[发明专利]基于单目视觉和激光数据融合的无人艇自主停泊系统和方法

权利要求书

1.一种基于单目视觉和激光数据融合的无人艇自主停泊系统，其特征在于，包括无人艇（1）、导航避障模块（5）、控制模块（6）、GPS/IMU模块（4）、环境感知模块（3）、自主停泊模块（2）；所述环境感知模块（3）由电子海图以及激光传感器（7）、视觉传感器（8）组成，前者安装在无人艇（1）内部，读取大陆、岛礁的静态障碍物信息，后两者通过支架安装在无人艇（1）甲板前方，识别停泊位标识以及探测其它船只、舰艇的动态障碍物信息；所述GPS/IMU 模块（4）安装于无人艇（1）尾部，获得无人艇（1）的位置和姿态信息，这些信息提供给导航避障模块（5）和控制模块（6）使用；所述导航避障模块（5）安装于所述无人艇（1）内部，根据环境感知模块（3）所获得的障碍物信息及无人艇（1）的自主停泊任务信息，计算出无人艇（1）所要到达的目标点；所述控制模块（6）安装在无人艇（1）内部，其控制无人艇（1）依次到达所规划出的一系列目标点；所述自主停泊模块（2）实现停泊位置标识的多尺度边缘特征模板的创建，对视觉传感器（8）拍摄的视频帧进行实时模板匹配，从而获得停泊位实时角度信息；结合角度信息，激光传感器（7）检测并获取停泊位对应角度的实时距离信息；环境感知模块（3）将实时的角度与距离信息传输给控制模块（6），并结合导航避障模块（5）进行路径规划，最终完成无人艇（1）的自主停泊。

2.一种基于单目视觉和激光数据融合的无人艇自主停泊方法，使用权利要求1所述的系统，其特征在于，具体步骤如下：

S01，启动自主停泊任务，将无人艇（1）航行到停泊港口入口处；

S02，自主停泊模块（2）创建停泊位置标识的多尺度边缘特征模板；

S03，无人艇（1）沿着航道前行，使用视觉传感器（8）检测停泊位图像，自主停泊模块（2）进行实时模板匹配与相似度计算来判断是否找到停泊位置标识，如果计算出相似度大于置信度阈值，则执行S04，否则继续执行S03；

S04，自主停泊模块（2）根据边缘模版匹配算法得到停泊位坐标位置在视觉传感器（8）中的图像坐标，再标定得到停泊位在世界坐标系中的实时角度参数a；

S05，结合视觉传感器（8）得到的实时角度参数a，激光传感器（7）在相应角度检测到无人艇（1）停泊位目标，测出实时的距离参数d，结合实时的角度参数a和距离参数d，无人艇（1）做出决策，行驶到相应的停泊位；

S06，判断是否到达停泊位置，到达则停止，否则发送下一阶段的中间目标点给导航避障模块（5），从而控制模块（6）驱动无人艇（1）继续向着停泊位航行，并执行S03。