CN110989617A - 无人船避障控制***及无人船 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无人船技术领域，公开了一种无人船避障控制***及无人船，所述避障控制***包括：角度获取模块，用于获取图像传感器的轴向与水平面之间的夹角；判断模块，用于判断所述图像传感器的轴向与水平面之间的夹角与预设角的大小；第一控制模块，用于控制所述图像传感器在俯仰方向上转动，以使所述图像传感器的轴向与水平面之间的夹角等于预设角；信息获取模块，用于获取所述图像传感器的探测信息；航行控制模块，用于根据所述探测信息控制所述无人船的航行。根据本发明的无人船避障控制***，避免障碍物超出了视觉避障装置的探测视野，发生无人船的障碍检测失效，提高了无人船的航行安全性。
Description
技术领域
本发明涉及无人船技术领域，特别涉及一种无人船避障控制***及无人船。
背景技术
现有技术中无人船通常设置有视觉避障装置，该视觉避障装置用于探测无人船周围的障碍物，避免无人船与障碍物发生碰撞。
由于无人船的视觉避障装置在垂直方向的具有理论探测范围，例如，视觉避障装置在垂直方向的理论探测范围为60°，导致垂直方向上的探测角度在船身上方和下方都只有30°。无人船航行过程中，遇到波浪影响，无人船上的视觉避障装置探测角度会发生改变，导致障碍物超出了视觉避障装置的探测视野，发生无人船的障碍检测失效，而无法避障。因此，目前的无人船在复杂海况下航行时，视觉避障装置无法正常工作，是无人机行业一直以来的问题。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种无人船避障控制方法。
为了解决上述问题，本发明实施例，本发明提出一种无人船避障控制***，其特征在于，包括：
角度获取模块，用于获取图像传感器的轴向与水平面之间的夹角；
判断模块，用于判断所述图像传感器的轴向与水平面之间的夹角与预设角的大小；
第一控制模块，用于控制所述图像传感器在俯仰方向上转动，以使所述图像传感器的轴向与水平面之间的夹角等于预设角；
信息获取模块，用于获取所述图像传感器的探测信息；
航行控制模块，用于根据所述探测信息控制所述无人船的航行。
在一些实施例中，所述避障控制***还包括第二控制模块，所述第二控制模块用于控制所述图像传感器在水平方向上转动。
在一些实施例中，所述图像传感器用于探测所述无人船的前方障碍物、后方障碍物、上方障碍物中的至少一种。
在一些实施例中，所述探测信息包括如下至少一种：所述障碍物相对于所述无人船的距离、速度、方向、高度
本发明实施例还提供了一种无人船，所述无人船包括船体、视觉避障装置、角度检测装置、动力***以及航行控制器，所述视觉避障装置包括相互连接的图像传感器和转动装置，所述航行控制器包括避障控制***，所述避障控制***包括：
角度获取模块，所述角度检测装置与所述角度获取模块通信连接，所述角度获取模块用于获取所述图像传感器的轴向与水平面之间的夹角；
判断模块，用于判断所述图像传感器的轴向与水平面之间的夹角与预设角的大小；
第一控制模块，用于通过控制所述转动装置控制所述图像传感器在俯仰方向上转动，使所述图像传感器的轴向与水平面之间的夹角等于预设角；
信息获取模块，用于获取所述图像传感器的探测信息；
航行控制模块，用于根据所述探测信息控制所述无人船的航行。
在一些实施例中，所述避障控制***还包括第二控制模块，所述第二控制模块用于通过控制所述转动装置控制所述图像传感器在水平方向上转动。
在一些实施例中，所述转动装置包括相互连接的水平转动机构和俯仰转动机构，所述水平转动机构一端与所述船体连接，所述水平转动机构的另一端与所述俯仰转动机构连接，所述图像传感器连接于所述俯仰转动机构远离所述水平转动机构的一端，所述第一控制模块控制俯所述仰转动机构转动，所述第二控制模块控制所述水平转动机构连续转动。
在一些实施例中，所述图像传感器的轴向与水平面之间的预设角为15°。
在一些实施例中，图像传感器的轴向与水平面之间的预设角1°～20°。
优选地，图像传感器的轴向与水平面之间的预设角15°。
在本发明实施例中，通过控制所述图像传感器在俯仰方向上转动，以使所述图像传感器的轴向与水平面之间的夹角等于预设角，使得无人船在复杂海况下能够能够探测到位于所述无人船前方的障碍物，避免障碍物超出了视觉避障装置的探测视野，发生无人船的障碍检测失效。并通过控制所述图像传感器在水平方向上转动，使得图像传感器能够探测到无人船四周的障碍物，进一步地提高无人船的航行安全性。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例提供的无人船结构示意图。
