[发明专利]一种无人船自主泊岸方法、计算机设备及存储介质

权利要求书

1.一种无人船自主泊岸方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、通过GNSS定位获取当前无人船的坐标位置，并判断与岸边距离是否在第一范围内，以及是否接收到泊岸指令，判断是否进行自主泊岸航行模式；

S2、通过惯性测量单元IMU装置获得无人船船体的姿态信息，通过给定的方向量调整船体动力分配，以调整船体的姿态；

S3、通过激光雷达获取无人船周围第一范围的三维点云数据，通过滤波、去孤立点及二维映射进行点云数据处理，同时对岸线点云进行跟踪，获取第一障碍物栅格图；

S4、通过摄像头获取岸线标线图像信息，通过图像卷积操作提取岸线标线图像中直线信息，通过纹理信息提取岸线标线图像中岸边标识，通过仿射变换得到岸标线正视图，计算岸线在岸线标线图像中的像素和实际的岸线距离信息，换算得到每个像素对应的距离值，消除摄像头的距离信息损失，并通过跟踪算法，对岸线进行跟踪，建立第二障碍物栅格图；

S5、将第一障碍物栅格图和第二障碍物栅格图进行融合，得到优化岸基标线障碍物的优化障碍物栅格图；

S6、依据优化障碍物栅格图，控制无人船调整姿态自主泊岸。

2.根据权利要求1所述的一种无人船自主泊岸方法，其特征在于：第一范围设定是半径25m的圆周范围，通过激光雷达获取无人船周围25m范围内的点云数据，对点云数据进行分割和聚类实现对岸线的提取，建立第一障碍物栅格图；其中，第一障碍物栅格图的规格设定为600 *600,像素代表实际大小为5cm*5cm，对提取的岸线目标建立卡尔曼滤波跟踪。

3.根据权利要求1所述的一种无人船自主泊岸方法，其特征在于：通过惯性测量单元IMU装置获取无人船的当前的姿态信息，判断船体与真北方向的夹角是否在标定的岸线内，进而控制动力装置和控制器调节船体姿态。

4.根据权利要求1所述的一种无人船自主泊岸方法，其特征在于：在计算岸线在岸线标线图像中的像素和实际的岸线距离信息的步骤中，包括步骤：

对摄像头采集到的图像进行平滑处理，并进行自适应阈值的二值化处理；

对二值化的图像进行垂直方向的直线提取，获取直线区域的坐标范围，在原图中该区域RGB值与标定区域的RGB值做差值，小于阈值判定为需要选定的色标直线，再将二值化图像进行逆透视变换，根据色标直线以下区域的直线距离值，实时计算图像区域中像素点代表的距离坐标；

图像处理算法对岸线提取，并利用卡尔曼滤波器对岸线进行跟踪。

5.根据权利要求1所述的一种无人船自主泊岸方法，其特征在于：在将第一障碍物栅格图和第二障碍物栅格图进行融合的步骤中，利用匈牙利算法对第一障碍物栅格图和第二障碍物栅格图进行中的岸线进行配对融合，消除测量噪声误差。

6.根据权利要求1所述的一种无人船自主泊岸方法，其特征在于：依据优化障碍物栅格图，控制无人船调整姿态自主泊岸的步骤包括：通过欧式距离变化，计算无人船的行驶路径区域。

7.根据权利要求6所述的一种无人船自主泊岸方法，其特征在于：对于融合后的障碍物栅格图中的M*N,设定为A[M][N]，设其中的A[i][j]=1表示对应的栅格有目标，A[i][j]=0表示为背景点，B={(x,y)|A[i][j]=1}为目标点集合，A中栅格点欧式距离变化由如下公式表示：

D[k][l]=min{Distance[(k,l),(x,y)],(x,y)B}

其中，k,l为融合后的障碍物栅格图中的像素坐标。

8.根据权利要求1所述的一种无人船自主泊岸方法，其特征在于：根据可行路径区域，利用Astar算法和贝塞尔曲线拟合，计算得到可行路径，并发送给动力转置，控制无人船依据可行路径实现自主泊岸。

9.一种计算机设备，其特征在于，包括输入输出单元、存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至8中的任一所述的无人船自主泊岸方法中的步骤。

10.一种存储有计算机可读指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如权利要求1至8中的任一所述的无人船自主泊岸方法中的步骤。