本發(fā)明涉及漁業(yè)養(yǎng)殖，特別涉及一種無人艇的靠泊方法及系統(tǒng)。
背景技術：
1、網(wǎng)箱養(yǎng)殖是一種高效的水產(chǎn)養(yǎng)殖方式，對于網(wǎng)箱養(yǎng)殖而言，在規(guī)劃選址、網(wǎng)箱設置、魚苗放養(yǎng)之后，日常管理是最耗時、耗力的關鍵步驟，其中主要包括：飼料喂投、水質(zhì)監(jiān)測環(huán)節(jié)?，F(xiàn)有發(fā)明公開了一種基于無人船的水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料投喂方法及系統(tǒng)，先持續(xù)分析圖像信息中是否存在目標水產(chǎn)，并在圖像信息中存在目標水產(chǎn)時根據(jù)圖像信息分析獲取目標水產(chǎn)的聚集等級信息，再根據(jù)聚集等級信息和投喂方案獲取投喂量信息，該方法能夠有效地解決由于預設的投放點附近沒有水產(chǎn)動物或水產(chǎn)動物的數(shù)量過少而導致飼料浪費的問題以及由于預設的投放點附近的水產(chǎn)動物的數(shù)量過大而導致投放的飼料不足、水產(chǎn)動物的養(yǎng)殖效果受到影響的問題，從而有效地提高飼料的投放精確度。
2、但是，現(xiàn)有技術無法根據(jù)網(wǎng)箱的位置，實現(xiàn)對無人船的自動定位與定姿。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明實施例提供一種無人艇的靠泊方法及系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術中無法根據(jù)網(wǎng)箱位置對無人船進行自動定位與定姿的問題。
2、本發(fā)明實施例提供一種無人艇的靠泊方法，包括以下步驟：
3、獲取無人艇搭載的激光雷達前方視場內(nèi)網(wǎng)箱的三維點云；以無人艇上傳感器所在位置為坐標原點在二維平面建立坐標系，將船頭所在方向視為x軸，垂直于x軸方向視為y軸；將網(wǎng)箱的三維點云投影到坐標系；
4、將坐標系劃分為上方區(qū)域、下方區(qū)域和軸線附近區(qū)域；
5、設定激光雷達的掃描頻率并驅(qū)動無人艇向網(wǎng)箱靠泊，連續(xù)統(tǒng)計每個區(qū)域內(nèi)所有三維點云的橫坐標值的均值；
6、根據(jù)上方區(qū)域內(nèi)均值和下方區(qū)域內(nèi)均值的大小，控制無人艇在航行過程中向網(wǎng)箱中心點所在的一側(cè)轉(zhuǎn)向；獲取上方區(qū)域內(nèi)均值與下方區(qū)域內(nèi)均值的差值，根據(jù)差值與軸線附近區(qū)域內(nèi)均值的比值確定無人艇在航行過程中與網(wǎng)箱邊緣的相對姿態(tài)；
7、當軸線附近區(qū)域內(nèi)均值小于設定的距離閾值，且當比值小于設定的比值閾值時，控制無人艇與網(wǎng)箱機械鎖定。
8、進一步地，所述將坐標系劃分為上方區(qū)域、下方區(qū)域和軸線附近區(qū)域，具體步驟包括：
9、當二維平面內(nèi)每個點的縱坐標值大于1時，將所有滿足條件的點組成的區(qū)域劃分為上方區(qū)域；當二維平面內(nèi)每個點的縱坐標值小于-1時，將所有滿足條件的點組成的區(qū)域劃分為下方區(qū)域；當二維平面內(nèi)每個點的縱坐標值小于等于1且大于等于-1時，將所有滿足條件的點組成的區(qū)域劃分為軸線附近區(qū)域。
10、進一步地，所述控制無人艇在航行過程中向網(wǎng)箱中心點所在的一側(cè)轉(zhuǎn)向，具體步驟包括：
11、當上方區(qū)域內(nèi)的均值大于下方區(qū)域內(nèi)的均值，則控制無人艇向上方區(qū)域所在方向轉(zhuǎn)動；當上方區(qū)域內(nèi)的均值小于下方區(qū)域內(nèi)的均值，則控制無人艇向下方區(qū)域所在方向轉(zhuǎn)動；當上方區(qū)域內(nèi)的均值等于下方區(qū)域內(nèi)的均值，則控制無人艇直行。
12、進一步地，所述確定無人艇在航行過程中與網(wǎng)箱邊緣的相對姿態(tài)，具體步驟包括：
