基于多传感器融合定位的欠驱动无人水面艇自主靠泊方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多传感器融合SLAM定位的欠驱动无人水面艇自主靠泊方法，该方法通过多传感器融合slam系统构建港口环境下的点云地图，为无人船自动停泊过程中定位与自主避障提供信息。靠干扰能力强，在某类传感器信号缺失或信号弱的情况下依然能保证定位精度；不依赖岸基端设备的牵引与信息交互，拓展性、可移植性强，可应用在大部分船舶上而无需对船身进行改造。由于环境点云在无人船的行进过程中是不断获取的，因此通过点云地图定位的方式能够得到一直更新的船体位姿信息。从而提升了低速小位移时的船体位姿的准确性，可搭配特定港口停泊装置或在任意港口水岸环境下停泊。港口停泊装置或在任意港口水岸环境下停泊。港口停泊装置或在任意港口水岸环境下停泊。

【技术实现步骤摘要】
基于多传感器融合定位的欠驱动无人水面艇自主靠泊方法


[0001]本专利技术涉及无人艇航行控制领域，尤其涉及一种基于多传感器融合SLAM定位的欠驱动无人水面艇自主靠泊方法。

技术介绍

[0002]水面无人船(UnmannedSurfaceVehicle，USV)根据其自主性可分为遥控、半自主和自主三种，按照预设任务规划路径航行，具有机动灵活、隐蔽性好和成本低等特点。因为其在安全、效率、回报率等方面较好的表现，所以在军事方面利用无人艇代替人执行危险的工作，在民用方面利用USV有效减少人员费用的支出和提高船舶航行的安全性。近年来无人船在海事监管、水质检测、巡检巡护、地形勘测、搜寻救助等领域的应用比重逐年增加。无人船欠驱动的特点使其受环境影响巨大，由于水面工作环境复杂多变且往往伴随风浪流的扰动，因此对执行任务过程中的安全性指标要求十分严格。
[0003]无人船在开阔水域的应用技术较为成熟，但在离港靠泊的过程中还是需要人工来完成，自主靠泊技术是船舶应用研究技术中最复杂的技术之一，目前发展处于起步阶段。无人艇无论是在进港，还是在靠近海上生产平台时都本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多传感器融合SLAM定位的欠驱动无人水面艇自主靠泊方法，其特征在于包括：无人艇收到入港指令后，按照预先设定的程序进行泊位感知和定位从而执行入港过程，使用船身搭载的GNSS导航设备实时获取无人船的相对位置和航向信息；基于无人船位置信息确定无人艇在全局地图中的位置，采用路径规划算法产生离散坐标点，将船舶转弯半径和角加速度固有属性作为约束，对路径拐点处进行平滑处理，通过PID算法控制无人船沿着优化后的路径轨迹行进；采用激光雷达传感器检测停泊点标志物信息，根据回波强度进行实时判断是否找到停泊位置标识，当无人船搭载激光雷达识别到两标志物后，进行判断泊位是否空闲，如果是则执行靠泊任务，如果否则继续寻找满足条件的泊位、或等待其他指令的传递；当有保存好的先验点云地图时，首先通过GPS提供的位置信息加载局部点云地图，利用船体激光雷达感知系统获取无人船当前所处位置周围的环境点云原始信息，将提取特征值与之前保存的局部点云地图进行匹配，确定无人船当前处于点云地图中的位姿，从而基于码头标志物在点云地图中的位置确定无人船在进港或离港时的船体位姿信息，最后根据船体位姿信息控制无人船驶进或驶离码头。2.根据权利要求1所述的基于多传感器融合SLAM定位的欠驱动无人水面艇自主靠泊方法，其特征在于：无人艇进行泊位感知和定位时：利用船载激光雷达通过对比回波，根据反射率的不同检测出待停泊点上方的标志物并将其作为路径规...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宁，张雪峰，宋佳麟，武慧慧，贾薇，李洁龙，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：