图2为本发明实施例提供的无人船避障控制方法的流程图。
图3为本发明实施例提供的无人船包括的视觉避障装置与视觉避障装置、角度检测装置连接的结构框图；
附图标记：
无人船100；船体10；视觉避障装置11；角度检测装置12。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
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。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例提供一种无人船避障控制方法，图1为本发明实施例提供的无人船的结构示意图。
参照图1，所述无人船100包括船体10、视觉避障装置11、角度检测装置12、动力***以及航行控制器。具体而言，视觉避障装置11安装于船体10上。视觉避障装置11包括有图像传感器111和转动装置112，转动装置112包括相互连接的水平转动机构和俯仰转动机构。水平转动机构一端与无人船100的船体10连接，水平转动机构的另一端与俯仰转动机构连接，图像传感器111连接于俯仰转动机构远离水平转动机构的一端。其中，水平转动机构和俯仰转动机构分别包括有电调板和电机，电调板与电机电连接，电调板用于控制所述电机的转动状态，进而控制水平转动机构和俯仰转动机构的转动。
需要说明的是，本实施例中，水平转动机构绕垂直于水平面的转轴转动，俯仰转动机构绕平行于水平面的转轴转动，进而驱动图像传感器111在水平方向和\或俯仰方向上转动。
优选地，所述视觉避障装置11还包括镜头，所述图像传感器设置于所述镜头内。
继续参照图1，所述角度检测装置12设置于图像传感器111上，角度检测装置12可以检测出图像传感器111的轴向20与水平面的夹角，值得注意是，本发明中的轴向20可以指穿过所述图像传感器111的轴线。
图2为本发明实施例提供的无人船避障控制方法的流程图。如图2所示，本实施例中的方法可以包括：
步骤S101、获取图像传感器111的轴向20与水平面之间的夹角α；
步骤S102、判断图像传感器111的轴向20与水平面之间的夹角α与预设角β的大小；
若夹角α不等于预设角β：则执行步骤S103；
步骤S103、控制图像传感器111转动，以使图像传感器111的轴向20与水平面之间的夹角α等于预设角β，
若夹角α等于预设角β：则执行步骤S104；
本实施例方法中，图像传感器111的轴向20可以预先设置为相较于水平面呈倾斜设置，图像传感器21的轴向20与水平面之间的预设角为β。
可选地，图像传感器21的轴向20与水平面之间的预设角β是锐角，且所述预设角β的范围为5°～25°。
优选地，所述预设角β是15°。
本实施例方法的执行主体可以是无人船100的航行控制器，也可以是其他通用或者专用的处理器，在本实施例中以无人船100的航行控制器来作示意性说明。
本实施例中，无人船100的航行控制器可以通过控制俯仰转动机构绕平行于水平面的转轴转动，进而带动图像传感器111在俯仰方向上转动，以使图像传感器111的轴向20与水平面之间的夹角α调整为等于预设角β，由此可以避免由于障碍物超出了视觉避障装置的探测视野，导致无人船的障碍检测失效，而无法避障。
进一步地，所述无人船避障控制方法还包括：控制图像传感器111在水平方向上转动，即控制图像传感器111绕垂直于水平面的转轴转动水平方向上转动。其中，控制所述水平转动机构连续转动带动图像传感器111连续转动可以在步骤S101之前执行，也可以在步骤S103之后执行。
在一些实施例中，无人船100的航行控制器可以通过可以通过控制水平转动机构的连续转动带动图像传感器111连续转动。当图像传感器111在连续转动时，可以对无人船100周围的障碍物进行检测。例如，图像传感器111可以对无人船100周围360度范围内的障碍物进行扫描。
步骤S104、获取所述图像传感器的探测信息。
在图像传感器111转动的过程中，无人船100的航行控制器可实时获取图像传感器111的探测信息，例如，图像传感器111可以检测出无人船100前方的障碍物、后方的障碍物、上方的障碍物，并且还可以检测出该障碍物相对于无人船100的距离、速度、方向、高度等信息。其中，障碍物相对于无人船100的距离可以基于目标深度值获取。
步骤S105、根据所述探测信息，控制所述无人船航行。
