CN111309022A - 一种基于双目视觉的无人船自主避障系统的自动避障方法 - Google Patents
一种基于双目视觉的无人船自主避障系统的自动避障方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111309022A CN111309022A CN202010136745.6A CN202010136745A CN111309022A CN 111309022 A CN111309022 A CN 111309022A CN 202010136745 A CN202010136745 A CN 202010136745A CN 111309022 A CN111309022 A CN 111309022A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unmanned ship
- binocular vision
- obstacle avoidance
- control system
- unmanned
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 10
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/0206—Control of position or course in two dimensions specially adapted to water vehicles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
- G01C21/203—Specially adapted for sailing ships
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/0011—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots associated with a remote control arrangement
- G05D1/0022—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots associated with a remote control arrangement characterised by the communication link
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/0088—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots characterized by the autonomous decision making process, e.g. artificial intelligence, predefined behaviours
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于双目视觉的无人船自主避障系统的自动避障方法，所述双目视觉的无人船自主避障系统由双目视觉系统、无人船控制系统、无人船、地面基站以及遥控器组成；所述立体相机通过双目视觉系统获取无人船前方的环境图像，根据所获取的环境图象识别无人船前方是否有目标对象，则基于无人船当前的位置及姿态信息以及根据环境图象所获取的目标对象深度值，运算程序继续进行下一步运转，本发明所提供的基于双目视觉的无人船避障方法及系统，实现了无人船在自主航行环境下有效判断障碍物信息的功能，避免在航行中与障碍物发生碰撞。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人船，具体是一种基于双目视觉的无人船自主避障系统的自动避障方法。
背景技术
无人船是一种可以无需遥控，借助精确卫星定位和自身传感即可按照预设任务在水面航行的全自动水面机器人，避障技术，顾名思义就是无人机自主躲避障碍物的智能技术，根据目前无人船避障技术的发展以及其未来的研究态势，无人船避障技术可分为三个阶段，一是感知障碍物阶段；二是绕过障碍物阶段；三是场景建模和路径搜索阶段。这三个阶段其实是无人船避障技术的作用过程，从无人船发现障碍物，到可以自动绕开障碍物，再达到自我规划路径的过程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于双目视觉无人船的自主避障系统的避障方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于双目视觉的无人船自主避障系统，包括地面基站、立体相机、视觉采集处理单元、无人船主控制器、电源管理模块、遥控器、舵机组、双目视觉系统、无人船控制系统、无人船、地面基站和无线链路；所述双目视觉无人船自主避障系统由双目视觉系统、无人船控制系统、无人船、地面基站和遥控器组成，CAN的另一端连接在无人船控制系统上的无人船主控制器，无人船主控制器可以根据一定的逻辑运算要求发出命令，控制无人船的输入，运算和输出三个部分协调工作，再通过无人船主控制器传输到电源管理模块，电源管理模块是可以将电源有效分配给无人船系统的不同组件，无人船控制系统一端连接无线链路，所述无人船控制系统最后传输信息连接无人船内部系统中的舵机组。
一种基于双目视觉的无人船自主避障系统的自动避障方法，其具体步骤：
（1）所述立体相机通过双目视觉系统获取无人船前方的环境图像；
（2）根据所获取的环境图象识别无人船前方是否有目标对象，则基于无人船10当前的位置及姿态信息以及根据环境图象所获取的目标对象深度值，运算程序继续进行下一步运转；
（3）通过内部程序获取无人船的当前位置,姿态信息及目标对象深度信息；
（4）通过无人船控制系统中的无人船主控制器确定目标对象中是否存在障碍物，则基于目标深度值获取无人船与障碍物间的距离；
