[實用新型]一種無人水面艇自動避障裝置

有效

• 申請號: 201520796354.1
• 申請日: 2015-10-14
• 公開（公告）號: CN205247206U
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 方勵
• 申請（專利權）人: 北京南風科創應用技術有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本實用新型涉及水域信息測繪領域，特別是涉及一種無人水面艇自動避障裝置。

背景技術

無人水面艇(unmannedsurfacevessel，USV)，是一種無人操作的水面艦艇，主要用于在各種水域執行危險以及不適于有人船只執行的任務。

無人水面艇在其設計中，除了要滿足遠程控制的要求，還要具有在面對各種臨場環境自動應對的能力，其中，自動避障的能力是無人水面艇保證自身安全的重要保證。

現有技術中，無人水面艇一般都是通過設有光學傳感器和紅外傳感器，根據光學傳感器和紅外傳感器所采集的圖像數據來識別原航線中將要遇到的障礙物，然后根據障礙物的大小和設定的算法，重新設定對于所述障礙物的繞避航線，以避免碰撞。

發明人經過研究發現，現有技術中的自動避障方式至少存在以下的缺陷，由于光學傳感器和紅外傳感器只能獲取特定的環境數據，所以在依據這些數據參數作為參數來重新設定對于所述障礙物的繞避航線時，會由于數據不夠全面，從而使繞避航線的設定或在的繞避障礙物時所采取的操控方式不夠合理，容易發生水面無人艇的碰撞或側翻事故。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種無人水面艇自動避障裝置，以解決現有技術中水面無人艇在避讓障礙物時容易發生碰撞事故或側翻事故的技術問題。

本實用新型實施例提供了一種無人水面艇自動避障裝置，包括：

導航地圖存儲單元、雷達單元、圖像數據獲取單元、GPS單元、環境建模單元、慣性測量單元IMU和路徑修正單元；

所述環境建模單元用于根據所述雷達單元、所述圖像數據獲取單元和所述GPS單元分別采集的實時環境數據，在所述導航地圖中建立環境模型，所述環境模型包括：所述無人水面艇在導航地圖中的當前位置、速度和自身位姿，以及，預定航線內的障礙物的位置與大小；

所述路徑修正單元用于根據所述環境模型生成避讓所述障礙物的繞避路徑；

指令生成單元，用于生成控制所述無人水面艇行為，以使所述無人水面艇沿所述繞避路徑行進的決策指令。

優選的，在本實用新型實施例中，所述無人水面艇行為包括：

所述無人水面艇的行駛方向調整、行駛速度調整和/或無人水面艇的位姿調整中的一種或任意組合。

優選的，在本實用新型實施例中，所述像數據獲取單元包括：

照相機、視頻攝錄機、光學傳感器和紅外傳感器中的一種或任意組合。

優選的，在本實用新型實施例中，還包括異艇數據接收單元和環境模型修正單元；

所述異艇數據接收單元用于接收其它協作無人水面艇中設有的雷達單元、圖像數據獲取單元和GPS單元所分別采集的實時環境數據；

所述環境模型修正單元用于根據所述異艇數據接收單元所接收的實時環境數據修正所述環境模型。

從上述的技術方案可以看出，在本申請中，首先通過雷達單元、圖像數據獲取單元和GPS單元多種設備來采集實時環境數據；由于通過雷達單元和/或圖像數據獲取單元獲取了預定航線內的障礙物的位置與大小數據、通過GPS單元可以獲取無人水面艇的當前位置和速度數據，此外，通過IMU單元，還可以獲取無人水面艇的當前自身位姿數據；因此，通過環境建模單元就可以根據上述各種數據在導航地圖中建立環境模型；這樣，路徑修正單元就可以環境模型來設定用于避讓障礙物的繞避路徑，接著，通過指令生成單元生成決策指令來控制無人水面艇沿繞避路徑行進以避讓障礙物。由于本申請中采用了多種實時環境數據，所以可以適用于多種氣象環境，比如可以在夜間或其他無法進行圖像采集的情況下，通過雷達單元的數據來進行繞避路徑的生成；此外，在本申請中，通過建立環境模型，從而可以在導航地圖中確定預定航線內的障礙物的位置與大小，并根據無人水面艇的當前位置、速度和自身位姿來生成可以通行的繞避路徑，這樣，指令生成單生成控制無人水面艇行為的決策指令時，就會根據無人水面艇的當前速度、方向和位姿來做適當的調整，避免只是單純的方向調整造成無人水面艇動作調整失誤所造成的碰撞或側翻等事故。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請中所述無人水面艇自動避障裝置的結構示意圖；