可选的，所述图像传感器111用于探测所述无人船前方障碍物、后方障碍物、上方的障碍物中的至少一种。
可选的，所述探测信息包括如下至少一种：所述障碍物相对于所述无人船的距离、速度、方向、高度。
可选地，无人机100的航行控制器可根据图像传感器111的探测信息，控制所述无人船避开所述障碍物。
进一步地，所述控制所述无人船避开所述障碍物之后，还包括：控制所述无人船返回预设航线。
在本实施例中，根据所述探测信息，控制所述无人船航行，包括如下可行的实现方式：
一种可行的实现方式是：根据所述探测信息，控制所述无人船避开所述障碍物。所述控制所述无人船避开所述障碍物之后，还包括：控制所述无人船返回预设航线。例如，当图像传感器111到无人船前方的障碍物时，航行控制器根据图像传感器111的探测信息，控制无人船避开障碍物，并在避开障碍物之后，控制无人船返回预设航线继续航行。
另一种可行的实现方式是：根据所述探测信息，调整预设规划的航线或/及作业的规划信息；控制所述无人船，按照调整后的航线或/及作业的规划信息继续航行作业。
参照图3，图3示出了本发明实施例的一种无人船避障控制***的结构框图，具体可以包括如下模块：
角度获取模块201，用于获取图像传感器111的轴向与水平面之间的夹角α；
判断模块202，用于判断图像传感器111的轴向20与水平面之间的夹角α与预设角β的大小；
第一控制模块203，用于控制所述图像传感器111在俯仰方向上转动，以使图像传感器的轴向与水平面之间的夹角α等于预设角β；
信息获取模块204，用于获取所述图像传感器111的探测信息；
航行控制模块205，用于根据探测信息控制无人船的航行。
本实施例中，航行控制模块可以控制无人船的转向和航行速度。
本实施例中，探测信息模块可以获取图像传感器111检测的出无人船100前方的障碍物、后方的障碍物、上方的障碍物，该障碍物相对于无人船100的距离、速度、方向、高度等信息。可选地，无人机100的航行控制器可根据图像传感器111的探测信息，控制所述无人船避开所述障碍物。进一步地，所述控制所述无人船避开所述障碍物之后，还包括：控制所述无人船返回预设航线。
可选的，无人船避障***还包括第二控制模块，第二控制模块用于控制所述图像传感器111在水平方向上转动，当图像传感器111在连续转动时，可以对无人船100周围的障碍物进行检测。例如，图像传感器111可以对无人船100周围360度范围内的障碍物进行扫描。
在本发明实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
参照图1和图3，本发明实施例还公开了一种无人船，图3示出了本发明实施例的无人船的结构框图。
所述无人船包括：船体10、视觉避障装置11、角度检测装置12、动力***以及航行控制器，所述航行控制器包括避障控制***。其中，所述避障控制***包括：
角度获取模块12，获取角度检测装置12检测的图像传感器111的轴向与水平面之间的夹角α；
判断模块，判断图像传感器111的轴向20与水平面之间的夹角α与预设角β的大小；
第一控制模块，控制所述图像传感器111在俯仰转动，以使图像传感器的轴向与水平面之间的夹角α等于预设角β；
信息获取模块，获取所述图像传感器111的探测信息；
航行控制模块，用于根据探测信息控制无人船的航行。
进一步地，视觉避障装置11还包括转动装置112，转动装置112包括俯仰转动机构，图像传感器111与俯仰转动机构连接。第一控制模块控制俯仰转动机构转动，进而带动图像传感器111俯仰方向上转动，以使图像传感器111的轴向20与水平面之间的夹角α等于预设角β。
进一步地，避障***还包括第二控制模块，转动装置112还包括水平转动机构。水平转动机构一端与无人船100的船体10连接，水平转动机构的另一端与俯仰转动机构连接，图像传感器111连接于俯仰转动机构远离水平转动机构的一端。第二控制模块控制水平转动机构连续转动，水平转动机构在连续转动时，可以带动图像传感器111连续转动，当图像传感器111在连续转动时，可以对无人船100周围的障碍物进行检测。
优选地，所述无人船还包括声呐装置，用于探测无人船航行位置的水深。
进一步地，避障控制***还包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述实施例所述方法的步骤。
对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