（5）并根据无人船与障碍物间的距离及相对速度选择动态窗口法避障。
作为本发明进一步的方案：所述双目视觉系统由立体相机和视觉采集处理单元构成，所述立体相机是进行立体成像的关键组成部分。
作为本发明进一步的方案：双目视觉系统连接CAN的一端，所述无人船控制系统由无人船主控制器和电源管理模块组成
作为本发明进一步的方案：无人船控制系统一端连接无线链路，通过无线链路相互连接与地面基站进行信息互换，无人船控制系统另一端也无线链路，通过无线链路相互连接与遥控器进行信息互换。
作为本发明进一步的方案：通过双目视觉系统获取无人船前方的环境图像。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所提供的基于双目视觉的无人船避障方法及系统，实现了无人船在自主航行环境下有效判断障碍物信息的功能，避免在航行中与障碍物发生碰撞。
附图说明
图1为一种基于双目视觉无人船的自主避障系统的结构示意图。
图2为一种基于双目视觉的无人船自主避障系统的自动避障方法中结构示意图。
如图所示：地面基站1、立体相机2、视觉采集处理单元3、无人船主控制器4、电源管理模块5、遥控器6、舵机组7、双目视觉系统8、无人船控制系统9、无人船10、地面基站11和无线链路12。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种基于双目视觉的无人船自主避障系统的自动避障方法，包括地面基站1、立体相机2、视觉采集处理单元3、无人船主控制器4、电源管理模块5、遥控器6、舵机组7、双目视觉系统8、无人船控制系统9、无人船10、地面基站11和无线链路12；如图1所示，双目视觉无人船自主避障系统由双目视觉系统8、无人船控制系统9、无人船10、地面基站11以及遥控器6组成。
所述双目视觉系统8由立体相机2和视觉采集处理单元3构成，所述立体相机2是进行立体成像的关键组成部分，立体相机2可以进行静态景物拍摄和动态景物拍摄，立体相机2通过USB连接视觉采集处理单元3，视觉采集处理单元3可以对于获取的信息进行智能化处理，双目视觉系统8连接CAN的一端，所述无人船控制系统9由无人船主控制器4和电源管理模块5组成，CAN的另一端连接在无人船控制系统9上的无人船主控制器4，无人船主控制器4是无人船的指挥部，无人船主控制器4可以根据一定的逻辑运算要求发出命令 ，控制无人船的输入，运算和输出三个部分协调工作，再通过无人船主控制器4传输到电源管理模块5，电源管理模块5是可以将电源有效分配给无人船系统的不同组件，无人船控制系统9一端连接无线链路，通过无线链路相互连接与地面基站1进行信息互换，无人船控制系统9另一端也无线链路，通过无线链路相互连接与遥控器6进行信息互换，所述无人船控制系统9最后传输信息连接无人船10内部系统中的舵机组7。
一种基于双目视觉的无人船自主避障系统的自动避障方法，其具体步骤：
（1）所述立体相机2通过双目视觉系统获取无人船前方的环境图像；
（2）根据所获取的环境图象识别无人船前方是否有目标对象，所述前方没有目标对象，运算程序继续往返运转，若存在目标对象，则基于无人船10当前的位置及姿态信息以及根据环境图象所获取的目标对象深度值，运算程序继续进行下一步运转；
（3）通过内部程序获取无人船的当前位置，姿态信息及目标对象深度信息；
（4）通过无人船控制系统9中的无人船主控制器4确定目标对象中是否存在障碍物，通过判断目标为水面或水浪，则无人船继续正常航行，不采取避障措施，通过判断目标确实为障碍物，则基于目标深度值获取无人船10与障碍物间的距离；
（5）并根据无人船10与障碍物间的距离及相对速度选择动态窗口法避障；
所述本发明实现了无人船在自主航行环境下有效判断障碍物信息的功能，避免在航行中与障碍物发生碰撞。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于双目视觉的无人船自主避障系统， 包括地面基站（1）、立体相机（2）、视觉采集处理单元（3）、无人船主控制器（4）、电源管理模块（5）、遥控器（6）、舵机组（7）、双目视觉系统（8）、无人船控制系统（9）、无人船（10）、地面基站（11）和无线链路（12）；其特征在于，所述双目视觉无人船自主避障系统由双目视觉系统（8）、无人船控制系统（9）、无人船（10）、地面基站（11）和遥控器（6）组成，，CAN的另一端连接在无人船控制系统（9）上的无人船主控制器（4），无人船主控制器（4）可以根据一定的逻辑运算要求发出命令 ，控制无人船的输入，运算和输出三个部分协调工作，再通过无人船主控制器（4）传输到电源管理模块（5），电源管理模块（5）是可以将电源有效分配给无人船系统的不同组件，所述无人船控制系统（9）最后传输信息连接无人船（10）内部系统中的舵机组（7）。
2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的无人船自主避障系统，其特征在于，所述双目视觉系统（8）由立体相机（2）和视觉采集处理单元（3）构成，所述立体相机（2）是进行立体成像的关键组成部分。
3.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的无人船自主避障系统，其特征在于，双目视觉系统（8）连接CAN的一端，所述无人船控制系统（9）由无人船主控制器（4）和电源管理模块（5）组成。
4.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的无人船自主避障系统，其特征在于，无人船控制系统（9）一端连接无线链路，通过无线链路相互连接与地面基站（1）进行信息互换，无人船控制系统（9）另一端也无线链路，通过无线链路相互连接与遥控器（6）进行信息互换。
5.一种基于双目视觉的无人船自主避障系统的自动避障方法，其特征在于，
(1)所述立体相机通过双目视觉系统获取无人船前方的环境图像；
(2)根据所获取的环境图象识别无人船前方是否有目标对象；
(3)通过内部程序获取无人船的当前位置、姿态信息及目标对象深度信息；
