CN108549390A - 一种基于水上自动驾驶的船艇识别方法、装置、系统以及一种存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明属于水上无人驾驶、识别技术领域，提供一种基于水上自动驾驶的船艇识别方法、装置、系统以及一种存储介质。其中，基于水上自动驾驶的船艇识别方法通过控制船艇向指定航向行驶和指定航点行驶，并识别航行中遇到的移动物体是否为船艇，并根据识别航行中遇到的移动物体为船艇的判断结果，向移动物体发送加密报文，进而判断是否接收到移动物体的回应报文，进而根据未接收到移动物体的回应报文的判断结果，识别出移动物体为陌生船艇，从而不仅实现自动驾驶，而且提升了船艇的识别能力。

Description

一种基于水上自动驾驶的船艇识别方法、装置、系统以及一种 存储介质

技术领域

本发明属于自动驾驶技术领域，尤其涉及一种基于水上自动驾驶的船艇识别方法、装置、系统以及一种存储介质。

背景技术

现有技术中，船艇的驾驶智能化程度低，需要驾驶员完成，例如，当船艇需要驶向指定航向与指定航点时，需要驾驶员进行全程控制，不但操作繁琐，而且因驾驶经验和技巧的个体差异，船艇驾驶的稳定性也不可控。

另外，当多艘船艇在水上相遇，为识别是陌生船艇还是我方船艇，以提升安全性，现有技术中多为人工通过通讯设备进行沟通，沟通效率低，若存在语言障碍，沟通难度更是加大。

因此，有必要提供相应的技术方案来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种基于水上自动驾驶的船艇识别方法，以解决现有的船艇驾驶智能化低和识别度低的技术问题。

