无人船测绘航行系统及其控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114115264A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111401223.5G01S17/89(2020.01)(22)申请日2021.11.19G01S19/41(2010.01)G01S19/47(2010.01)(71)申请人四方智能（武汉）控制技术有限公司地址430017湖北省武汉市江岸区黄浦科技园特23-1号1-1栋1-6层申请人北京四方继保自动化股份有限公司(72)发明人邵宇平张呈桂小宇刘淳杨咏林(74)专利代理机构北京易捷胜知识产权代理事务所(普通合伙)11613代理人齐胜杰(51)Int.Cl.G05D1/02(2020.01)G01S13/86(2006.01)G01S13/89(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称无人船测绘航行系统及其控制方法(57)摘要本发明涉及一种无人船测绘航行系统及其控制方法，其系统包括定位模块、决策控制单元、运动控制单元、环境感知单元、海事雷达、激光雷达和毫米波雷达；所述定位模块接收导航设备数据，获取无人船的位姿状态，位姿状态包括所述无人船的经纬度、高度、航速、航向和转向率；所述决策控制单元根据计划线、定位信息以及感知的水岸分界线信息，规划目标轨迹，并传输至所述运动控制单元。本发明能有效降低无人船测绘航行中的撞岸、搁浅风险，切能提高无人船测绘工作效率。CN114115264ACN114115264A权利要求书1/2页1.一种无人船测绘航行系统，其特征在于，包括定位模块、决策控制单元、运动控制单元、环境感知单元、海事雷达、激光雷达和毫米波雷达；所述定位模块接收导航设备数据，获取无人船的位姿状态，位姿状态包括所述无人船的经纬度、高度、航速、航向和转向率；所述决策控制单元根据计划线、定位信息以及感知的水岸分界线信息，规划目标轨迹，并传输至所述运动控制单元；所述运动控制单元接收所述决策控制单元发送的无人船的目标轨迹，结合所述定位模块计算的所述位姿信息，实时计算无人船所需动力分配并执行反馈，控制执行机构输出合适的无人船前进推力及转向力，驱动无人船按目标轨迹运动；所述环境感知单元接收的传感器数据包括：海事雷达回波图像信息、激光雷达三维点云信息和毫米波雷达回波分布，所述环境感知单元结合定位模块位姿数据，计算无人船附近水岸线分界线在大地坐标系中二维投影，并生成多点线段包络水岸分界线。2.根据权利要求1所述的无人船测绘航行系统，其特征在于，所述定位模块接收多系统卫星导航信号，并采用定点RTK或网络差分实时修正定位精度，并结合惯性传感器采集的多轴加速度、角速度的信息，深度耦合后输出无人船的位置、航向、速度、转向率。3.一种利用权利要求1所述的无人船测绘航行系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、所述决策控制单元实时计算无人船的当前位置与附近所有水岸分界线的最近距离；S2、所述决策控制单元实时计算无人船的目标航线与附近水岸分界线的穿越关系；S3、所述决策控制单元判断无人船距水岸分界线距离小于安全距离，且目标航线穿越水岸分界线，决策所述控制单元放弃当前目标航点，执行后续任务；S4、所述决策控制单元判断无人船距水岸分界线距离小于安全距离，且目标航线不穿越水岸分界线，所述决策控制单元规划远离岸线轨迹，驱动无人船向目标位置航行。4.根据权利要求3所述的无人船测绘航行系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：S101、所述决策控制单元获取无人船实时位置；S102、计算无人船位置到水岸分界线各线段距离；S103、当无人船的当前位置到线段投影落在线段内，将投影距离记为到水岸分界线各线段距离；S104、当无人船的当前位置到线段投影落在线段外，将位置到线段两端点距离的较小值记为到此线段距离；S105、所述决策控制单元寻找无人船到各线段距离的最小值，记为无人船到水岸分界线距离。5.根据权利要求3所述的无人船测绘航行系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：S201、所述决策控制单元获取无人船的目标位置，与当前位置连线形成目标航线；S202、计算目标航线与水岸分界线各线段穿越关系，存在至少一条线段与目标航线为穿越关系，判定目标航线与水岸分界线存在穿越。2CN114115264A权利要求书2/2页6.根据权利要求3所述的无人船测绘航行系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：S301、所述决策控制单元识别无人船的当前位置与水岸分界线距离小于设定的安全阈值时，启动水岸分界线保护子程序，其中安全阈值依据无人船回转半径设定；S302、目标航线与水岸分界线存在穿越关系，判定当前目标位置无人船不可到达，放弃当前目标航线，继续执行后续目标位置导航控制。7.根据权利要求3所述的无人船测绘