(4)通过无人船控制系统中的无人船主控制器确定目标对象中是否存在障碍物，则基于目标深度值获取无人船与障碍物间的距离；
(5)并根据无人船与障碍物间的距离及相对速度选择动态窗口法避障。
6.根据权利要求2所述的一种基于双目视觉的无人船自主避障系统的自动避障方法，其特征在于，所述立体相机（2）通过双目视觉系统获取无人船前方的环境图像。
7.根据权利要求2所述的一种基于双目视觉的无人船自主避障系统的自动避障方法，其特征在于，基于无人船（10）当前的位置及姿态信息以及根据环境图象所获取的目标对象深度值，运算程序继续进行下一步运转。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010136745.6A CN111309022A (zh) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | 一种基于双目视觉的无人船自主避障系统的自动避障方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010136745.6A CN111309022A (zh) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | 一种基于双目视觉的无人船自主避障系统的自动避障方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111309022A true CN111309022A (zh) | 2020-06-19 |
Family
ID=71145399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010136745.6A Pending CN111309022A (zh) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | 一种基于双目视觉的无人船自主避障系统的自动避障方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111309022A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113156960A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-23 | 苏州优世达智能科技有限公司 | 基于双目视觉与毫米波雷达结合的无人船自主避障系统 |
| CN113282082A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-20 | 苏州优世达智能科技有限公司 | 一种基于双目视觉与雷达相结合无人船自主跟踪系统 |
| CN115616597A (zh) * | 2022-09-14 | 2023-01-17 | 长春理工大学 | 一种无人船透雾成像避障装置及其使用方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105204411A (zh) * | 2015-08-11 | 2015-12-30 | 上海交通大学 | 一种基于双目立体视觉的船舶靠泊辅助系统及方法 |
| CN106970618A (zh) * | 2017-04-06 | 2017-07-21 | 北京臻迪科技股份有限公司 | 一种无人船控制方法及系统 |
| CN107703951A (zh) * | 2017-07-27 | 2018-02-16 | 上海拓攻机器人有限公司 | 一种基于双目视觉的无人机避障方法及系统 |
| CN108058797A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-22 | 广州航海学院 | 一种面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统 |
| CN108278994A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-07-13 | 北京臻迪科技股份有限公司 | 一种小型无人船水下测绘方法及设备 |
| CN108303078A (zh) * | 2018-01-29 | 2018-07-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于立体视觉的全方向船舶防撞预警与导航系统 |
| CN108549381A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-09-18 | 福州大学 | 一种基于图像视觉的无人船避障装置及方法 |
| KR20180115108A (ko) * | 2017-04-12 | 2018-10-22 | 한국과학기술원 | 수중 로봇을 이용한 선체 수중검사를 위한 스테레오 비전 기반 법선 벡터 추출 장치 및 그 방법 |
| CN110471416A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-11-19 | 天津大学 | 基于rtk高精度定位的无人船控制系统 |
-
2020
- 2020-03-02 CN CN202010136745.6A patent/CN111309022A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105204411A (zh) * | 2015-08-11 | 2015-12-30 | 上海交通大学 | 一种基于双目立体视觉的船舶靠泊辅助系统及方法 |
| CN106970618A (zh) * | 2017-04-06 | 2017-07-21 | 北京臻迪科技股份有限公司 | 一种无人船控制方法及系统 |
