复杂未知水域内无人驾驶船路径自主规划生成方法及系统技术方案

本发明专利技术提供复杂未知水域内无人驾驶船路径自主规划生成方法及系统，其中，方法包括：分别获取无人驾驶船单次行驶时的最终目的地的第一位置和无人驾驶船当前在水域中的第二位置；获取水域内无人驾驶船周边预设范围内的目标图像；基于目标图像，规划多个避障行驶路径；基于第一位置和第二位置，从避障行驶路径挑选出目标避障行驶路径；基于目标避障行驶路径，控制无人驾驶船进行对应临时避障行驶。本发明专利技术的复杂未知水域内无人驾驶船路径自主规划生成方法，控制无人驾驶船在复杂未知水域内行驶，并自行进行避障行驶路线规划及挑选，无需人工远程遥控，降低了人力成本，另外，也避免人工进行避让遥控出现避障失败产生碰撞事故，提升了安全性。升了安全性。升了安全性。

【技术实现步骤摘要】
复杂未知水域内无人驾驶船路径自主规划生成方法及系统


[0001]本专利技术涉及无人驾驶控制
，特别涉及复杂未知水域内无人驾驶船路径自主规划生成方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，无人驾驶船在水域内执行任务(例如：垃圾清理任务)时，需要人工远程遥控，人力成本较大，另外，一些复杂未知水域内障碍物较多，需要人工远程遥控进行避障，进一步增加了人力成本，同时，可能会出现避障失败产生碰撞事故。
[0003]因此，亟需一种解决办法。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的之一在于提供了复杂未知水域内无人驾驶船路径自主规划生成方法及系统，控制无人驾驶船在复杂未知水域内行驶，并自行进行避障行驶路线规划及挑选，无需人工远程遥控，降低了人力成本，另外，也避免人工进行避让遥控出现避障失败产生碰撞事故，提升了安全性。
[0005]本专利技术实施例提供的复杂未知水域内无人驾驶船路径自主规划生成方法，包括：
[0006]分别获取无人驾驶船单次行驶时的最终目的地的第一位置和无人驾驶船当前在水域中的第二位置；
[0007]获取水域内无人驾驶船周边预设范围内的目标图像；
[0008]基于目标图像，规划多个避障行驶路径；
[0009]基于第一位置和第二位置，从避障行驶路径挑选出目标避障行驶路径；
[0010]基于目标避障行驶路径，控制无人驾驶船进行对应临时避障行驶。
[0011]优选的，获取水域内无人驾驶船周边预设范围内的目标图像，包括：
[0012]通过设置于无人驾驶船上的图像采集设备获取水域内无人驾驶船周边预设范围内的目标图像；
[0013]和/或，
[0014]通过飞行在水域上空的无人机获取水域内无人驾驶船周边预设范围内的目标图像。
[0015]优选的，基于目标图像，规划多个避障行驶路径，包括：
[0016]对目标图像进行物体图像提取，获得无人驾驶船周边预设范围内多个第一物体的物体图像；
[0017]获取预设的障碍物图像库；
[0018]将第一物体的物体图像与障碍物图像库中的任一障碍物图像进行匹配；
[0019]若匹配符合，将对应第一物体作为第二物体；
[0020]基于第二物体的物体图像在目标图像中的第一位置区域，确定第二物体在无人驾驶船周边预设范围内的第二位置区域；
[0021]整合各个第二物体在无人驾驶船周边预设范围内的第二位置区域，获得无人驾驶船周边预设范围内的障碍物分布；
[0022]基于预设的避障行驶路径规划模型，根据无人驾驶船当前在水域中的第二位置和障碍物分布，规划无人驾驶船避开第二物体驶出无人驾驶船周边预设范围的多个避障行驶路径。
[0023]优选的，基于第一位置和第二位置，从避障行驶路径挑选出目标避障行驶路径，包括：
[0024]基于第一位置和由第一位置向第二位置的直线方向，构建第一方向向量；
