基于激光雷达的无人船停泊库位重定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于激光雷达的无人船停泊库位重定位方法，通过对轮廓点云数据A

【技术实现步骤摘要】
基于激光雷达的无人船停泊库位重定位方法


[0001]本专利技术涉及无人船感知
，尤其涉及一种基于激光雷达的无人船停泊库位重定位方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着自动驾驶技术的快速发展，水面自动驾驶无人船智能化发展也获得重视，不同用途的水面无人驾驶船也逐渐出现在不同行业的应用之中。无人船智能化技术的发展体现在无人驾驶技术的成熟应用，基于激光雷达的无人船停泊库位点云匹配技术的应用则是其智能化的重要体现。当前，户外无人船只停泊库位的环境多变，水位起伏升降、水流冲偏，认为改变等因素往往使得船只停泊库位发生明显飘移，而船只停泊库位发生飘移以及停泊库位周边水面干扰因素的变化，会对无人船自主停泊的准确性与安全性具有较大的影响。因此，如何在户外无人船停泊库位发生飘移、库位周边停泊环境产生明显变化等复杂条件下对船只停泊库位状态进行精准配准是无人船自主停泊的技术难点。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种基于激光雷达的无人船停泊库位重定位方法，用以解决在户外无人船停泊库位发生漂移、库位周边停泊环境产生明显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达的无人船停泊库位重定位方法，其特征在于，所述基于激光雷达的无人船停泊库位重定位方法包括有如下步骤：S10、采集无人船停靠在停泊库位时的定位信息GPS_P，在无人船驶离停泊库位后采集停泊库位的点云数据得到参考点云数据A，同时获取无人船在采集参考点云数据A时的定位信息GPS_A，依据参考点云数据A、定位信息GPS_A建立停泊库位地图；S20、在无人船自主入库停泊过程中，采集停泊库位的实时点云数据B与无人船的实时定位信息GPS_B，基于定位信息GPS_A和实时定位信息GPS_B，建立实时点云数据B在基准坐标系下的投影点云数据B'；S30、对参考点云数据A和投影点云数据B'分别提取点云中的库位轮廓得到轮廓点云数据A
contour
与轮廓点云数据B'
contour
，再分别对轮廓点云数据A
contour
与轮廓点云数据B'
contour
进行直线特征检测，得到轮廓点云数据A
contour
与轮廓点云数据B'
contour
的直线特征信息；S40、求解轮廓点云数据A
contour
与轮廓点云数据B'
contour
之间的最优直线特征对，将最优直线特征对之间的转换矩阵作为参考点云数据A与实时点云数据B之间的转换矩阵R
xy
，基于定位信息GPS_A、定位信息GPS_P、实时定位信息GPS_B与转换矩阵R
xy
得到无人船停泊库位新的定位信息GPS_P'，实现停泊库位重定位。2.如权利要求1所述的基于激光雷达的无人船停泊库位重定位方法，其特征在于，所述基于定位信息GPS_A和实时定位信息GPS_B，建立实时点云数据B在基准坐标系下的投影点云数据B'进一步包括有：S21、利用定位信息GPS_A与实时定位信息GPS_B，计算参考点云数据A和实时点云数据B之间的转换矩阵R
gps
；S22、以参考点云数据A的坐标系为基准坐标系，利用转换矩阵R
gps
，求得实时点云数据B在基准坐标系下的投影点云数据B'，其计算公式为：B'=B
×
R
gps
。3.如权利要求2所述的基于激光雷达的无人船停泊库位重定位方法，其特征在于，所述步骤S21进一步包括有：S211、计算定位信息GPS_A与实时定位信息GPS_B之间的角度差α；S212、将实时定位信息GPS_B转换到以定位信息GPS_A为参考坐标原点、以YAW_A为坐标系Y轴的坐标系下，得到GPS_B的坐标为（X_B，Y_B，α），其中YAW_A为无人船在采集参考停泊库位的点云数据时的航向角；S213、利用公式（X_B，Y_B，α）
×
R
gps
=[0，0，0]，求解参考点云数据A和实时点云数据B之间的转换矩阵R
gps
。4.如权利要求1所述的基于激光雷达的无人船停泊库位重定位方法，其特征在于，所述步骤S30进一步包括有：S31、对参考点云数据A和投影点云数据B'分别提取停泊库位点云轮廓得到轮廓点云数据A
contour
与轮廓点云数据B'
contour
；S32、对轮廓点云数据A
contour
与轮廓点云数据B'
contour
做二维化处理，去除点云Z轴维度信息；S33、分别对轮廓点云数据A
contour
与轮廓点云数据B'
contour
进行直线特征检测，得到轮廓点云数据A
contour
与轮廓点云数据B'
contour
的直线特征信息。5.如权利要求4所述的基于激光雷达的无人船停泊库位重定位方法，其特征在于，所述
步骤S31进一步包括有：使用点云向量法检测参考点云数据A和投影点云数据B'的向量特征，从参考点云数据A中提取点云向量的z轴值小于0.2的所有点云作为与参考点云数据A对应的轮廓点云数据A
contour
，从投影点云数据B'中提取点云向量的z轴值小于0.2的所有点云作为与投影点云数据B'对应的轮廓点云数据B'
contour
。6.如权利要求5所述的基于激光雷达的无人船停泊库位重定位方法，其特征在于，所述步骤S33进一步包括有：S331、将轮廓点云数据A
contour
与轮廓点云数据B'
contour
的数据格式转换为图像格式，使用图像直线检测Hough变换算法分别对轮廓点云数据A
contour
与轮廓点云数据B'
contour
进行检测，对应得到像素坐标系直线特征集合{L
A1
，L
A2
，L
A3
...，L
AM
}与{L
B1
，L
...

【专利技术属性】
技术研发人员：程宇威，朱健楠，张丙卓，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：