| KR20180115108A (ko) * | 2017-04-12 | 2018-10-22 | 한국과학기술원 | 수중 로봇을 이용한 선체 수중검사를 위한 스테레오 비전 기반 법선 벡터 추출 장치 및 그 방법 |
| CN107703951A (zh) * | 2017-07-27 | 2018-02-16 | 上海拓攻机器人有限公司 | 一种基于双目视觉的无人机避障方法及系统 |
| CN108278994A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-07-13 | 北京臻迪科技股份有限公司 | 一种小型无人船水下测绘方法及设备 |
| CN108058797A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-22 | 广州航海学院 | 一种面向岛礁水下形貌测量的微型浮潜式多体巡航系统 |
| CN108303078A (zh) * | 2018-01-29 | 2018-07-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于立体视觉的全方向船舶防撞预警与导航系统 |
| CN108549381A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-09-18 | 福州大学 | 一种基于图像视觉的无人船避障装置及方法 |
| CN110471416A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-11-19 | 天津大学 | 基于rtk高精度定位的无人船控制系统 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113156960A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-23 | 苏州优世达智能科技有限公司 | 基于双目视觉与毫米波雷达结合的无人船自主避障系统 |
| CN113282082A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-20 | 苏州优世达智能科技有限公司 | 一种基于双目视觉与雷达相结合无人船自主跟踪系统 |
| CN115616597A (zh) * | 2022-09-14 | 2023-01-17 | 长春理工大学 | 一种无人船透雾成像避障装置及其使用方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111309022A (zh) | 一种基于双目视觉的无人船自主避障系统的自动避障方法 | |
| CN108790872B (zh) | 基于移动机器人的电动汽车充电方法、移动机器人及后台 | |
| CN110888456B (zh) | 一种无人机与无人车的自主协同侦察控制方法 | |
| CN110440811B (zh) | 一种通用型自主导航控制方法、装置及设备终端 | |
| CN111693050B (zh) | 基于建筑信息模型的室内中大型机器人导航方法 | |
| WO2017092565A1 (zh) | 充电系统和充电方法、计算机存储介质 | |
| CN105242670A (zh) | 具有自动返回充电功能的机器人、系统及对应方法 | |
| CN107703935A (zh) | 多个数据权重融合进行避障的方法、存储装置及移动终端 | |
| CN112114594B (zh) | 一种基于视觉与性能约束的多无人机协同控制方法及系统 | |
| CN110502010A (zh) | 一种基于贝塞尔曲线的移动机器人室内自主导航控制方法 | |
| CN111805535A (zh) | 一种定位导航方法、装置以及计算机存储介质 | |
| WO2022016754A1 (zh) | 基于无人洗车设备的多机器协同洗车系统及方法 | |
| CN205121338U (zh) | 基于图像识别与无线网络的agv导航系统 | |
| WO2020003304A1 (en) | A computerized system for guiding a mobile robot to a docking station and a method of using same | |
| CN107144281A (zh) | 基于合作目标和单目视觉的无人机室内定位系统及定位方法 | |
| WO2023116667A1 (zh) | 一种充电设备以及控制机械臂充电的方法 | |
| CN108318050B (zh) | 中央控制器及利用该中央控制器移动导航的系统及方法 | |
| CN104931057A (zh) | 一种机器人的任意位置定位方法、装置及系统 | |
| Liu | A robust and efficient lidar-inertial-visual fused simultaneous localization and mapping system with loop closure | |
| CN113211447A (zh) | 一种基于双向rrt*算法的机械臂实时感知规划方法及系统 | |
| CN116360447A (zh) | 一种巡检机器人系统及其控制方法 | |
| CN113526157B (zh) | Agv柔性搬运系统、控制方法和装置 | |
| WO2023010870A1 (zh) | 机器人导航的方法、机器人、机器人系统、装置及介质 | |
| CN210757759U (zh) | 一种二维码检测机器人及检测系统 | |
| CN114779275A (zh) | 基于AprilTag与激光雷达的移动机器人自动跟随避障方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200619 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |