【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及船只自動輔助靠泊，具體涉及一種基于激光測距的船只自動輔助靠泊方法及系統。
技術介紹
1、隨著船只自動化技術的發展，自動輔助靠泊系統在提高船只靠泊精度和減少人為操作風險方面得到了廣泛應用。傳統的船只靠泊操作依賴于船員的操作和判斷，容易受到環境因素的影響，如波浪、風速、光線變化，導致靠泊過程中的安全隱患和操作難度增加。為了應對這些挑戰，現代自動靠泊系統采用多傳感器融合技術，結合激光測距、超聲波傳感器和視覺攝像頭等設備，以實現船只與泊位之間的實時數據采集和路徑規劃。
2、現有技術存在以下不足：
3、現有的自動輔助靠泊系統通常未能充分考慮環境干擾、反射率變化因素對路徑規劃的影響，在復雜環境條件下，如多路徑效應或船只周圍的動態障礙物，會導致路徑偏差和測距誤差。現有技術中的路徑規劃多依賴于固定的模型或簡單的修正算法，無法根據實時的環境變化和船只動態行為進行靈活的調整，從而影響了靠泊精度和操作安全性。為了解決這些問題，本專利技術引入了基于貝葉斯網絡的修正系數計算方法，通過綜合考慮船只的航向、速度和干擾系數，能夠動態地調整路徑規劃，并對環境干擾進行實時修正，提高了自動靠泊系統的適應性、精確度和安全性。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種基于激光測距的船只自動輔助靠泊方法及系統，以解決上述背景中問題。
2、本專利技術的目的可以通過以下技術方案實現：
3、一種基于激光測距的船只自動輔助靠泊方法，包括以下步驟：
4、s
5、其中，環境數據包括泊位邊緣位置、碼頭障礙物位置及相對距離信息，位置信息包括船只的當前位置、航向角度和速度狀態；
6、s2：根據采集的環境數據和船只當前位置，使用泊位模型和動力學模型生成靠泊路徑，對生成的靠泊路徑進行準確性評估，預測路徑的潛在偏差范圍；
7、s3：根據偏差的船只路徑，分析路徑偏差是否由于激光信號的反射率變化和多路徑反射對測距數據的影響，評估反射率和環境干擾對路徑規劃精確性的影響程度；
8、s4：根據評估結果，進行路徑修正，更新路徑規劃模型，重新計算船只與泊位之間的最優路徑，調整船只的航向和速度，確保新的路徑準確，且能避免環境干擾；
9、s5：根據修正后的路徑及環境因素變化，實時調整船只的動態行為，優化船只與泊位之間的相對位置和姿態，通過更新路徑，確保船只能夠安全、準確地對接泊位。
10、作為本專利技術進一步的方案：所述對生成的靠泊路徑進行準確性評估，預測路徑的潛在偏差范圍，具體包括：
11、將采集到的環境數據與船只的當前位置、航向角度和速度狀態進行融合，結合泊位模型包括泊位邊緣和泊位空間形狀和船只的動力學模型，計算船只從當前位置到泊位的最佳路徑；
12、基于泊位模型和動力學模型，結合船只當前的航行狀態包括：速度和方向，生成初步的靠泊路徑，路徑包括船只行進的每個位置點、航向、速度信息；
13、通過對生成的路徑與船只實際運動軌跡的對比，計算路徑偏差系數；
14、所述路徑偏差系數通過分析路徑上每個點與實際船只位置之間的距離誤差，計算路徑偏差，評估船只在靠泊過程中的精準度；
15、通過計算的路徑偏差系數，評估船只靠泊路徑的偏差。
16、作為本專利技術進一步的方案：所述路徑偏差系數的獲取過程為：
17、獲取船只的航向角度、船只的速度和二維坐標，并構建狀態向量；
18、其中，；
19、式中，和表示船只在當前位置的二維坐標，表示船只的航向角度，表示船只的速度，表示數據采集的每個時間點；
20、根據船只的動力學模型，建立狀態轉移方程，用于描述船只的運動狀態，計算表達式為：
21、；
22、式中，表示狀態轉移矩陣，表示控制輸入矩陣，表示控制輸入，表示過程噪聲；
23、基于環境傳感器數據，建立測量模型，計算表達式為：
24、；
25、式中，表示船只的實際位置，表示測量矩陣，表示觀測噪聲；
26、進行卡爾曼濾波預測和更新，得到船只的估計狀態；
27、所述預測的步驟為：
28、；
29、；
30、所述更新的步驟為；
31、；
32、；
33、；
34、其中，表示卡爾曼增益，表示觀測噪聲協方差矩陣，表示過程噪聲協方差矩陣，表示估計誤差協方差矩陣，表示預測誤差協方差矩陣；