[0025]获取任一避障行驶路径的路径起始点的第三位置和路径结束点的第四位置；
[0026]基于第三位置和由第三位置向第四位置的直线方向，构建第二方向向量；
[0027]计算第一方向向量与第二方向向量的向量夹角；
[0028]若向量夹角小于等于预设的向量夹角阈值，获取对应避障行驶路径的路径长度；
[0029]将最小路径长度对应的避障行驶路径作为目标避障行驶路径。
[0030]优选的，复杂未知水域内无人驾驶船路径自主规划生成方法，还包括：
[0031]获取预设的行驶模拟空间；
[0032]将障碍物分布映射于行驶模拟空间中；
[0033]获取无人驾驶船的行驶速度；
[0034]基于行驶速度，预测无人驾驶船未来预设时间段内沿目标避障行驶路径行驶的未来行驶路径；
[0035]将未来行驶路径映射于行驶模拟空间中；
[0036]获取无人驾驶船沿未来行驶路线行驶的第一行驶姿态变化序列；
[0037]基于第一行驶姿态变化序列，在行驶模拟空间中模拟无人驾驶船沿未来行驶路径行驶；
[0038]在模拟过程中，若无人驾驶船与障碍物分布中任一第二物体发生磕碰，获取磕碰情况，磕碰情况包括：无人驾驶船发生磕碰时的第一行驶姿态、至少一组一一对应的无人驾驶船上发生磕碰的第一磕碰点和发生磕碰的第二物体上发生磕碰的第二磕碰点；
[0039]基于第一磕碰点和由第一磕碰点向对应第二磕碰点的直线方向，构建第三方向向量；
[0040]基于第三方向向量，对第一行驶姿态进行修正，获得修正后的第二行驶姿态；
[0041]将第一行驶姿态变化序列中的第一行驶姿态替换成第二行驶姿态；
[0042]全部替换完成后，将第一行驶姿态变化序列作为第二行驶姿态变化序列；
[0043]基于第二行驶姿态变化序列，控制无人驾驶船沿未来行驶路径进行行驶。
[0044]优选的，基于第三方向向量，对第一行驶姿态进行修正，获得修正后的第二行驶姿态，包括：
[0045]获取第一行驶姿态对应的预设的行驶姿态修正模型；
[0046]基于行驶姿态修正模型，根据第三方向向量，对第一行驶姿态进行修正，获得修正后的第二行驶姿态；
[0047]和/或，
[0048]获取第一行驶姿态对应的姿态修正库，姿态修正库包括：多组一一对应的至少一
个第四方向向量和姿态修正策略；
[0049]将第三方向向量与任一第四方向向量进行匹配；
[0050]若第三方向向量均有匹配符合的第四方向向量且第四方向向量均有匹配符合的第三方向向量，基于对应姿态修正策略，对第一行驶姿态进行修正，获得修正后的第二行驶姿态。
[0051]本专利技术实施例提供的复杂未知水域内无人驾驶船路径自主规划生成系统，包括：
[0052]第一获取模块，用于分别获取无人驾驶船单次行驶时的最终目的地的第一位置和无人驾驶船当前在水域中的第二位置；
[0053]第二获取模块，用于获取水域内无人驾驶船周边预设范围内的目标图像；
[0054]规划模块，用于基于目标图像，规划多个避障行驶路径；
[0055]挑选模块，用于基于第一位置和第二位置，从避障行驶路径挑选出目标避障行驶路径；
[0056]控制模块，用于基于目标避障行驶路径，控制无人驾驶船进行对应临时避障行驶。
[0057]优选的，第二获取模块获取水域内无人驾驶船周边预设范围内的目标图像，包括：
[0058]通过设置于无人驾驶船上的图像采集设备获取水域内无人驾驶船周边预设范围内的目标图像；
[0059]和/或，
[0060]通过飞行在水域上空的无人机获取水域内无人驾驶船周边预设范围内的目标图像。
[0061]优选的，规划模块基于目标图像，规划多个避障行驶路径，包括：
[0062]对目标图像进行物体图像提取，获得无人驾驶船周边预设范围内多个第一物体的物体图像；
