向航行控制。
[0028]进一步地，数据处理模块包括聚类分析单元，所述聚类分析单元用于获取激光雷达的一帧数据，确定第一个点，将第一个点作为目标障碍物边缘的起始点，归入第一类中，将后一个点与前一个点的间距与设定的阈值进行比较，判断两个点是否为同一类，若不是同一类，则将后一个点归入新建类，循环执行两点间距比较步骤，直到完成一帧数据，得到障碍物点聚类结果。
[0029]进一步地，数据处理模块还包括拟合单元，所述拟合单元用于对点聚类结果进行障碍物拟合处理，具体包括：提取点云聚类处理结果的聚类点云簇集；提取所述聚类点云簇集中的每一个聚类点云簇，若所述聚类点云簇的规模小于预设值，使用圆形拟合所述聚类点云簇，否则，使用矩形拟合所述聚类点云簇。
[0030]进一步地，计算模块包括避障角计算单元，所述避障角计算单元用于判断根据当前航向角行驶是否安全，若安全，则控制智能艇向当前航向角方向继续行驶，若不安全，则计算当前航向角最邻近的安全区域，根据安全区域计算出当前的控制导航角，将当前的控制导航角与安全补偿角相加得到避障角。
[0031]本专利技术的有益效果：
[0032]本专利技术实施例提供的一种智能艇避障处理方法，通过对激光雷达检测的数据进行分析处理，采用最近邻滤波方法对障碍物点云数据集进行聚类分析，准确判断出周边的障碍物和无障碍物区域，再根据障碍物、无障碍物区域和当前航向角计算出当前的控制导航角，根据当前的控制导航角计算出避障角，智能艇根据避障角顺利避开障碍物后继续航行。
[0033]本专利技术实施例提供一种智能艇避障处理系统，与上述一种智能艇避障处理方法出于相同的专利技术构思，具有相同的有益效果。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件
或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0035]图1示出了本专利技术第一实施例所提供的一种智能艇避障处理方法的流程图；
[0036]图2示出了本专利技术另一实施例所提供的一种智能艇避障处理系统的结构示意图。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0039]还应当理解，在此本专利技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本专利技术。如在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0040]还应当进一步理解，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能艇避障处理方法，其特征在于，包括以下步骤：获取三维激光雷达检测的智能艇周边的环境信息，根据所述环境信息获取三维激光雷达的点云数据集，从点云数据集中获取障碍物点云数据集；采用最近邻滤波方法对障碍物点云数据集进行聚类分析得到障碍物点聚类结果；根据障碍物点聚类结果构建出障碍物地图和无障碍物区域；根据无障碍物区域和当前航向角计算出当前的控制导航角，根据当前的控制导航角计算出避障角；控制智能艇根据避障角进行转向航行。2.如权利要求1所述的智能艇避障处理方法，其特征在于，所述采用最近邻滤波方法对障碍物点云数据集进行聚类分析得到障碍物点聚类结果的具体方法包括：获取激光雷达的一帧数据；确定第一个点，将第一个点作为目标障碍物边缘的起始点，归入第一类中；将后一个点与前一个点的间距与设定的阈值进行比较，判断两个点是否为同一类，若不是同一类，则将后一个点归入新建类；循环执行两点间距比较步骤，直到完成一帧数据，得到障碍物点聚类结果。3.如权利要求2所述的智能艇避障处理方法，其特征在于，在采用最近邻滤波方法对障碍物点云数据集进行聚类分析得到障碍物点聚类结果步骤之后，根据障碍物点聚类结果构建出障碍物地图和无障碍物区域步骤之前还包括：对点云聚类结果进行障碍物拟合处理。4.如权利要求3所述的智能艇避障处理方法，其特征在于，所述对点云聚类结果进行障碍物拟合处理具体包括：提取点云聚类处理结果的聚类点云簇集；提取所述聚类点云簇集中的每一个聚类点云簇，若所述聚类点云簇的规模小于预设值，使用圆形拟合所述聚类点云簇，否则，使用矩形拟合所述聚类点云簇。5.如权利要求4所述的智能艇避障处理方法，其特征在于，所述根据无障碍物区域和当前航向角计算出当前的控制导航角的具体方法包括：判断根据当前航向角行驶是否安全；若安全，则控制智能艇向当前航向角方向继续行驶；若不安全，则计算当前航向角最邻近的安全区域，根据安全区域计算出当前的控制导航角。6.如权利要求5所述的智能艇避障处理方法，其特征在于，所述根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张然，郝日明，臧瑞，王力勃，
申请(专利权)人：深圳市海策智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：