基于多传感器的内河无人测量船航行环境感知系统研究

阅读量：

170

作者：

余必秀

展开

摘要：

随着深度学习,人工智能的不断发展,无人船必将成为船舶自动化,智能化领域的一个重要发展方向.但是当前无人船的研究处于起步阶段,而航行于内河复杂航行环境下的无人测量船的研究更是缓慢.造成这种困境的一个主要原因是无人测量船在航行过程中无法对周围的航行环境进行准确实时的感知.本文针对目前内河无人测量船航行环境信息感知存在的问题,提出了一种基于多传感器的内河无人测量船航行环境感知系统.主要研究内容包括:(1)设计了基于多传感器的内河无人测量船航行环境感知系统平台,主要包括:多传感器感知子系统,船舶自身状态感知子系统以及船舶辅助子系统三部分.并分析了各个传感器的工作原理,实际参数,工作连接方式及数据处理方法,为后续的数据采集及处理奠定基础.(2)分析了基于4G固态雷达和激光雷达的航行环境感知信息处理路线.针对4G固态雷达,主要利用OpenCV对雷达图像进行一系列处理,去除噪声,提取障碍物信息;针对激光雷达数据,主要根据障碍物特征,结合滤波,自适应距离阈值聚类和孤立点集的剔除来对障碍物信息进行处理.针对经过处理之后的雷达图像数据,激光雷达数据,采用栅格化处理的方式进一步提取障碍物的信息.最后,利用数据融合方法对两种数据进行融合,使无人测量船得到的周围障碍物信息更加准确.(3)设计并开发了配套的航行环境感知系统软件,并详细介绍了系统软件中各模块的操作方式及功能.(4)针对提出的航行环境感知系统,在实际场景下进行了性能测试.首先介绍了实验环境及实验平台,并在实验环境下对船舶的稳性进行了调整以及对实验地图坐标系进行了标定.然后在实际场景下分别对各个传感器进行了感知实验,测试并分析了传感器的性能.最后在实际场景下对系统平台的航行安全性进行了分析,并对提出的环境感知系统进行了测试.实际实验结果表明,提出的航行环境感知系统能结合两种传感器的优点,提高船舶环境信息感知的能力及准确度,在一定程度上提高了无人测量船的航行安全性.

展开