[0063]获取预设的障碍物图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.复杂未知水域内无人驾驶船路径自主规划生成方法，其特征在于，包括：分别获取无人驾驶船单次行驶时的最终目的地的第一位置和所述无人驾驶船当前在水域中的第二位置；获取所述水域内所述无人驾驶船周边预设范围内的目标图像；基于所述目标图像，规划多个避障行驶路径；基于所述第一位置和所述第二位置，从所述避障行驶路径挑选出目标避障行驶路径；基于所述目标避障行驶路径，控制所述无人驾驶船进行对应临时避障行驶。2.如权利要求1所述的复杂未知水域内无人驾驶船路径自主规划生成方法，其特征在于，所述获取所述水域内所述无人驾驶船周边预设范围内的目标图像，包括：通过设置于所述无人驾驶船上的图像采集设备获取所述水域内所述无人驾驶船周边预设范围内的目标图像；和/或，通过飞行在所述水域上空的无人机获取所述水域内所述无人驾驶船周边预设范围内的目标图像。3.如权利要求1所述的复杂未知水域内无人驾驶船路径自主规划生成方法，其特征在于，所述基于所述目标图像，规划多个避障行驶路径，包括：对所述目标图像进行物体图像提取，获得所述无人驾驶船周边预设范围内多个第一物体的物体图像；获取预设的障碍物图像库；将所述第一物体的物体图像与所述障碍物图像库中的任一障碍物图像进行匹配；若匹配符合，将对应所述第一物体作为第二物体；基于所述第二物体的所述物体图像在所述目标图像中的第一位置区域，确定所述第二物体在所述无人驾驶船周边预设范围内的第二位置区域；整合各个所述第二物体在所述无人驾驶船周边预设范围内的第二位置区域，获得所述无人驾驶船周边预设范围内的障碍物分布；基于预设的避障行驶路径规划模型，根据所述无人驾驶船当前在水域中的第二位置和所述障碍物分布，规划所述无人驾驶船避开所述第二物体驶出所述无人驾驶船周边预设范围的多个避障行驶路径。4.如权利要求1所述的复杂未知水域内无人驾驶船路径自主规划生成方法，其特征在于，所述基于所述第一位置和所述第二位置，从所述避障行驶路径挑选出目标避障行驶路径，包括：基于所述第一位置和由所述第一位置向所述第二位置的直线方向，构建第一方向向量；获取任一所述避障行驶路径的路径起始点的第三位置和路径结束点的第四位置；基于所述第三位置和由所述第三位置向所述第四位置的直线方向，构建第二方向向量；计算所述第一方向向量与所述第二方向向量的向量夹角；若所述向量夹角小于等于预设的向量夹角阈值，获取对应所述避障行驶路径的路径长度；
将最小所述路径长度对应的所述避障行驶路径作为目标避障行驶路径。5.如权利要求3所述的复杂未知水域内无人驾驶船路径自主规划生成方法，其特征在于，还包括：获取预设的行驶模拟空间；将所述障碍物分布映射于所述行驶模拟空间中；获取所述无人驾驶船的行驶速度；基于所述行驶速度，预测所述无人驾驶船未来预设时间段内沿所述目标避障行驶路径行驶的未来行驶路径；将所述未来行驶路径映射于所述行驶模拟空间中；获取所述无人驾驶船沿所述未来行驶路线行驶的第一行驶姿态变化序列；基于第一所述行驶姿态变化序列，在所述行驶模拟空间中模拟所述无人驾驶船沿所述未来行驶路径行驶；在模拟过程中，若所述无人驾驶船与所述障碍物分布中任一所述第二物体发生磕碰，获取磕碰情况，所述磕碰情况包括：所述无人驾驶船发生磕碰时的第一行驶姿态、至少一组一一对应的所述无人驾驶船上发生磕碰的第一磕碰点和发生磕碰的所述第二物体上发生磕碰的第二磕碰点；基于所述第一磕碰点和由所述第一磕碰点向对应所述第二磕碰点的直线方向，构建第三方向向量；基于所述第三方向向量，对所述第一行驶姿态进行修正，获得修正后的第二行驶姿态；将所述第一行驶姿态变化序列中的所述第一行驶姿态替换成所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟，王莉莉，覃京翎，陈颖，李乃敬，杨行茂，韦永和，黎丹丹，梁慧敏，
申请(专利权)人：柳州城市职业学院，
类型：发明
国别省市：