一种基于水上自动驾驶的船艇识别方法，包括如下步骤：

控制船艇向指定航向行驶；

控制船艇向指定航点行驶；

接收表征船艇的当前航向的航向信号；

接收表征船艇的当前位置的位置信号；

判断所述当前航向与所述指定航向是否一致；

若不一致，控制船艇向指定航向行驶；

若一致，判断所述当前位置与所述指定航点是否一致；

若不一致，控制船艇向指定航点行驶；

接收距船艇预设识别距离的移动物体的图像信号；

识别所述移动物体是否为船艇；

若为船艇，向所述移动物体发送加密报文；

判断是否接收到所述移动物体的回应报文；

若未接收到，判定所述移动物体属于陌生船艇。

对应地，本发明的另一个目的还在于提供一种基于水上自动驾驶的船艇识别装置，以解决现有的船艇驾驶智能化低和识别度低的技术问题。

一种基于水上自动驾驶的船艇识别装置，包括：

航向控制单元，控制船艇向指定航向行驶；

航点控制单元，控制船艇向指定航点行驶；

航向接收单元，接收表征船艇的当前航向的航向信号；

位置接收单元，接收表征船艇的当前位置的位置信号；

航向判定单元，判断所述当前航向与所述指定航向是否一致；

根据所述当前航向与所述指定航向不一致的判断结果，所述航向控制单元控制船艇向指定航向行驶；

位置判定单元，根据所述当前航向与所述指定航向一致的判断结果，判断所述当前位置与所述指定航点是否一致；

根据所述当前位置与所述指定航点不一致的判断结果，所述航点控制单元控制船艇向指定航点行驶；

图像接收单元，接收距船艇预设识别距离的移动物体的图像信号；

图像识别单元，识别所述移动物体是否为船艇。

报文发送单元，根据所述移动物体是船艇的识别结果，向所述移动物体发送加密报文；

报文接收判断单元，判断是否接收到所述移动物体的回应报文；

船艇判定单元，根据未接收到所述回应报文的判断结果，判定所述移动物体属于陌生船艇。

改进地，本发明的另一目的还在于提供一种基于水上自动驾驶的船艇识别方法，以实现自动判断水面移动物体并对其避让，从而提高驾驶安全。

所述基于水上自动驾驶的船艇识别方法，还包括：

接收表征所述移动物体靠近船艇快慢程度的速度信号，并接收表征所述移动物体移动方向的方向信号；

根据所述速度信号和所述方向信号计算得到所述移动物体距离船艇的相对距离；

判断所述相对距离是否超过预设的安全接近距离；

若是，调整船艇的所述当前航向，以避让所述移动物体。

对应地，本发明的另一目的还在于提供一种基于水上自动驾驶的船艇识别装置，以实现自动判断水面移动物体并对其避让，从而提高驾驶安全。

所述基于水上自动驾驶的船艇识别装置，还包括：

速度方向接收单元，接收表征所述移动物体靠近船艇快慢程度的速度信号，并接收表征所述移动物体移动方向的方向信号；

距离计算单元，根据所述速度信号和所述方向信号计算得到所述移动物体距离船艇的相对距离；

距离判断单元，判断所述相对距离是否超过预设的安全接近距离；

避让调整单元，若所述相对距离超过预设的安全接近距离，调整船艇的当前航向，以避让所述移动物体。

另外，本发明的另一目的还在于提供一种存储介质，存储计算机指令，所述计算机指令在处理器上运行时，可执行上述基于水上自动驾驶的船艇识别方法的步骤。

另外，本发明的另一目的还在于提供一种基于水上自动驾驶的船艇识别系统，包括：船艇本体、电脑、GPS设备、摄影机以及雷达；所述电脑包括上述基于水上自动驾驶的船艇识别装置；

所述电脑、所述GPS设备、所述摄影机以及所述雷达分别安装在所述船艇本体上；

所述GPS设备，用于获取船艇的当前航向和当前位置，并输出表征所述当前航向的航向信号和表征所述当前位置的位置信号；

所述摄影机，用于获取距船艇预设识别距离的移动物体的图像信号，并将其输出；

所述雷达，用于感测所述移动物体靠近船艇快慢程度和所述移动物体的移动方向，并输出表征所述移动物体靠近船艇快慢程度的速度信号和表征所述移动物体移动方向的方向信号。

本发明提供的基于水上自动驾驶的船艇识别方法，通过控制船艇向指定航向行驶和指定航点行驶，并识别航行中遇到的移动物体是否为船艇，并根据识别航行中遇到的移动物体为船艇的判断结果，向移动物体发送加密报文，进而判断是否接收到移动物体的回应报文，进而根据未接收到移动物体的回应报文的判断结果，识别出移动物体为陌生船艇，从而不仅实现自动驾驶，而且提升了船艇的识别能力。

附图说明

图1是本公开实施例提供的一种基于水上自动驾驶的船艇识别方法的流程图；

图2是本公开实施例提供的另一种基于水上自动驾驶的船艇识别方法的局部流程图；

图3是对应图1中基于水上自动驾驶的船艇识别方法的装置构架图；

图4是对应图2中基于水上自动驾驶的船艇识别方法的装置构架图；

图5是本公开实施例提供的基于水上自动驾驶的船艇识别系统的系统架构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，本公开实施例一方面的目的在于提供一种基于水上自动驾驶的船艇识别方法，以解决现有的船艇驾驶智能化低的技术问题。

一种基于水上自动驾驶的船艇识别方法，包括步骤：S0、S1、 S2、S3、S4、S5、S6、T0、T1、T2、T3、T4、T5及T6。

一方面，步骤S0：控制船艇向指定航向行驶。

步骤S1：控制船艇向指定航点行驶。

需要说明的是，船艇可以响应于航向指示激励和航点指示激励向指定航向和指定航点行驶。其中，指定航向和指定航点可以存在于本地水上地图数据库中，也可以存在于通过网络连接的远程服务器的水上地图数据库中。

另一方面，步骤S2：接收表征船艇的当前航向的航向信号。

步骤S3：接收表征船艇的当前位置的位置信号。

需要说明的是，可以通过GPS定位等手段实时获取船艇的当前航向与当前位置。

另外，当前航向与当前位置可能分别与指定航向和指定航点一致，可能不一致。当前位置与指定航点一致时，说明船艇已经到达指定航点。当前航向与指定航向一致时，说明船艇未偏离航向。

