[發明專利]一種基于大數據的無人船航行避障系統及方法

在審

• 申請號: 202110551747.6
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113110514A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 張娟;孫炯寧;呂太之
• 申請（專利權）人: 江蘇海事職業技術學院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 南京源古知識產權代理事務所(普通合伙) 32300
• 代理人: 馬曉輝

本發明公開了一種基于大數據的無人船航行避障系統及方法，包括聲納探測儀、視覺系統、距離傳感器、速度傳感器、GPS定位模塊、遠程終端、導航模塊、控制模塊和信號模塊，本發明的有益效果：通過視覺系統結合聲納探測儀可以實現同時對水面以及水下的障礙物進行識別，且通過紅外夜視儀還可以實現夜間或者視線模糊的天氣下障礙物的識別，為了充分發揮各個設備的性能，還利用距離傳感器和速度傳感器來感知障礙物的移動速度和距離信息，然后通過控制模塊對障礙物進行避讓，為了最大程度的實現無人船的避障功能，還可以通過遠程終端利用人工操控的方式來實現障礙物的避讓。

技術領域

本發明涉及無人船技術領域，具體是一種基于大數據的無人船航行避障系統及方法。

背景技術

近年來，隨著無人駕駛技術的迅猛發展，無人駕駛市場不斷增長，以無人船為例，各類無人船逐漸被推廣至水質檢測、水面維護、橋梁檢測、水體測繪、海事搜救等多種作業場景下，輔助人們工作。同時無人船作為一種能夠自主航行的水面運動平臺，在環保檢測、水產養殖、科研勘測乃至軍事領域具有廣泛的應用前景。無人船在航行中，不可避免的會遇到岸堤、礁石、橋墩、大型貨船等障礙物，需要能夠自主躲避水面上的障礙物，由于現有的無人船環境感知能力有限，通常需要人工操作輔助其作業任務，無法實現全天候完全無人自主作業，難以大范圍推廣與應用。作為自主執行任務中必不可少的一部分，良好的自主避障能力有助于提升無人船的自主性，更好地執行任務。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于大數據的無人船航行避障系統及方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于大數據的無人船航行避障系統，包括聲納探測儀、視覺系統、距離傳感器、速度傳感器、GPS定位模塊、遠程終端、導航模塊、控制模塊和信號模塊，所述遠程終端用于對所有模塊進行遠程控制，所述視覺系統由日間攝像頭、紅外夜視儀、照明設備以及圖像處理器構成，所述聲納探測儀用于檢測水下暗礁的位置以及高度，所述距離傳感器負責檢測和計算無人船與目標地的距離以及無人船與障礙物之間的距離，所述速度傳感器負責檢測無人船的航行速度以及障礙物的運動速度，所述GPS定位模塊用于給無人船進行定位，所述導航模塊負責無人船航行路線的修正和導航，所述控制模塊根據大數據進行自主控制，所述信號模塊包括接收模塊和發送模塊，用于接收遠程終端的控制命令以及向遠程終端發送無人船的航行信息。

一種基于大數據的無人船航行避障方法，用于控制如權利要求1所述的一種基于大數據的無人船航行避障系統的方法，包括以下步驟：步驟一：通過遠程終端發送目標地的位置坐標，由信號模塊接收，然后由導航模塊進行路線規劃和導航，通過控制模塊控制無人船向目標地行駛；步驟二：通過視覺系統獲取水面上的障礙物信息，同時利用聲納探測儀探測水下暗礁的位置以及高度；步驟三：通過速度傳感器分析無人船的航行速度以及障礙物的移動速度，同時利用距離床傳感器來計算無人船與障礙物之間的直線距離；步驟四：控制模塊控制無人船進行減速并控制導航模塊進行航線修改；步驟五：導航模塊根據GPS定位模塊提供的目標地坐標、自身坐標以及障礙物位置進行航線的調整和規劃；步驟六：導航模塊將規劃后的新航線傳輸給控制模塊，由控制模塊控制無人船進行避障并按照新的航線進行行駛。

作為本發明進一步的方案：在步驟一當中，GPS定位模塊實時對無人船的位置進行定位，然后由信號模塊向遠程終端發送實時位置信息、方向信息、速度信息以及視覺圖像信息。

作為本發明進一步的方案：在步驟二當中，當無人船在白天行駛時關閉紅外夜視儀，由日間攝像頭獲取水面上的障礙物信息，控制模塊根據基于大數據提供的天氣狀況在陰雨天氣或大霧天氣下開啟照明設備，當無人船在夜間行駛時開啟紅外夜視儀。

作為本發明進一步的方案：在步驟三當中，當檢測到障礙物為可移動的障礙物時，控制模塊根據速度傳感器檢測的障礙物移動速度信息以及障礙物的移動方向配合無人船的航行速度來計算出無人船的安全速度，當檢測到障礙物為固定障礙物時則僅僅只需要根據無人船自身的航行速度來進行計算。