另外，本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例所述方法的步骤。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种无人船避障控制***，其特征在于，包括：
角度获取模块，用于获取图像传感器的轴向与水平面之间的夹角；
判断模块，用于判断所述图像传感器的轴向与水平面之间的夹角与预设角的大小；
第一控制模块，用于控制所述图像传感器在俯仰方向上转动，以使所述图像传感器的轴向与水平面之间的夹角等于预设角；
信息获取模块，用于获取所述图像传感器的探测信息；
航行控制模块，用于根据所述探测信息控制所述无人船的航行。
2.根据权利要求1所述的避障控制***，其特征在于，所述避障控制***还包括第二控制模块，所述第二控制模块用于控制所述图像传感器在水平方向上转动。
3.根据权利要求2所述的避障控制***，其特征在于，所述图像传感器用于探测所述无人船的前方障碍物、后方障碍物、上方障碍物中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的避障控制***，其特征在于，所述探测信息包括如下至少一种：所述障碍物相对于所述无人船的距离、速度、方向、高度。
5.一种无人船，其特征在于，所述无人船包括船体、视觉避障装置、角度检测装置、动力***以及航行控制器，所述视觉避障装置包括相互连接的图像传感器和转动装置，所述航行控制器包括避障控制***，所述避障控制***包括：
角度获取模块，所述角度检测装置与所述角度获取模块通信连接，所述角度获取模块用于获取所述图像传感器的轴向与水平面之间的夹角；
判断模块，用于判断所述图像传感器的轴向与水平面之间的夹角与预设角的大小；
第一控制模块，用于通过控制所述转动装置控制所述图像传感器在俯仰方向上转动，使所述图像传感器的轴向与水平面之间的夹角等于预设角；
信息获取模块，用于获取所述图像传感器的探测信息；
航行控制模块，用于根据所述探测信息控制所述无人船的航行。
6.根据权利要求5所述的无人船，其特征在于，所述避障控制***还包括第二控制模块，所述第二控制模块用于通过控制所述转动装置控制所述图像传感器在水平方向上转动。
7.根据权利要求6所述的无人船，其特征在于，所述转动装置包括相互连接的水平转动机构和俯仰转动机构，所述水平转动机构一端与所述船体连接，所述水平转动机构的另一端与所述俯仰转动机构连接，所述图像传感器连接于所述俯仰转动机构远离所述水平转动机构的一端，所述第一控制模块控制俯所述仰转动机构转动，所述第二控制模块控制所述水平转动机构连续转动。
8.根据权利要求5所述的无人船，其特征在于，所述无人船还包括声呐装置，所述声呐装置用于探测所述无人船航行位置的水深。
9.根据权利要求5所述的无人船，其特征在于，所述图像传感器的轴向与水平面之间的预设角为5°～25°。
10.根据权利要求9所述的无人船，其特征在于，所述图像传感器的轴向与水平面之间的预设角为15°。
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Address after: 510300 Building 1, 155 Xingang West Road, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant after: SOUTH CHINA SEA MARINE ENGINEERING SURVEYING CENTER, STATE OCEANIC ADMINISTRATION Applicant after: Zhuhai Yunzhou Intelligent Technology Co.,Ltd. Address before: 510300 Building 1, 155 Xingang West Road, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant before: SOUTH CHINA SEA MARINE ENGINEERING SURVEYING CENTER, STATE OCEANIC ADMINISTRATION Applicant before: ZHUHAI YUNZHOU INTELLIGENCE TECHNOLOGY Ltd. |
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