另一方面，步骤S4：判断当前航向与指定航向是否一致。若否，则执行步骤S0，若是，则执行步骤S5。

需要说明的是，可以将通过GPS定位等手段实时获取的船艇的当前航向与水上地图数据库中的指定航向进行对比判断，从而得到相应的比较结果以执行对应的步骤。

需要说明的是，如果当前航向与指定航向不一致，则说明船艇偏离航向，需要向指定航向调整船艇的航向。

另一方面，步骤S5：判断所述当前位置与所述指定航点是否一致。若不一致，则执行步骤S1。进一步地，在当前位置与指定航点一致时，则执行步骤S6：停止行驶。

需要说明的是，可以将通过GPS定位等手段实时获取的船艇的当前位置与水上地图数据库中的指定航航点进行对比判断，从而得到相应的比较结果以执行对应的步骤。

另一方面，步骤T0：接收距船艇预设识别距离的移动物体的图像信号。

需要说明的是，距船艇预设识别距离是根据实际情况确定的满足船艇摄像条件，且与移动物体保持安全距离的参数条件，从而确保能够接收到移动物体的图像信号且不存在安全隐患。因为，移动物体可能是海盗船或走私船等。

另一方面，步骤T1：识别移动物体是否为船艇。若识别结果为船艇，执行步骤T2。若识别结果不为船艇，执行步骤S0。

需要说明的是，可以在本地创建水上移动物体图像数据库，也可通过网络在远程服务器上创建水上移动物体图像数据库，然后通过图像比对技术识别移动物体。

另一方面，步骤T2：向移动物体发送加密报文。

需要说明的是，对于我方船艇，可以事先约定通信规则，例如，通过报文加密的方式通信。因此，在水上遇到船艇时，可以通过事先约定通信规则彼此通信识别，从而提升船艇航行的安全性。

另一方面，步骤T3：判断是否接收到移动物体的回应报文。

需要说明的是，在选择通过报文加密的方式通信的情况下，双方可以按照约定的密文进行报文通信。

其中，如果接到报文的一方不予回应，则执行步骤4。如果接到报文的一方予以回应，则执行步骤5。

另一方面，步骤T4：判定移动物体属于陌生船艇。

另一方面，步骤T5：判断回应报文与加密报文是否适配。

需要说明的是，在接到报文的一方予以回应的情况下，如果回应报文与加密报文适配，则执行步骤T6。如果回应报文与加密报文不适配，则执行步骤T4。

另一方面，步骤T6：判定移动物体属于我方船艇。

需要总括说明的是，报文识别技术用于自动驾驶船艇上，可以提升自动驾驶船艇的识别能力，提升航行安全性。

参见图1-2，改进地，考虑到船艇在水上自动行驶，可能存在移动物体向其靠近，为了增强船艇自动驾驶的安全性，本公开实施例又一方面的目的在于提供另一种基于水上自动驾驶的船艇识别方法，包括步骤：S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S8、S9、S10以及S11。

需要说明的是，图2示出的基于水上自动驾驶的船艇识别方法是在图1示出的基于水上自动驾驶的船艇识别方法的基础上进行的改进，因此，图2仅示出改进部分的方法步骤。下面，结合图2对改进部分的方法步骤进行说明。

参见图2，一方面，步骤S8：接收表征移动物体靠近船艇快慢程度的速度信号，并接收表征移动物体移动方向的方向信号。

需要说明的是，可以通过雷达监测技术获取移动物体靠近船艇快慢程度和移动物体的移动方向。

另外，由于移动物体与船艇均在运动，因此，移动物体靠近船艇快慢程度是一个相对量。

另一方面，步骤S9：根据速度信号和方向信号计算得到移动物体距离船艇的相对距离。

需要说明的是，由于移动物体与船艇均在运动，因此，移动物体靠近船艇快慢程度是一个相对量，所以，可以通过该相对量与靠近时间进行乘法运算，从而计算得到移动物体距离船艇的相对距离。

