[發明專利]無人船避障方法及其系統

在審

• 申請號: 202111047594.8
• 申請日: 2021-09-08
• 公開（公告）號: CN113625726A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 張相廷;宓超;陳堅
• 申請（專利權）人: 一溪古（上海）人工智能科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務所(普通合伙) 32260
• 代理人: 倪楊

1.無人船避障方法，其特征在于，包括以下步驟：

S000、采集雷達數據和超聲波數據并解析；

S010、判斷無人船當前航向±30°內是否存在障礙物；

S020、若是，則依據所述雷達數據和所述超聲波數據計算該障礙物與所述無人船之間的夾角方向與距離，從而確定障礙物位置，其中該夾角為所述無人船當前航向與所述無人船與所述障礙物之間連線之間的夾角，該距離為所述無人船當前位置與所述障礙物位置之間的直線距離，若距離小于安全距離，則所述無人船后退至安全距離外后執行S030步驟；若否，則執行S000步驟；

S030、調整所述無人船向夾角絕對值增大方向旋轉，其中所述無人船的旋轉角速度基于所述距離；

S040、判斷夾角絕對值是否大于30°；

S050、若是，則控制所述無人船正常行駛執行S000步驟直至行駛至目標點；若否，則執行S030步驟。

2.根據權利要求1所述的無人船避障方法，其特征在于，所述無人船與所述障礙物之間的安全距離為L_d，所述無人船與所述障礙物之間的距離為L，則所述無人船與所述障礙物的距離誤差L_誤＝L-L_d，步驟S030中當所述無人船旋轉時，保持所述無人船與所述障礙物之間在安全距離L_d外。

3.根據權利要求2所述的無人船避障方法，其特征在于，所述無人船的避讓障礙物運動方程為：

其中，θ為所述無人船的當前航向與所述無人船的質心到所述障礙物連線的夾角，L_誤為所述無人船與所述障礙物的距離誤差，v(t)為無人船當前航速，ω為無人船避障期望角速度。

4.根據權利要求3所述的無人船避障方法，其特征在于，所述無人船的當前航向與所述無人船的質心到所述障礙物的連線的夾角θ為：

θ＝α-β；

其中，α為所述無人船航向與基準線的夾角，β為所述無人船的質心到所述障礙物的連線與基準線的夾角。

5.無人船避障系統，其特征在于，包括岸基控制中心和船載控制系統；所述船載控制系統包括與所述岸基控制中心無線通信連接的控制板以及分別與所述控制板電連接的導航定位系統、電源系統、電力推進系統及環境感知系統；所述導航定位系統，用于獲取無人船的經緯度坐標和航向角；所述電源系統用于提供電能；所述電力推進系統，用于驅動所述無人船行駛和停止；所述環境感知系統用于實時獲取所述無人船周圍的障礙物方位、距離及周圍船舶的航行信息并監控水面情況；所述控制板運行權利要求5所述的無人船避障方法；所述岸基控制中心，用于實時接收和顯示所述無人船采集到的數據以及向所述無人船發送操作指令。

6.根據權利要求5所述的無人船避障系統，其特征在于，所述環境感知系統包括激光雷達、攝像頭及超聲波聲吶，通過所述激光雷達獲取障礙物的距離和方位，通過所述攝像頭監控水面情況，通過所述超聲波聲吶獲取障礙物的距離和方位，綜合所述激光雷達、攝像頭及超聲波聲吶的數據計算出所述障礙物的準確方位和距離以及周圍船舶的航向信息。

7.根據權利要求5所述的無人船避障系統，其特征在于，所述岸基控制中心與所述控制板之間通過4G/5G以及WIFI雙線通信連接。

8.根據權利要求5所述的無人船避障系統，其特征在于，所述電力推進系統包括直流無刷水下推進器和用于控制該直流無刷水下推進器的ARM芯片。

9.根據權利要求5所述的無人船避障系統，其特征在于，所述導航定位系統包括全球導航衛星定位系統和姿態傳感器，通過該全球導航定位系統獲取所述無人船的經緯度坐標，通過所述姿態傳感器獲取所述無人船的航向角和航速。