[發(fā)明專利]一種應用于無人艇的智能目標搜索方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910735012.1
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110515378A
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發(fā)明（設計）人: 張靜;王慧;申梟
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05D1/12;G01C11/04;G01S13/88
• 代理公司: 61205 陜西電子工業(yè)專利中心
• 代理人: 陳宏社;王品華<國際申請>=<國際公布>

1.一種應用于無人艇的智能目標搜索方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)初始化智能目標搜索系統：

(1a)建立包括岸基計算機、水面無人艇、艇載計算機、艇載激光測距設備、艇載雷達設備、艇載全景相機設備與艇載可見光相機的智能目標搜索系統，所述艇載全景相機設備，包括位于同一平面且等間距周向分布的8個廣角攝像機；

(1b)設置yolov3為岸基計算機和艇載計算機的目標檢測網絡；設置艇載計算機的目標檢測概率下限閾值為M，設置艇載計算機的目標檢測最大誤差距離為D和目標檢測規(guī)定時間為T；

(1c)獲取海面上拍攝的K幅存在待檢測目標的海面環(huán)境圖像，并對每幅圖像進行標注，然后將K幅海面環(huán)境圖像以及每幅圖像對應的標簽作為訓練樣本集，K≥500；

(2)岸基計算機對其搭載的目標檢測網絡yolov3進行訓練：

岸基計算機將訓練樣本集作為該岸基計算機搭載的目標檢測網絡yolov3的輸入，對其進行n次迭代訓練，得到目標檢測網絡yolov3模型，并將其發(fā)送至艇載計算機，n≥5000；

(3)岸基計算機規(guī)劃水面無人艇的全局路徑并發(fā)送：

岸基計算機根據人工輸入的包括待搜索區(qū)域中心坐標及搜索區(qū)域半徑的目標搜索區(qū)域信息，規(guī)劃水面無人艇到中心坐標的直線路徑，以及可以覆蓋目標搜索區(qū)域且以中心坐標為基點的擴展螺旋線路徑，得到全局路徑，然后將全局路徑信息發(fā)送至艇載計算機；

(4)艇載全景相機設備及艇載雷達設備獲取水面無人艇沿全局路徑巡航過程中的海面環(huán)境信息：

在水面無人艇沿全局路徑巡航過程中，艇載全景相機設備中的8個廣角攝像機同時以每秒不低于30幀的頻率對海面環(huán)境進行N次拍攝，并按拍攝時間的先后順序將拍攝的多幅單幀圖像連續(xù)發(fā)送至艇載計算機，同時艇載雷達設備對海面所有的物體進行探測，并將水面無人艇的當前位置、探測到的所有物體的位置信息實時發(fā)送至艇載計算機，N≥2000；

(5)艇載計算機獲取海面環(huán)境高清視頻：

艇載計算機對8個廣角攝像機同一時刻拍攝的單幀圖像進行拼接，得到N幅0-360°方位的圖像，并將N幅圖像按拍攝時間的先后順序合成為高清視頻；

(6)艇載計算機對海面環(huán)境信息進行目標檢測：

艇載計算機將目標檢測網絡yolov3模型加載至該艇載計算機上搭載的目標檢測網絡yolov3上，對海面環(huán)境高清視頻進行目標檢測，得到疑似目標點的全景檢測概率P及疑似目標點與水面無人艇的相對角度信息，并判斷P≥M是否成立，若是，執(zhí)行步驟(7)，否則，將未發(fā)現目標的信息反饋至岸基計算機，目標搜索任務結束；

(7)艇載計算機判斷水面無人艇是否靠近疑似目標點：

(7a)艇載計算機將艇載雷達探測到的所有物體的位置信息，與艇載計算機檢測到的疑似目標點與水面無人艇的相對角度信息進行方位匹配，得到疑似目標點的方位信息以及水面無人艇與疑似目標點之間距離d；

(7b)艇載計算機根據疑似目標點的方位信息，在水面無人艇和疑似目標點之間連線中點處規(guī)劃一條直線路徑，當水面無人艇沿直線路徑航行到達該規(guī)劃點后，以疑似目標點為基點，進行收縮螺旋形路徑規(guī)劃，得到局部路徑；

(7c)艇載計算機在水面無人艇按照局部路徑巡航的過程中，判斷在目標檢測規(guī)定時間T內，d≤D是否成立，若是，則認為水面無人艇靠近疑似目標點，并執(zhí)行步驟(8)；否則，認為水面無人艇無法靠近疑似目標點，并將水面無人艇無法靠近疑似目標點的信息反饋至岸基計算機，搜索任務結束；

(8)艇載計算機對水面無人艇已靠近的疑似目標點進行判定：

艇載計算機利用目標檢測到的疑似目標點與水面無人艇的相對角度信息，控制艇載可見光相機的拍攝方向對準疑似目標點并對其進行視頻拍攝，再艇載可見光相機拍攝的視頻進行目標檢測，得到疑似目標點的可見光檢測概率L，然后判斷L≥M是否成立，若是，則疑似目標點為待搜索目標，執(zhí)行步驟(9)，否則，將未發(fā)現目標的信息反饋至岸基計算機，目標搜索任務結束；

(9)艇載計算機獲取待搜索目標的位置信息：

艇載計算機啟動艇載激光測距設備測量水面無人艇和待搜索目標之間的距離，再結合水面無人艇的當前位置及疑似目標點與水面無人艇的相對角度信息，確定待搜索目標的位置信息，并將其回傳給岸基計算機。

2.根據權利要求1所述的應用于無人艇的智能目標搜索方法，其特征在于，步驟(3)中所述的擴展螺旋線路徑，規(guī)劃方法為，建立極角為θ極徑為r的極坐標系，并以極坐標系的原點為基點，規(guī)劃擴展螺旋線路徑，其中極坐標公式為：

r＝aθ，0＜θ＜∞

其中，a表示螺旋線每增加單位螺旋角θ時，r隨之對應增加的數值。