[实用新型]一种无人水面艇自动避障装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及水域信息测绘领域，特别是涉及一种无人水面艇自动避障装置。

背景技术

无人水面艇(unmannedsurfacevessel，USV)，是一种无人操作的水面舰艇，主要用于在各种水域执行危险以及不适于有人船只执行的任务。

无人水面艇在其设计中，除了要满足远程控制的要求，还要具有在面对各种临场环境自动应对的能力，其中，自动避障的能力是无人水面艇保证自身安全的重要保证。

现有技术中，无人水面艇一般都是通过设有光学传感器和红外传感器，根据光学传感器和红外传感器所采集的图像数据来识别原航线中将要遇到的障碍物，然后根据障碍物的大小和设定的算法，重新设定对于所述障碍物的绕避航线，以避免碰撞。

发明人经过研究发现，现有技术中的自动避障方式至少存在以下的缺陷，由于光学传感器和红外传感器只能获取特定的环境数据，所以在依据这些数据参数作为参数来重新设定对于所述障碍物的绕避航线时，会由于数据不够全面，从而使绕避航线的设定或在的绕避障碍物时所采取的操控方式不够合理，容易发生水面无人艇的碰撞或侧翻事故。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种无人水面艇自动避障装置，以解决现有技术中水面无人艇在避让障碍物时容易发生碰撞事故或侧翻事故的技术问题。

本实用新型实施例提供了一种无人水面艇自动避障装置，包括：

导航地图存储单元、雷达单元、图像数据获取单元、GPS单元、环境建模单元、惯性测量单元IMU和路径修正单元；

所述环境建模单元用于根据所述雷达单元、所述图像数据获取单元和所述GPS单元分别采集的实时环境数据，在所述导航地图中建立环境模型，所述环境模型包括：所述无人水面艇在导航地图中的当前位置、速度和自身位姿，以及，预定航线内的障碍物的位置与大小；

所述路径修正单元用于根据所述环境模型生成避让所述障碍物的绕避路径；

指令生成单元，用于生成控制所述无人水面艇行为，以使所述无人水面艇沿所述绕避路径行进的决策指令。

优选的，在本实用新型实施例中，所述无人水面艇行为包括：

所述无人水面艇的行驶方向调整、行驶速度调整和/或无人水面艇的位姿调整中的一种或任意组合。

优选的，在本实用新型实施例中，所述像数据获取单元包括：

照相机、视频摄录机、光学传感器和红外传感器中的一种或任意组合。

优选的，在本实用新型实施例中，还包括异艇数据接收单元和环境模型修正单元；

所述异艇数据接收单元用于接收其它协作无人水面艇中设有的雷达单元、图像数据获取单元和GPS单元所分别采集的实时环境数据；

所述环境模型修正单元用于根据所述异艇数据接收单元所接收的实时环境数据修正所述环境模型。

从上述的技术方案可以看出，在本申请中，首先通过雷达单元、图像数据获取单元和GPS单元多种设备来采集实时环境数据；由于通过雷达单元和/或图像数据获取单元获取了预定航线内的障碍物的位置与大小数据、通过GPS单元可以获取无人水面艇的当前位置和速度数据，此外，通过IMU单元，还可以获取无人水面艇的当前自身位姿数据；因此，通过环境建模单元就可以根据上述各种数据在导航地图中建立环境模型；这样，路径修正单元就可以环境模型来设定用于避让障碍物的绕避路径，接着，通过指令生成单元生成决策指令来控制无人水面艇沿绕避路径行进以避让障碍物。由于本申请中采用了多种实时环境数据，所以可以适用于多种气象环境，比如可以在夜间或其他无法进行图像采集的情况下，通过雷达单元的数据来进行绕避路径的生成；此外，在本申请中，通过建立环境模型，从而可以在导航地图中确定预定航线内的障碍物的位置与大小，并根据无人水面艇的当前位置、速度和自身位姿来生成可以通行的绕避路径，这样，指令生成单生成控制无人水面艇行为的决策指令时，就会根据无人水面艇的当前速度、方向和位姿来做适当的调整，避免只是单纯的方向调整造成无人水面艇动作调整失误所造成的碰撞或侧翻等事故。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请中所述无人水面艇自动避障装置的结构示意图；