[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

摘要

本发明涉及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。该系统包括：环境感知模块、导航避障模块、控制模块、GPS/IMU模块、自主停泊模块。环境感知模块由电子海图、摄像头和激光雷达组成，电子海图提供静态障碍物信息，摄像头和激光雷达负责获取停泊位与动态障碍物信息；导航避障模块根据障碍物信息以及无人艇停泊位信息，对无人艇进行路径规划；控制模块负责控制无人艇依次行驶到所规划出的一系列目标点；GPS/IMU模块获得无人艇的位置和姿态信息，将这些信息提供给导航避障模块和控制模块使用；自主停泊模块通过摄像头和激光雷达对停泊标识进行检测与识别，并进行数据融合。通过实验验证，本发明能够稳定可靠地完成无人艇自主停泊任务。

主权项

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。