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专利号: 2019102012788
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于激光雷达的无人艇避障方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、利用激光雷达采集无人艇周围环境障碍物点云数据,并进行聚类处理;

S2、对上述所获取聚类结果进行计算,得到无人艇可安全通过的区域范围的边界;

S3、通过步骤S2所获取的安全通过角度集合Ang、无人艇目标航向角和无人艇当前航向角来计算无人艇下一时刻的航向角度;

S4、将计算所得的安全通过路径传递至无人艇控制部件,使无人艇按照该路径安全规避障碍物。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的无人艇避障方法,其特征在于:所述步骤S1中,激光雷达所获取的周围环境障碍物点云数据为Dθ,Dθ={Lθ|θ∈[0,360)},其中Lθ表示在θ角方向上与障碍物之间的距离,激光雷达点云数据的聚类采用最近邻聚类方法,最近邻聚类方法将第一个点作为目标边缘的起始点,归入第一类中,从第二点开始一次与前一个点进行比较,若两个点的间距小于阈值,则这两个点属于同一类中,否则这个点不属于该类,此时新建类并将该点归入新建的类中,以此类推,最近邻聚类方法中采用动态阈值的方法来确定聚类条件,其计算方法为:其中thr代表阈值;

a为比例系数;

Δθ代表相邻两个数据间的角度差。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的无人艇避障方法,其特征在于:所述步骤S2中,通过激光雷达的聚类数据判定无人艇当前航向方向是否存在障碍物,当检测到障碍物时即可开始计算规避障碍物的安全通过角,通过步骤S1中的聚类结果计算出无障碍区域Sn,考虑无人艇自身宽度w,因此从Sn中滤除宽度小于w的元素获得安全通过区域Qm,每个安全通过区域的边缘以角度表示Qm=(αm,βm),此时考虑无人艇自身宽度,对安全通过区域的边缘增加偏移量 其中l为边沿距离;

此时便获取可安全通过的角度集合为Ang={(αm+Δk,βm-Δk)|(αm,βm)∈Qm}。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的无人艇避障方法,其特征在于:所述步骤S3中,此时无人艇的航线参数包括三个;

(1)当前无人艇的航向角ψ;

(2)当前无人艇目标航向角

(3)当前无人艇的安全通过角集合Ang;

此时,依据这三个量来设定无人艇的航行策略;

状态1: 此时控制无人艇向目标航向角 航行;

状态2: 此时控制无人艇沿当前航向角ψ航行;

状态3: 此时在Ang中选取 为无人艇的航向角航行。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的无人艇避障方法,其特征在于:所述步骤S4中,将计算所得的安全通过路径传递至无人艇控制部件,使得无人艇根据计算所得的航向 航向角ψ和安全通过角集合Ang进行航行,对航线上的障碍物进行规避。

6.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的无人艇避障方法,其特征在于:无人艇内部集成安装有控制模块,实现无人艇的智能避障与无人参与下行驶,无人艇内部各模块之间的通信为有线通信,在智能系统失效、控制策略失效或系统内部处于远程遥控模式下使用远程遥控对无人艇进行控制,远程遥控与无人艇之间实现无线通信。