无人船避障方法及其系统.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CN113625726A(43)申请公布日2021.11.09(21)申请号202111047594.8(22)申请日2021.09.08(71)申请人一溪古（上海）人工智能科技有限公司地址200080上海市虹口区峨嵋路315号8795室(72)发明人张相廷宓超陈坚(74)专利代理机构无锡市汇诚永信专利代理事务所(普通合伙)32260代理人倪杨(51)Int.Cl.G05D1/02(2020.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称无人船避障方法及其系统(57)摘要本发明涉及无人船避障方法及其系统，该方案包括以下步骤：S000、采集雷达数据和超声波数据并解析；S010、判断无人船当前航向±30°内是否存在障碍物；S020、若是，则依据雷达数据和超声波数据计算该障碍物与无人船之间距离以及夹角方向；若距离小于安全距离，则所述无人船后退至安全距离外后执行S030步骤；若否，则执行S000步骤；S030、调整无人船向夹角绝对值增大方向旋转；S040、判断夹角绝对值是否大于30°；S050、若是，则控制无人船正常行驶执行S000步骤直至行驶至目标点；若否，则执行S030步骤。本申请具有避障效果好，而且能够在视野较差时仍就能够准确避障的优点。CN113625726ACN113625726A权利要求书1/2页1.无人船避障方法，其特征在于，包括以下步骤：S000、采集雷达数据和超声波数据并解析；S010、判断无人船当前航向±30°内是否存在障碍物；S020、若是，则依据所述雷达数据和所述超声波数据计算该障碍物与所述无人船之间的夹角方向与距离，从而确定障碍物位置，其中该夹角为所述无人船当前航向与所述无人船与所述障碍物之间连线之间的夹角，该距离为所述无人船当前位置与所述障碍物位置之间的直线距离，若距离小于安全距离，则所述无人船后退至安全距离外后执行S030步骤；若否，则执行S000步骤；S030、调整所述无人船向夹角绝对值增大方向旋转，其中所述无人船的旋转角速度基于所述距离；S040、判断夹角绝对值是否大于30°；S050、若是，则控制所述无人船正常行驶执行S000步骤直至行驶至目标点；若否，则执行S030步骤。2.根据权利要求1所述的无人船避障方法，其特征在于，所述无人船与所述障碍物之间的安全距离为Ld，所述无人船与所述障碍物之间的距离为L，则所述无人船与所述障碍物的距离误差L误＝L‑Ld，步骤S030中当所述无人船旋转时，保持所述无人船与所述障碍物之间在安全距离Ld外。3.根据权利要求2所述的无人船避障方法，其特征在于，所述无人船的避让障碍物运动方程为：其中，θ为所述无人船的当前航向与所述无人船的质心到所述障碍物连线的夹角，L误为所述无人船与所述障碍物的距离误差，v(t)为无人船当前航速，ω为无人船避障期望角速度。4.根据权利要求3所述的无人船避障方法，其特征在于，所述无人船的当前航向与所述无人船的质心到所述障碍物的连线的夹角θ为：θ＝α‑β；其中，α为所述无人船航向与基准线的夹角，β为所述无人船的质心到所述障碍物的连线与基准线的夹角。5.无人船避障系统，其特征在于，包括岸基控制中心和船载控制系统；所述船载控制系统包括与所述岸基控制中心无线通信连接的控制板以及分别与所述控制板电连接的导航定位系统、电源系统、电力推进系统及环境感知系统；所述导航定位系统，用于获取无人船的经纬度坐标和航向角；所述电源系统用于提供电能；所述电力推进系统，用于驱动所述无人船行驶和停止；所述环境感知系统用于实时获取所述无人船周围的障碍物方位、距离及周围船舶的航行信息并监控水面情况；所述控制板运行权利要求5所述的无人船避障方法；所述岸基控制中心，用于实时接收和显示所述无人船采集到的数据以及向所述无人船发送操作指令。6.根据权利要求5所述的无人船避障系统，其特征在于，所述环境感知系统包括激光雷2CN113625726A权利要求书2/2页达、摄像头及超声波声呐，通过所述激光雷达获取障碍物的距离和方位，通过所述摄像头监控水面情况，通过所述超声波声呐获取障碍物的距离和方位，综合所述激光雷达、摄像头及超声波声呐的数据计算出所述障碍物的准确方位和距离以及周围船舶的航向信息。7.根据权利要求5所述的无人船避障系统，其特征在于，所述岸基控制中心与所述控制板之间通过4G/5G以及WIFI双线通信连接。8.根据权利要求5所述的无人船避障系统，其特征在于，所述电力推进系统包括直流无刷水下推进器和用于控制该直流无刷水下推进器的ARM芯片。9.根据权利要求5所述的无人船避障系统，其特征在于，所述导航定位系统包括全球导航卫星定位系统和姿态传感器，通过该全球导航定位系统获取所述无人船的经纬度坐标，通过所述姿态传感