另一方面，步骤S10：判断相对距离是否超过预设的安全接近距离。若是，则执行步骤S11。进一步地，若否，则执行步骤S0和步骤S1。

其中，步骤S11：调整船艇的当前航向，以避让移动物体。

另一方面，参见图3，本公开实施例又一方面的目的还在于提供一种基于水上自动驾驶的船艇识别装置，以解决现有的船艇驾驶智能化低的技术问题。

该基于水上自动驾驶的船艇识别装置，包括：航向控制单元U0、航点控制单元U1、航向接收单元U2、位置接收单元U3、航向判定单元U4、位置判定单元U5、结束控制单元U6、图像接收单元B0、图像识别单元B1、报文发送单元B2、报文接收判断单元B3、密文适配判断单元B4以及船艇判定单元B5。

一方面，航向控制单元U0和航点控制单元U1，分别用于控制船艇向指定航向和指定航点行驶。

需要说明的是，船艇可以响应于航向指示激励和航点指示激励向指定航向和指定航点行驶。其中，指定航向和指定航点可以存在于本地水上地图数据库中，也可以存在于通过网络连接的远程服务器的水上地图数据库中。

另一方面，航向接收单元U2和位置接收单元U3，分别用于接收表征船艇的当前航向的航向信号与表征船艇的当前位置的位置信号。

需要说明的是，可以通过GPS定位等手段实时获取船艇的当前航向与当前位置。

另外，当前航向与当前位置可能分别与指定航向和指定航点一致，可能不一致。当前位置与指定航点一致时，说明船艇已经到达指定航点。当前航向与指定航向一致时，说明船艇未偏离航向。

另一方面，航向判定单元U4，用于判断当前航向与指定航向是否一致。

需要说明的是，可以将通过GPS定位等手段实时获取的船艇的当前航向与水上地图数据库中的指定航向进行对比判断，从而得到相应的比较结果以激励相应的程序模块。

另一方面，位置判定单元U5，用于根据当前航向与指定航向一致的判断结果，判断当前位置与指定航点是否一致。

需要说明的是，可以将通过GPS定位等手段实时获取的船艇的当前位置与水上地图数据库中的指定航航点进行对比判断，从而得到相应的比较结果以激励相应的程序模块。

例如，根据当前位置与指定航点不一致的判断结果，激励航点控制单元U1控制船艇向指定航点行驶。

又如，根据当前位置与指定航点一致的判断结果，结束控制单元 U6控制船艇停止行驶。

另一方面，图像接收单元B0，接收距船艇预设识别距离的移动物体的图像信号。

需要说明的是，距船艇预设识别距离是根据实际情况确定的满足船艇摄像条件，且与移动物体保持安全距离的参数条件，从而确保能够接收到移动物体的图像信号且不存在安全隐患。因为，移动物体可能是海盗船或走私船等。

另一方面，图像识别单元B1，识别所述移动物体是否为船艇。

需要说明的是，可以在本地创建水上移动物体图像数据库，也可通过网络在远程服务器上创建水上移动物体图像数据库，然后通过图像比对技术识别移动物体。

另外，根据所述移动物体不为船艇的识别结果，航向控制单元 U0控制船艇向指定航向行驶。

另一方面，报文发送单元B2，根据所述移动物体是船艇的识别结果，向所述移动物体发送加密报文。

需要说明的是，对于我方船艇，可以事先约定通信规则，例如，通过报文加密的方式通信。因此，在水上遇到船艇时，可以通过事先约定通信规则彼此通信识别，从而提升船艇航行的安全性。