13、將上方區(qū)域內(nèi)的均值記為，將下方區(qū)域內(nèi)的均值記為，將軸線附近區(qū)域內(nèi)的均值記為；無人艇與網(wǎng)箱邊緣的相對姿態(tài)表示為，當為0時，表示無人艇的航向指向網(wǎng)箱中心點。
14、進一步地，所述控制無人艇與網(wǎng)箱機械鎖定，具體步驟包括：
15、設定誤差閾值，并將無人船上傳感器的安裝位置與無人船的吊臂上的固定齒之間的距離作為設定最小閾值；軸線附近區(qū)域內(nèi)的均值越小表示無人艇的位置越接近網(wǎng)箱；當時，控制無人船的吊臂下壓，使得吊臂上的固定齒與網(wǎng)箱機械鎖定。
16、進一步地，所述將網(wǎng)箱的三維點云投影到坐標系，具體步驟包括：
17、將激光雷達前方視場90度內(nèi)網(wǎng)箱的三維點云pi（x，y，z）投影至坐標系，獲得對應的點為b（x，y）；將b（x，y）賦值為1，將海面上沒有雷達回波的位置賦值為0。
18、本發(fā)明實施例提供一種無人艇的靠泊系統(tǒng)，包括：
19、點云投影模塊，用于獲取無人艇搭載的激光雷達前方視場內(nèi)網(wǎng)箱的三維點云；以無人艇上傳感器所在位置為坐標原點在二維平面建立坐標系，將船頭所在方向視為x軸，垂直于x軸方向視為y軸；將網(wǎng)箱的三維點云投影到坐標系；
20、區(qū)域劃分模塊，用于將坐標系劃分為上方區(qū)域、下方區(qū)域和軸線附近區(qū)域；
21、位姿鎖定模塊，用于設定激光雷達的掃描頻率并驅(qū)動無人艇向網(wǎng)箱靠泊，連續(xù)統(tǒng)計每個區(qū)域內(nèi)所有三維點云的橫坐標值的均值；根據(jù)上方區(qū)域內(nèi)均值和下方區(qū)域內(nèi)均值的大小，控制無人艇在航行過程中向網(wǎng)箱中心點所在的一側(cè)轉(zhuǎn)向；獲取上方區(qū)域內(nèi)均值與下方區(qū)域內(nèi)均值的差值，根據(jù)差值與軸線附近區(qū)域內(nèi)均值的比值確定無人艇在航行過程中與網(wǎng)箱邊緣的相對姿態(tài)；當軸線附近區(qū)域內(nèi)均值小于設定的距離閾值，且當比值小于設定的比值閾值時，控制無人艇與網(wǎng)箱機械鎖定。
22、本發(fā)明實施例提供一種無人艇的靠泊方法及系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術相比，其有益效果如下：
23、將坐標系劃分為上方區(qū)域、下方區(qū)域和軸線附近區(qū)域；在無人艇接近網(wǎng)箱的過程中，連續(xù)統(tǒng)計每個區(qū)域內(nèi)所有三維點云的橫坐標值的均值；無人艇轉(zhuǎn)向由上方區(qū)域內(nèi)均值與下方區(qū)域內(nèi)均值的大小確定，無人艇在航行過程中與網(wǎng)箱邊緣的相對姿態(tài)由上方區(qū)域內(nèi)均值、下方區(qū)域內(nèi)均值和軸線附近區(qū)域內(nèi)均值確定，每個區(qū)域內(nèi)所有三維點云的橫坐標值的均值隨著無人船與網(wǎng)箱之間不斷變化的距離而變化，能夠在航行過程中根據(jù)每個區(qū)域內(nèi)均值不斷自行調(diào)整無人艇的姿態(tài)與位置，直到無人艇相對于網(wǎng)箱的姿態(tài)以及無人艇與網(wǎng)箱的距離符合需求，控制無人艇與網(wǎng)箱機械鎖定，完成對無人艇的定位與定姿。
1.一種無人艇的靠泊方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種無人艇的靠泊方法，其特征在于，所述將坐標系劃分為上方區(qū)域、下方區(qū)域和軸線附近區(qū)域，具體步驟包括：
3.如權利要求1所述的一種無人艇的靠泊方法，其特征在于，所述控制無人艇在航行過程中向網(wǎng)箱中心點所在的一側(cè)轉(zhuǎn)向，具體步驟包括：
4.如權利要求1所述的一種無人艇的靠泊方法，其特征在于，所述確定無人艇在航行過程中與網(wǎng)箱邊緣的相對姿態(tài)，具體步驟包括：
5.如權利要求4所述的一種無人艇的靠泊方法，其特征在于，所述控制無人艇與網(wǎng)箱機械鎖定，具體步驟包括：
6.如權利要求1所述的一種無人艇的靠泊方法，其特征在于，所述將網(wǎng)箱的三維點云投影到坐標系，具體步驟包括：
7.一種無人艇的靠泊系統(tǒng)，其特征在于，包括：