[发明专利]一种基于毫米波雷达的船艇环境感知系统和感知方法

说明书

本发明提供了一种基于毫米波雷达的船艇环境感知系统和感知方法，解决船艇的主动环境感知能力存在缺陷的技术问题。包括一个主雷达和六个辅雷达，以船艇投影建立平面直角坐标系，平面坐标系的x轴与船艏至船艉的船艇轴线重合，方向为船艉指向船艏，y轴位于船艉在船艇的左侧船舷上顺序间隔安装第一、第二、第五辅雷达，第五辅雷达位于船艉，在船艇的对称船舷上对称安装第三、第四、第六辅雷达，第六辅雷达位于船艉，主雷达安装在船艇轴线上且位于第一、第二、第三、第四辅雷达之间，距离船艏的垂直距离为4.8m。形成水平面船艇360度主动探测覆盖。利用重叠区域进一步提高了船艇主动环境感知的准确性和可靠性，进而增强船艇的避碰自动化水平。

技术领域

本发明涉及环境感知技术领域，具体涉及一种基于毫米波雷达的船艇环境感知系统和感知方法。

背景技术

现有技术中，随着世界经济和航海业的快速发展，水上船艇交通量日益增加，使得海上和内河航运密度增加，水域交通更为复杂，船艇碰撞事故时有发生，严重威胁着人员的生命安全和财产损失，客观上要求提高船艇避碰的自动化水平。对于无人船艇而言，自主避障能力是无人艇完成规划任务的关键。

要实现避碰自动化，具备环境感知能力是前提条件。目前，随着科学技术的发展，越来越多的先进导航设备已应用到航海中，如GPS/北斗高精度定位仪，ARPA雷达和AIS(船舶自动识别系统)等等。这些先进设备的使用，不仅能预先探知对方船只的当前状态，而且还能帮助我们及时预测或预报目标船只的未来时刻相对于本船艇所构成的威胁态势。这些均为本船艇提前采取预警和避碰，提供了重要的辅助决策作用。然而，GPS/北斗高精度定位仪只能用于本船艇定位和测速，无法探知障碍物的信息，雷达系统虽然可探测远处障碍物，但是却在本船艇附近存在一定范围的盲区，AIS可以获得本船艇周围船只的航行信息，但是其只能接收到已安装AIS设备且正常发送信息的船只，不具备主动探知周围船只信息的能力。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供一种基于毫米波雷达的船艇环境感知系统和感知方法，解决现有船艇的环境感知存在盲区，主动探测船艇周围障碍物能力的不足，船艇主动环境感知能力存在缺陷的技术问题。

本发明实施例的基于毫米波雷达的船艇环境感知系统，包括：

一个主雷达和六个辅雷达，以船艇投影建立平面坐标系，所述平面坐标系的x轴与船艏至船艉的船艇轴线重合，方向为船艉指向船艏，y轴位于船艉所在的平面，并与x轴垂直，在所述船艇的左侧船舷上由船艏至船艉的顺序间隔安装第一辅雷达、第二辅雷达和第五辅雷达，第一辅雷达距离船艏的垂直距离为2m，第二辅雷达距离船艉的垂直距离为1.7m，第五辅雷达位于所述船艉，在所述船艇的对称船舷上对称安装第三辅雷达、第四辅雷达和第六辅雷达，第六辅雷达位于所述船艉，所述主雷达安装在所述船艇轴线上且位于所述第一辅雷达、所述第二辅雷达、所述第三辅雷达和所述第四辅雷达之间，距离船艏的垂直距离为4.8m。

本发明实施例的基于毫米波雷达的船艇环境感知方法，包括：

确认毫米波雷达分布设置的覆盖区域；

确认所述覆盖区域的重叠区域边界；

获得所述覆盖区域内障碍物相对毫米波雷达的相对坐标位置；

根据所述相对坐标位置获得所述障碍物在统一坐标空间内的参考坐标；

本发明实施例的基于毫米波雷达的船艇环境感知系统和感知方法在360°主动探测覆盖区域内利用重叠区域缩小了探测覆盖衔接易出现的内侧近场盲区，形成水平面船艇360°主动探测覆盖。雷达配置数量、性能参数和船型适应性上降低成本，保证感知效果。利用重叠区域保证了探测覆盖无死角的同时采用位置-坐标的变换相似性识别实现对障碍物的去重，进一步提高了船艇主动环境感知的准确性和可靠性，进而增强船艇的避碰自动化水平。

附图说明