另一方面，报文接收判断单元B3，判断是否接收到所述移动物体的回应报文。

需要说明的是，在选择通过报文加密的方式通信的情况下，双方可以按照约定的密文进行报文通信。

如果接到报文的一方不予回应，则船艇判定单元B5，判定所述移动物体属于陌生船艇。

如果接到报文的一方予以回应，则密文适配判断单元B4对密文进行适配判断。

另一方面，密文适配判断单元B4，根据接收到所述移动物体的回应报文的判断结果，判断所述回应报文与所述加密报文是否适配。

另一方面，船艇判定单元B5，根据回应报文与所述加密报文不适配的判断结果，判定所述移动物体属于陌生船艇。

船艇判定单元B5，根据回应报文与所述加密报文适配的判断结果，判定所述移动物体属于我方船艇。

需要总括说明的是，报文识别技术用于自动驾驶船艇上，可以提升自动驾驶船艇的识别能力，提升航行安全性。

参见图3-4，改进地，考虑到船艇在水上自动行驶，可能存在移动物体向其靠近，为了增强船艇自动驾驶的安全性，本公开实施例又一方面的目的在于提供另一种基于水上自动驾驶的船艇识别装置，包括：航向控制单元U0、航点控制单元U1、航向接收单元U2、位置接收单元U3、航向判定单元U4以及位置判定单元U5、结束控制单元U6、图像接收单元B0、图像识别单元B1、报文发送单元B2、报文接收判断单元B3、密文适配判断单元B4、船艇判定单元B5、速度方向接收单元U8、距离计算单元U9、距离判断单元U10以及避让调整单元U11。

需要说明的是，下面，对此改进的基于水上自动驾驶的船艇识别装置的改进部分的装置架构进行说明。

参见图4，一方面，速度方向接收单元U8，用于接收表征移动物体靠近船艇快慢程度的速度信号，并接收表征移动物体移动方向的方向信号。

需要说明的是，可以通过雷达监测技术获取移动物体靠近船艇快慢程度和移动物体的移动方向。

另外，由于移动物体与船艇均在运动，因此，移动物体靠近船艇快慢程度是一个相对量。

另一方面，距离计算单元U9，用于根据速度信号和方向信号计算得到移动物体距离船艇的相对距离。

需要说明的是，由于移动物体与船艇均在运动，因此，移动物体靠近船艇快慢程度是一个相对量，所以，可以通过该相对量与靠近时间进行乘法运算，从而计算得到移动物体距离船艇的相对距离。

另一方面，距离判断单元U10，用于判断相对距离是否超过预设的安全接近距离。

另一方面，避让调整单元U11，用于根据相对距离超过预设的安全接近距离的判断结果，调整船艇的当前航向，以避让移动物体。

进一步地，根据相对距离没有超过预设的安全接近距离的判断结果，避让调整单元U11不调整船艇的当前航向，航向控制单元U0继续控制船艇向指定航向行驶。

特别地，本公开实施例又一方面的目的还在于提供一种存储介质，存储计算机指令，该计算机指令在处理器上运行时，可执行上述基于水上自动驾驶的船艇识别方法的步骤。

特别地，参见图5，本公开实施例又一方面的目的还在于提供一种基于水上自动驾驶的船艇识别系统，包括：船艇本体(未示出)、电脑10、GPS设备11、摄影机12以及雷达13。

一方面，电脑10包括上述基于水上自动驾驶的船艇识别装置。

另一方面，电脑10、GPS设备11、摄影机12以及雷达13分别安装在船艇本体(未示出)上。

另一方面，GPS设备11，用于获取船艇的当前航向和当前位置，并输出表征当前航向的航向信号和表征当前位置的位置信号。

另一方面，摄影机12，用于获取移动物体的图像，并输出表征移动物体的图像的图像信号。

另一方面，雷达13，用于感测移动物体靠近船艇快慢程度和移动物体的移动方向，并输出表征移动物体靠近船艇快慢程度的速度信号和表征移动物体移动方向的方向信号。

本公开实施例提供的基于水上自动驾驶的船艇识别方法，通过控制船艇向指定航向行驶和指定航点行驶，并识别航行中遇到的移动物体是否为船艇，并根据识别航行中遇到的移动物体为船艇的判断结果，向移动物体发送加密报文，进而判断是否接收到移动物体的回应报文，进而根据未接收到移动物体的回应报文的判断结果，识别出移动物体为陌生船艇，从而不仅实现自动驾驶，而且提升了船艇的识别能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，

凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于水上自动驾驶的船艇识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