35、在每個時間步，卡爾曼濾波會給出船只的當前位置坐標的預測值，獲取實際觀測值的船只位置坐標，將預測位置與實際位置計算偏差值，計算表達式為：
36、；
37、式中，表示第個時間點的偏差值，和表示當前位置坐標的預測值，和表示實際觀測值的船只位置坐標；
38、通過對每個時間點的偏差值進行累積計算得到整個靠泊路徑的偏差度量，記為路徑偏差系數，計算表達式為：
39、；
40、式中，表示路徑偏差系數，表示時間點的總數。
41、作為本專利技術進一步的方案：所述評估反射率和環境干擾對路徑規劃精確性的影響程度，具體包括：
42、通過實時監測激光測距設備獲取的反射信號的強度變化，分析激光信號反射時的變化情況；
43、當激光信號經過多個表面反射后返回測距設備時，會產生多個反射路徑，這些路徑的長度不同，導致接收到的信號包含多個反射源；
44、對多路徑反射進行分析，比較多路徑反射與直接路徑反射的時間延遲差異，識別由于多路徑效應而導致的測距誤差；
45、基于反射率變化和多路徑反射的分析結果，計算干擾指數，根據計算的干擾指數，評估反射率和環境干擾對路徑規劃精確性的具體影響程度。
46、作為本專利技術進一步的方案：所述干擾指數的獲取過程為：
47、通過粒子濾波計算干擾指數，具體包括：
48、初始化粒子群，所述粒子群由個粒子組成，每個粒子表示一個干擾狀態，粒子集，其中每個粒子的狀態向量包括：
49、：第個粒子的反射率，表示激光信號的反射強度；
50、：第個粒子的時間延遲，表示多路徑反射引起的信號傳播延遲；
51、：第個粒子的狀態向量，包含船只位置、速度信息；
52、其中，表示粒子群中的粒子，表示粒子的總數；
53、在每個時間步，基于粒子的狀態轉移模型進行粒子預測，計算每個粒子的預測狀態，計算表達式為：
54、；
55、其中，表示粒子狀態的轉移函數，基于上一時刻的狀態預測當前時刻的狀態；
56、表示過程噪聲；
57、根據實時獲取的反射信號數據，進行粒子權重更新，計算每個粒子的權重，計算表達式為：
58、本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于激光測距的船只自動輔助靠泊方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于激光測距的船只自動輔助靠泊方法，其特征在于，所述對生成的靠泊路徑進行準確性評估，預測路徑的潛在偏差范圍，具體包括：
3.根據權利要求2所述的一種基于激光測距的船只自動輔助靠泊方法，其特征在于，所述路徑偏差系數的獲取過程為：
4.根據權利要求1所述的一種基于激光測距的船只自動輔助靠泊方法，其特征在于，所述評估反射率和環境干擾對路徑規劃精確性的影響程度，具體包括：
5.根據權利要求4所述的一種基于激光測距的船只自動輔助靠泊方法，其特征在于，所述干擾指數的獲取過程為：
6.根據權利要求1所述的一種基于激光測距的船只自動輔助靠泊方法，其特征在于，所述根據評估結果，進行路徑修正，具體包括：
7.根據權利要求6所述的一種基于激光測距的船只自動輔助靠泊方法，其特征在于，所述修正系數的獲取過程為：
8.一種基于激光測距的船只自動輔助靠泊系統，其特征在于，用于如權利要求1-7任一項所述的一種基于激光測距的船只自動
...【技術特征摘要】
1.一種基于激光測距的船只自動輔助靠泊方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于激光測距的船只自動輔助靠泊方法，其特征在于，所述對生成的靠泊路徑進行準確性評估，預測路徑的潛在偏差范圍，具體包括：
3.根據權利要求2所述的一種基于激光測距的船只自動輔助靠泊方法，其特征在于，所述路徑偏差系數的獲取過程為：
4.根據權利要求1所述的一種基于激光測距的船只自動輔助靠泊方法，其特征在于，所述評估反射率和環境干擾對路徑規劃精確性的影響程度，具體包括：
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉澤宇，徐杰，蔡炯，徐陽田，王帥，
申請(專利權)人：山東冠卓重工科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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