控制船艇向指定航向行驶；

控制船艇向指定航点行驶；

接收表征船艇的当前航向的航向信号；

接收表征船艇的当前位置的位置信号；

判断所述当前航向与所述指定航向是否一致；

若不一致，控制船艇向指定航向行驶；

若一致，判断所述当前位置与所述指定航点是否一致；

若不一致，控制船艇向指定航点行驶；

接收距船艇预设识别距离的移动物体的图像信号；

识别所述移动物体是否为船艇；

若为船艇，向所述移动物体发送加密报文；

判断是否接收到所述移动物体的回应报文；

若未接收到，判定所述移动物体属于陌生船艇。

2.如权利要求1所述的基于水上自动驾驶的船艇识别方法，其特征在于，在识别所述移动物体是否为船艇的步骤之后还包括如下步骤：

若不为船艇，控制船艇向指定航向行驶。

3.如权利要求1所述的基于水上自动驾驶的船艇识别方法，其特征在于，在判断是否接收到所述移动物体的回应报文的步骤之后还包括如下步骤：

若接收到，判断所述回应报文与所述加密报文是否适配；

若适配，判定所述移动物体属于我方船艇。

4.如权利要求3所述的基于水上自动驾驶的船艇识别方法，其特征在于，在判断所述回应报文与所述加密报文是否适配的步骤之后还包括如下步骤：

若不适配，判定所述移动物体属于陌生船艇。

5.一种存储介质，存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令在处理器上运行时，可执行如权利要求1-4中任意一种所述的基于水上自动驾驶的船艇识别方法的步骤。

6.一种基于水上自动驾驶的船艇识别装置，其特征在于，包括：

航向控制单元，控制船艇向指定航向行驶；

航点控制单元，控制船艇向指定航点行驶；

航向接收单元，接收表征船艇的当前航向的航向信号；

位置接收单元，接收表征船艇的当前位置的位置信号；

航向判定单元，判断所述当前航向与所述指定航向是否一致；

根据所述当前航向与所述指定航向不一致的判断结果，所述航向控制单元控制船艇向指定航向行驶；

位置判定单元，根据所述当前航向与所述指定航向一致的判断结果，判断所述当前位置与所述指定航点是否一致；

根据所述当前位置与所述指定航点不一致的判断结果，所述航点控制单元控制船艇向指定航点行驶；

图像接收单元，接收距船艇预设识别距离的移动物体的图像信号；

图像识别单元，识别所述移动物体是否为船艇。

报文发送单元，根据所述移动物体是船艇的识别结果，向所述移动物体发送加密报文；

报文接收判断单元，判断是否接收到所述移动物体的回应报文；

船艇判定单元，根据未接收到所述回应报文的判断结果，判定所述移动物体属于陌生船艇。

7.如权利要求6所述的基于水上自动驾驶的船艇识别装置，其特征在于，根据不为船艇的识别结果，所述航向控制单元控制船艇向指定航向行驶，所述航点控制单元控制船艇向指定航点行驶。

8.如权利要求6所述的基于水上自动驾驶的船艇识别装置，其特征在于，还包括：密文适配判断单元；

所述密文适配判断单元，根据接收到所述回应报文的判断结果，判断所述回应报文与所述加密报文是否适配；

根据所述回应报文与所述加密报文适配的识别结果，所述船艇判定单元判定所述移动物体属于我方船艇。

9.如权利要求8所述的基于水上自动驾驶的船艇识别装置，其特征在于，根据所述回应报文与所述加密报文不适配的识别结果，所述船艇判定单元判定所述移动物体属于陌生船艇。

10.一种基于水上自动驾驶的船艇识别系统，其特征在于，包括：船艇本体、电脑、GPS设备以及摄影机；所述电脑包括如权利要求6-9中任意一种所述的基于水上自动驾驶的船艇识别装置；

所述电脑、所述GPS设备以及所述摄影机分别安装在所述船艇本体上；

所述GPS设备，用于获取船艇的当前航向和当前位置，并输出表征所述当前航向的航向信号和表征所述当前位置的位置信号；

所述摄影机，用于获取距船艇预设识别距离的移动物体的图像，并输出所述移动物体的图像信号。